KR20010014691A - 자계 안정화 방법, 자계 발생장치 및 자기 공명 영상 장치 - Google Patents

Abstract

자계 안정화 방법, 자계 발생장치 및 설치 공간에서의 온도 분포에 영향을 받지않는 자기공명 영상장치를 제공하고자 하는 것으로써, 서로 공간을 두고 마주하는 한 쌍의 영구자석 및 상기 영구자석용 자기 회로를 구성하는 요크들을 갖는 자계 발생장치의 자계를 안정화 시키는데 있어 복수의 위치들에 인가될 열의 량이 요크상의 복수의 위치(154, 158)에서 검출된 온도에 기초하여 개별적으로 제어되며, 그럼으로써 상기 복수의 위치에서의 각 온도를 안정화 시킨다.

Description

자계 안정화 방법, 자계 발생장치 및 자기 공명 영상 장치{MAGNETIC FIELD STABILIZATION METHOD, MAGNETIC FIELD GENERATING APPARATUS AND MAGNETIC RESONANCE IMAGING APPARATUS}

본 발명은 자계 안정화 방법, 자계 발생장치 및 자기 공명 영상 장치에 관한 것으로, 보다 특별하게는 영구자석을 이용하는 자계 발생장치의 자계를 안정화 시키는 방법, 안정된 자계를 발생하는 자계 발생장치 및 그러한 자계 발생 장치를 이용하는 자기공명 영상장치에 관한 것이다.

자기공명 영상을 위한 영구자석을 이용하는 자계 발생장치는 공간적으로 이격되어 수직방향으로 마주하는 한 쌍의 영구자석과 상기 영구자석용 자계 회로를 구성하는 요크(yokes)를 지니고 있다. 주변 온도의 변화로 인한 자계 세기의 변화를 방지하면서 안정된 자계를 발생시키기 위해서, 자계 발생장치는 일정한 온도로 유지된다. 이 일정한 온도는 일반 온도보다 약간 높게 그리고 영구자석이 그의 자력을 잃지 않도록 선택된다. 예컨대, 30℃의 온도가 선택된다.

전기 히터를 열 공급원으로 이용함으로써 상기 온도가 유지되며, 전기 히터의 열 방출량은 제어기에 의해 제어된다. 제어기에는 자계 발생장치의 소정위치에서 측정된 온도를 표시하는 피검출 신호가 공급된다. 상기 피검출 신호를 얻기위한 열측정 포인트는 예컨대 상부 영구자석 바로 위에 있는 요크내에 위치된다. 제어기는 상기 피검출 신호의 값이 소정값과 동등해지도록 전기히터의 열 방출량을 제어한다.

사용되는 전기히터는 자계 발생장치의 큰 열용량에 대응하는 큰 열방출량을 갖는 것으로 되며, 제어기는 전기히터를 PWM(펄스폭 변조) 신호로 온-오프 제어한다. ON과 OFF 사이의 듀티비(duty rate)는 소정값으로 부터 검출신호의 편차에 따라서 PID-제어(proportional-plus-integral-plus-derivative-controlled)된다.

전술한 온도제어로 자계발생장치의 일정온도를 유지하는데 있어, 추운겨울에서의 이동식 자기공명 영상장치의 경우에서와 같이 자계발생장치가 설치되는 공간에서 상부위치와 하부위치 사이에서의 온도차이가 증가할때 상부자석과 하부자석의온도차이가 발생하여 안정성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 큰 방출량을 갖는 전기히터가 사용되기 때문에, 작은 온도편차 즉, 낮은 파급상태(low-ripple state)에서 온도제어가 수행되게 되면 ON과 OFF 사이에서의 스위칭 주파수가 증가하게되어, 결과적으로 자계 발생장치에서의 열전도의 지연으로 인하여 제어가 불안정해지는 경향이 나타난다. 또한, ON과 OFF 사이에서의 스위칭 주파수의 증가는 노이즈를 야기하여 촬영된 영상의 질을 저하시키게 된다.

그러므로, 본 발명의 한 목적은 자계 안정화 방법, 자계 발생장치 및 설치공간에서의 온도 분포에 영향을 받지않는 자기공명 영상장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 자계 안정화 방법, 자계 발생장치 및 그 제어 시스템이 양호한 안정을 갖는 자기공명 영상장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 양상에 따르면, 서로 공간을 두고 마주하는 한 쌍의 영구자석 및 상기 영구자석용 자기 회로를 구성하는 요크들을 갖는 자계 발생장치의 자계 안정화 방법이 제공되는바, 이 방법은 상기 요크들에서의 복수의 위치에서 온도를 검출하는 단계와, 그리고 상기 복수의 위치의 각 온도들을 안정화시키기 위해 상기 복수의 위치의 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 복수의 위치에 인가될 각각의 열의 량을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 2 양상에 따르면, 서로 공간을 두고 마주하는 한 쌍의 영구자석 및 상기 영구자석용 자기 회로를 구성하는 요크들을 갖는 자계 발생장치의 자계 안정화 방법이 제공되는바, 이 방법은 상기 요크들의 온도를 검출하는 단계와 그리고 자계를 안정화 시키기 위해 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 요크에 인가될 열의 량을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 요크에 인가될 열의 량은 복수의 열 발생원에 의해 발생되는 열의 량들을 조합함으로써 얻어진다.

본 발명의 제 3 양상에 따르면, 서로 공간을 두고 마주하는 한 쌍의 영구자석과, 상기 자석용 자기 회로를 구성하는 요크들과, 상기 요크에서의 복수의 위치의 온도를 검출하는 복수의 온도 검출수단과, 상기 복수의 위치에 인가될 각각의 열의 량들을 발생하는 복수의 열 발생수단과, 그리고 상기 복수의 위치들의 각각의 온도를 안정화시키기 위해 상기 복수 위치의 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 복수의 열 발생 수단을 각각 제어하는 복수의 온도 조정수단을 포함하는 자계 발생장치가 제공된다.

본 발명의 제 4 양상에 따르면, 서로 공간을 두고 마주하는 한 쌍의 영구자석과, 상기 영구자석용 자기회로를 구성하는 요크들과, 상기 요크에서의 복수의 위치의 온도를 검출하는 복수의 온도 검출수단과, 상기 복수의 위치에 인가될 각각의 열의 량들을 발생하는 복수의 열 발생수단과, 그리고 상기 복수의 위치들의 각각의 온도를 안정화시키기 위해 상기 복수의 위치의 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 복수의 열 발생 수단을 각각 제어하는 복수의 온도 조정수단을 포함하는 자계 발생장치가 제공되며, 상기 열발생 수단은 복수의 열 발생원을 포함하며, 상기 온도조정 수단은 또한 상기 복수의 열 발생원의 열의 량들의 조합을 제어한다.

그러므로, 본 발명은 자계 안정화 방법, 자계 발생장치 및 설치공간에서의 온도 분포에 영향을 받지않는 자기공명 영상장치를 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 자계 안정화 방법, 자계 발생장치 및 그 제어 시스템이 양호한 안정을 갖는 자기공명 영상장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 기타 목적 및 장점들이 첨부도면에 예시한 바와 같은 바람직한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따른 장치의 블록선도,

도 2는 도 1에 보인 장치의 정자계 발생부의 구성을 개략적으로 예시하는 도면,

도 3은 도 1에 보인 장치의 정자계 발생부의 구성을 개략적으로 예시하는 도면,

도 4는 도 2에 보인 정자계 발생부의 온도 제어 시스템의 블록선도,

도 5는 도 4에 보인 열 소자의 열 방출 패턴을 보인 도면,

도 6은 도 2에 보인 정자계 발생부의 온도 제어 시스템의 다른 블록선도,

도 7은 온도 상한 센서와 전력차단기 간의 연결 관계를 예시하는 전기회로 선도,

도 8은 도 1에 보인 장치의 정자계 발생부의 구성을 개략적으로 예시하는 도면,

도 9(a)-9(f)는 도 1에 보인 장치에 의해 실행되는 펄스 시퀀스의 예시도,

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

16 : 경사 구동부 18 : 송신기부

20 : 수신기부 22 : A-D 변환기부

172 : 온도제어회로 174 : 온도제어회로

176 : 교류전원 204 : 전력차단기

이제, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예인 자기공명 영상장치를 보인 것이다. 본 장치의 구성은 본 발명에 따른 장치의 한 실시예를 나타낸다.

도 1에 보인 바와같이, 본 장치는 그 내부 공간에 동질의 정자계(static magnetic field)를 발생하는 정자계 발생부(2)를 포함한다. 정자계 발생부(2)는 본 발명의 자계 발생장치의 실시예를 나타낸다. 정자계 발생부(2)의 구성은 본 발명의 장치 실시예를 나타내며, 자계 발생부(2)의 동작은 본 발명의 방법 실시예를 나타낸다. 정자계 발생부(2)는 또한 본 발명의 정자계 발생수단의 나타낸다. 정자계발생부(2)는 소정거리를 유지한 채 수직방향으로 서로 마주하며, 그 공간내에서 정 자계(수직 자계)를 발생하는 한 쌍의 영구자석을 포함하는바, 이에 대해서는 이후에 보다 상세히 설명하기로 한다.

정자계 발생부(2)의 내부공간에는 소정 거리를 유지한채 수직방향으로 서로 마주하는 경사 코일부(4,4')와 전송코일부(6,6')가 배치된다. 환자(8)는 영상 테이블(10)상에 놓이며, 운반수단(도시않됨)에 의해 서로 마주하는 전송코일부(6,6')들간의 공간내로 운반된다. 환자(8)의 신체축은 정자계의 방향에 수직이다. 영상 테이블(10)은 환자(8)의 촬영부위를 둘러싸는 수신코일부(120)가 고정된다.

경사 코일부(4,4')는 구동 신호를 경사 코일부(4,4')에 공급하는 경사 구동부(16)와 연결되어 경사 자계를 발생시키게 된다. 경사 코일부(4,4') 및 경사 구동부(16)는 함께 본 발명의 경사자계 발생수단의 한 실시예를 나타낸다. 발생될 경사자계는 다음의 세가지 즉, 슬라이스 자계, 판독 경사자계 및 위상-인코딩 경사자계가 된다.

전송코일(6,6')은 구동 신호를 전송코일부(6, 6')에 공급하는 전송기부(18)와 연결되어 RF(무선 주파수) 자계를 발생하며, 그럼으로써 환자(8)내에서 스핀을 일으킨다. 전송코일부(6,6')와 전송기부(8)는 함께 본 발명의 고주파수 자계 발생장치의 실시예를 나타낸다.

수신코일부(120)는 환자(8)내에서 일어난 스핀에 의해 발생되는 자기공명 신호를 수신한다. 수신코일부(12)는 수신기부(20)의 입력에 연결되어, 이 수신기부(20)에는 상기 수신 코일부(120)로부터 상기 수신신호가 공급된다. 수신기부(20)의 출력은 아날로그-디지탈(A-D)변환기부(22)의 입력에 연결되어, 상기 A-D 변환기부(22)가 상기 수신기부(20)의 출력신호를 디지털 신호로 변환한다. 수신코일부(120), 수신기부(20) 및 A-D 변환기부(22)는 함께 본 발명의 측정수단의 실시예를 나타낸다.

A-D변환기부(22)의 출력은 컴퓨터(24)에 연결된다. 컴퓨터(24)는 A-D변환기부(22)로부터 디지털 신호를 수신하여 이 신호를 메모리(도시않됨)에 저장한다. 메모리에는 2차원 퓨리에(Fourier) 공간을 구성하는 데이터 공간이 형성된다. 컴퓨터(24)는 2차원 퓨리에 공간에 있는 데이터에대해 2차원 역 퓨리에(inverse Fourier) 변환을 수행하여 환자(8)의 영상을 재구성하게된다. 컴퓨터(24)는 본 발명의 영상 생성수단의 실시예를 나타낸다.

컴퓨터(24)는 제어부(30)에 연결되며, 제어부(30)는 경사구동부(16), 전송기부(18),수신기부(20) 및 A-D변환기부(22)에 연결된다. 제어부(30)는 컴퓨터(24)로부터 공급되는 각각의 명령들에 기초하여 경사구동부(16), 전송기부(18), 수신기부(20) 및 A-D변환기부(22)를 제어하여 자기공명 영상화(즉, 스캔)를 수행하게 된다.

컴퓨터(24)에는 컴퓨터로부터 출력되는 재구성된 영상 및 여러 가지 정보를 표시하는 디스플레이부(32)와 여러가지 명령 및 정보들을 컴퓨터(24)에 입력하는 인간 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작부(3)가 연결된다.

도 2는 정자계발생부(2)의 예시적인 구성을 개략적으로 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 정자계발생부(2)는 연성의 철과 같은 그러한 자기물질의 일반적으로 8각형의 평평한 플레이트로된 한쌍의 수평요크(102,104)를 갖는다. 수평요크(102,104)는 한 쌍의 수직 요크(106,108)에 의해 서로 평행하게 지지되며, 소정거리를 유지한 채(도면에서) 수직방향으로 서로 마주한다. 수직요크(106,108)는 또한 연성의 철과 같은 그러한 자기물질로 만들어지며, 프리즘과 같은 형상으로 되어있다. 수직요크(106,108)의(도면에서) 하부는 정자계발생부(2) 전체를 지지하는 다리(legs)로서 역할을 한다.

도시한 바와같이, 수평요크(102)는 영구자석(112)과 함께 그 상부의 중앙부에 고정되며, 영구자석(112)의 상부면에는 극편(114)이 고정된다. 극편(11)은 연성 철과 같은 그러한 자기물질로 만들어진다.

수평요크(104)는 위치관계에 있어서 영구자석(116)(도 2에서는 숨겨져서 보이지 않음)과 그의 하부(도면에서)에 고정되어, 상기 수평요크(10)가 영구자석(16)과 마주하고 그리고 영구자석(116)의 하부면에는 극편(118)(역시 도2에서는 숨겨져서 보이지않음)이 고정된다. 영구자석(112,116)은 본 발명의 영구자석의 실시예를 나타낸다.

영구자석(112,116)에 관하여, 이들의 자극은 반대극성끼리 서로 마주함으로써 서로 다른 극편(114,118)사이의 공간에 수직자계를 발생시킨다. 수평요크(102,104) 및 수직요크(106,108)는 영구자석(112,116)의 자속을 위한 귀환경로를 형성한다. 수평요크(102,104)와 수직요크(106,108)로 구성되는 부분은 본발명의 요크에 대한 실시예를 나타낸다.

수평요크(102)의 측면에는 전기히터(122)고정된다. 전기히터(122)는 그 주변을 따라 일정한 간격으로 수평요크(102) 측면의 네곳의 위치에 부착된다. 전기히터(122)중 2개가 도 2에 도시되어 있으며, 나머지는 가려지 보이지않았다. 마찬가지로, 수평요크(104)에는 4개의 전기히터(124)가 고정되는데, 이들중 단지 하나만 도 2에서 확대하여 도시하였다. 전기히터(122,124)는 본 발명의 열 발생수단의 실시예를 나타낸다.

전기히터(124)는 전기저항으로 구성되는 두개의 열 소자(142,144)를 갖는다. 이 열소자(142,144)는 본 발명의 열 발생원의 실시예를 나타낸다. 열 소자(142,144)는 서로다른 열 방출량을 갖는데, 예컨대 열소자(142)는 열 방출량이 120W이며, 열 소자(144)는 열 방출량이 30W이다. 그러나, 열 소자(142,144)는 동일한 열 방출량을 가질수도 있다. 또한, 열 소자의 수는 2개로만 제한되지 않고 그 이상으로 될 수 있다. 다음의 설명은 열 소자의 수가 2개인 경우에 관해서만 이루어지지만 이는 열 소자의 수가 2개이상인 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

열 소자(142,144)는 4개의 나사(138)에 의해 조여지는 지지판(146)을 이용하여 수평요크(104)의 측면에 결속된다. 열 소자(142,144)는 수평요크(104), 지지판(146) 및 나사(148)와 전기적으로 절연된다. 전기히터(122)는 유사한 구성을 가지며, 두개의 열 소자(132,124)(도 2에는 도시않됨)를 갖는다. 이들 두개의 전기히터(122,124)는 온도 제어회로에 연결되는데, 이에 대해서는 하기에 설명하기로 한다.

수평요크(104)에는 그 상부면의 중앙부에 단부가 막힌 홀(156)이 제공되며, 이 홀내에는 예컨대 온도측정기로 되는 온도센서(158)가 삽입된다. 비록 도 2에서 숨겨져 도시하지는 않았지만 수평요크(102)에는 또한 그 하부 중앙부에도 온도센서(154)가 삽입되는 단부가 막힌 홀(152)이 제공된다. 온도센서(154,158)는 본 발명의 온도검출수단의 실시예를 나타낸다. 온도센서(154,158)는 온도제어회로에 연결되는데, 이에대해서는 하기에 설명한다.

상기 구조는 커버(162)에 포함되어진다. 커버는 비록 도 2에서는 커버(162)가 크게 제거되는 것으로 보여 졌지만은 서로 마주하는 극편(114,118)사이의 공간부가 개방되는 구성를 갖는다. 커버(162) 내부에는 예컨대 폴리우레탄 폼(foam)으로 된 열 절연물질(164)이 제공된다. 이렇게 구성된 정자계발생부(2)를 도 3에서 단면도로 도시하였는데, 여기서 수평요크(102,104)와 수직요크(106,108)의 중앙부를 포함하는 수직단면이 도시된다.

도 4는 정 자계발생부(2)와 관련된 온도제어기의 블록선도이다. 도시한 바와같이, 온도 제어기는 두개의 온도제어 회로(172,174))로 구성된다. 온도 제어회로(172,174)는 예컨대 마이크로프로세서로 구성된다. 온도 제어회로(172)에는 온도 센서(154)로 부터의 검출 온도신호(t1)가 공급되며, 온도 제어회로(174)에는 온도 센서(158)로 부터의 검출 온도신호(t2)가 공급된다. 온도 제어회로(172,174)에는 공통의 사전 설정된 온도값(Ts)이 주어진다. 주지사항으로써 온도제어회로(172,174)는 개별적인 사전설정된 온도값(Ts)를 가질수 도 있다.

온도제어회로(172)는 사전 설정된 온도값(Ts)으로부터의 검출온도신호(t1)의 편차에 관하여 제어 출력을 계산하는 PID 연산과 같은 그러한 계산을 수행한다. 온도 제어회로(174)는 사전 설정된 온도값(Ts)으로부터의 검출 온도신호(t2)의 편차에 관하여 제어출력을 계산하는 PID 연산과 같은 그러한 계산을 수행한다.

전기히터(122)의 열 소자(132,134)에는 교류 전원(176)으로부터 스위치(182,184)를 통하여 각각의 전력이 제공된다. 다시, 열 소자(142,144)는 전술한바와같이 수평요크(104)사의 네곳의 위치에 배치되는데, 도 4에서는 편의를 위해 한위치에 대해서만 도시하였다. 열 소자(142,144)의 전원은 교류전원을 이용할 수도 있으므로, 전원회로가 간단해질 수있다.

스위치(182,184)의 ON과 OFF사이의 듀티비는 온도제어회로(172)로 부터의 2개의 출력신호에 의해 개별적으로 제어되며, 열 소자(132,134)의 각각의 평균 열 방출량은 정자계발생부(2)의 하부온도가 미리 설정된 온도값(Ts)과 같아지도록 제어된다. 온도 제어회로(172)와 스위치(182,184)로 구성되는 부분은 본 발명의 온도조정수단의 실시예를 나타낸다.

마찬가지로, 스위치(192,194)의 ON과 OFF 사이의 듀티비는 온도 제어회로(174)로부터의 2개의 출력신호에 의해 개별적으로 제어되며, 열 소자(142,144)의 각각의 평균 열 방출량은 정자계발생부(2)의 상부온도가 미리 설정된 온도값(Ts)과 같아지도록 제어된다. 온도 제어회로(174)와 스위치(192,194)로 구성되는 부분은 본 발명의 온도 조정수단의 실시예를 나타낸다.

따라서, 두개의 온도제어 시스템에 의해 정자계 발생부(2)의 하부 및 상부를 개별적으로 제어함으로써, 정자계 발생부(2)가 설치된 환경에서 그 상부와 하부사이에서의 온도차가 큰 경우에도 상부 및 하부 영구자석사이의 온도차가 제거될 수 있다. 따라서, 그 설치환경에 있어서 수직방향에서의 온도 분포에 관계없이 정 자계가 안정화될 수 있다.

제어 대상에 인가되는 열의 량이 두개의 열 소자에의해 발생되기 때문에 이들의 온 및 오프 패턴이 개별적으로 조정될 수있으며, 이들 각각의 열 방출량들간의 차이와 결합으로 단일 열소자를 사용하는 경우와 비교하여 보다 다양한 열방출 패턴이 발생될 수 있으며, 그럼으로써 적절한 온도제어가 용이해진다.

전형적인 열 방출 패턴이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에서, 패턴 1에서는 두개의 열 소자(A와 B) 모두가 계속해서 ON 된다. 이는 가장 큰 열의 량을 발생한다. 패턴 2에서는 가장큰 열 방출량을 갖는 열소자 A가 계속해서 ON되고, 가장 적은 열 방출량을 갖는 열 소자 B가 계속해서 OFF된다. 패턴 2는 패턴 1에서 보다 적은 열의 량을 발생한다. 패턴 3에서는 가장큰 열 방출량을 갖는 열 소자(A)가 계속해서 OFF이고 가장 적은 열방출량을 갖는 열소자 B가 계속해서 ON된다. 패턴 3은 패턴 2에서 보다 적은 열의 량을 발생한다.

패턴 4에서는 PWM에 의해 열소자 A가 ON 및 OFF로 되고 그리고 열소자 B가 계속해서 ON 된다. 패턴 4는 A의 PWM에 대응하는 값으로 패턴 1에서 보다 큰 열의 량을 발생한다. 패턴 5에서는 열 소자(A)가 PWM에 의해 ON 및 OFF 되고 열 소자 B가 계속해서 ON된다. 패턴 5는 OFF로 된 열 소자(B)에 대응하는 값으로 패턴 2에서 보다 적은 열의 량을 발생한다.

패턴 6에서는 PWM에 의해 열 소자(A)가 계속해서 ON 되고, 열 소자(B)가 ON 및 OFF로 된다. 이 패턴은 PWM에 대응하는 값으로 패턴 2에서 보다 큰 열의 량을 발생한다. 패턴 7에서는 열 소자(A)가 계속해서 OFF되고 열 소자(B)가 PWM에 의해 ON 및 OFF 된다. 이 패턴은 OFF로 된 소자(A)에 대응하는 값으로 패턴 6 보다 적은 열의 량을 발생한다.

패턴 8에서는 PWM에 의해 열 소자(A)와 (B)가 ON 및 OFF 된다. 패턴 8은 이들 열소자의 PWM을 개별적으로 조정함으로써 가장 넓은 변화범위를 갖는 열을 발생할 수 있다.

그러한 열 방출 패턴을 적절히 이용함으로써, 제어 대상의 조건에 따른 가장적절한 열 방출 패턴으로 온도제어가 수행될 수있다. 보다 구체적으로, 예컨대 온도 변화가 클 때 정자계 발생부(2)가 신속히 가열되는 경우, 정자계 발생부(2)는 가장 큰 열의 량으로 가열되며, 만일 자기공명 영상 장치의 동작시 조정 제어를 시작할때 처럼 온도 편차가 적을때, 즉 낮은 파급상태에 있을때 온도 제어가 수행되는 경우, 가장 적은 열 방출량를 갖는 열 소자는 예컨대 일정한 온도를 유지하도록 PWM에 의해 ON 및 OFF로 된다.

이는 낮은 파급상태에서 열 소자의 ON 과 OFF사이의 스위칭 주파수를 감소시킬 수 있으며, 제어의 안정성을 증대 시키수 있다. 또한, ON과 OFF사이의 스위칭 주파수에서의 감소는 노이즈등을 감소시키며, 촬영된 영상의 품질 개선에 기여한다. 또한, 스캔을 행하는 동안 열 소자 ON 또는 OFF로 되는 것을 방지함으로써 보다 뛰어난 품질의 영상을 제공하는 것이 가능하다.

주변온도에서의 갑작스런 변화와 같은 그러한 외부적인 교란이 온도 편차를 변경시키는 경우, 가장 적합한 복구동작을 행해지도록 할 수있는 열 방출 패턴이 그 교란의 상태에 따라 선택될 수있다. 그러므로, 갑작스런 외부 교란이 발생한 때에도 제어의 안정성이 유지될 수있다.

지금까지 설치 환경에 있어서 수직방향으로의 온도차이의 발생을 제거하는 경우에 관하여 설명하였지만은, 만일 설치환경이 수평방향에서 온도차이를 갖는 경우에 상기와 유사한 온도제어가 정자계 발생부(2)의 좌-우 방향 또는 전-후 방향으로 복수의 위치에 대해 수행될 수 있다.

영구자석은 높은 온도에서 그 자성을 잃기 때문에, 만일 온도 제어회로(172, 174)등에서의 고장으로 인한 제어고장에 의해 온도가 과도하게 증대되면 정 자계 발생부(2)는 정자계를 발생할 수 없게 된다. 그러한 문제를 방지하기 위해, 온도제어 회로(172,174)에는 이상 상태에 대한 차단기능이 제공된다. 그러나, 만일 예컨대 온도센서(154 또는 156)에서의 감도 저하로 인해 온도가 실제온도보다 낮게 되는 경우, 영구자석은 비록 온도 제어회로(172,174)가 정상적으로 동작한다 해도 과잉 온도에 노출될 수있다.

따라서, 온도센서(154, 158)로 부터 개별적으로 온도를 검출하여 과도하게 높은 온도가 검출될 때, 열 소자로의 전원공급을 강압적으로 차단하는 수단이 제공된다. 도 6은 그러한 수단을 포함하는 정자계 발생부(2)의 블록선도이다. 도 6에서, 도 4에 보인것과 유사한 부분들은 동일 부호로 표시하였으며 이들에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 6에 보인바와 같이, 정자계 발생부(2)에는 적절한 위치에 온도 상한 센서(202)가 설치된다. 온도 상한센서(202)는 본 발명의 온도과잉 검출수단의 실시예를 나타낸다. 바람직하게는, 구조가 간단하고 동작 신뢰성을 갖는 자동 온도조절장치가 온도 상한센서로서 사용된다. 그 설치위치로는 가능한 한 영구자석에 가깝게 하는 것이 바람직하다. 온도 상한센서(202)의 수는 하나로만 제한되지 않으며, 복수의 온도 상한센서(202)가 복수의 위치에 각각 부착될 수 있다.

온도 상한센서(202)에 의해 검출된 온도신호는 교류 전원(176)으로부터 전원공급라인에 배치된 전력차단기(204)에 입력된다. 전력차단기(204)는 본 발명의 온도낮춤수단의 실시예를 나타낸다. 바람직하게는, 구조가 간단하고 동작 신뢰성을 갖는 전력 계전기가 전력차단기(204)로서 사용된다. 택일적으로, 전력 계전기(204)와 동등한 기능을 하는 반도체 소자가 사용될 수도 있다.

자동온도조절기와 전력계전기를 사용하는 예시적인 전원차단회로가 도 7에 도시되어 있다. 도시한 바와같이, 상한온도를 초과하지 않을 때, 전력계전기(204)는 자동온도조절기(202)의 단락된 접점을 통해 전원(206)으로부터 공급되는 자화전류에 의해 ON상태로 유지되며, 전력이 교류전원(202)으로부터 부하에 공급된다. 온도가 상한을 초과하면, 자동온도조절기(202)의 접점은 개방되어 자화전류가 사라지며, 전력계전기(204)의 접점이 개방됨으로써 부하로의 전력공급이 차단된다.

복수의 온도조절장치(202)를 정자계 발생부(2)의 복수의 위치에 설치하여사용할때, 모든 온도조절장치(202)는 만일 어떤 위치에서 온도가 상한을 초과하는경우 전력공급을 차단하도록 직렬로 연결될 수 있다. 자동온도 조절장치 대신에 온도 퓨즈가 사용될 수도 있다.

정자계 발생부(2)의 설치환경에서 상부와 하부사이에서의 온도차를 감소시키기 위해, 도 8에 예시적으로 보인바와 같이 정자계 발생부(2)가 놓이는 바닥 면에 온도조정을 위한 열 방출 매트를 깔수도 있다. 도시한 바와같이, 열 방출 매트(302)를 바닥면(300)과 정자계 발생부(2)사이에 깔고, 매트(302)의 온도를 온도제어기(304)로 조정한다. 이렇게함으로써, 예컨대 매우 추운곳에서도 이동형 자기공명 영상 장치의 정자계 발생부가 안정되게 동작도게 할 수 있다. 열 방출 매트(302)는 본 발명의 온도 안정화 수단의 실시예를 나타낸다.

정자계 발생부를 바닥면이 아닌 벽에 부착할 경우, 열방출 매트(302)는 그 부착면과 정자계 발생부 사이에 배치된다.

전술한 설명은 정자계 발생부(2)의 온도가 주변온도보다 높게 유지되는 경우와 관련하여 이루어졌지만은 정자계 발생부(2)의 온도가 주변온도보다 반드시 높게 유지될 필요가 없으며, 주변온도보다 낮게 유지될 수 도 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 이 경우에, 네거티브(-) 열의 량을 발생하는 시스템, 즉 냉각기가 정 자계 발생부(2)에 열의 량을 인가하는 수단으로서 이용된다. 냉각기는 또한 본 발명의 열 발생 수단의 실시예를 나타낸다. 전술한 바와같이, 냉각기에 온도제어를 가함으로써, 상기와 같은 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 그러나, 자동 온도조절 장치에 의해 과도한 온도증가가 검출된 때에는 열발생 수단(즉, 상기 냉각기)을 차단시키는 대신에 비상용의 냉각기가 작동시킨다.

이제, 본 발명의 장치의 동작에 대해 설명하기로 한다. 환자(8)를 영상 테이블(10)에 눕이고, 수신 코일부(120)를 영상 테이블(10)에 부착한다. 다음, 영상 테이블(10)을 정 자계발생부(2)의 내부공간 안으로 운반하고 영상 동작을 시작한다. 이 영상 동작은 제어부(30)의 제어 하에서 수행된다. 다음의 설명은 자기 공명영상의 특별한 예로서 스핀-에코(spin-echo) 기술을 이용한 영상 동작과 관계한다. 스핀-에코 기술은 도 9에 예시적으로 보인바와 같이 펄스 시퀀스를 이용한다.

도 9는 한 뷰(view)에 대한 자기 공명 신호(스핀-에코 신호)를 얻기 위한 펄스시퀀스의 개략적인 블록 선도이다. 그러한 펄스 시퀀스는 예컨대 256개의 뷰에 대한 스핀-에코 신호를 얻기 위하여 256번 반복된다.

펄스 시퀀스의 실행 및 스핀-에코 신호의 취득은 제어부(30)에 의해 제어된다. 자기공명 영상은 스핀-에코 기술을 사용하여 수행하는 것만으로 제한되지 않으며, 경사-에코(gradient-echo) 기술과 같은 다른 여러 가지 기술들이 사용될 수 있다.

도 9(a)에 보인바와 같이, 펄스 시퀀스는 시간축을 따라 4개의 주기(a)-(d)로 분할된다. 먼저, 도 9(a)에 보인바와 같이 주기(a)에서 90°펄스(P90)에 의해 RF 여기(RF excitation)가 이루어진다. RF 여기는 전송기부(18)에 의해 구동되는 전송 코일부(6,6')에 의해 수행된다.

RF 여기를 따라서, 도 9(b)에 보인바와 같이 스라이스(slice) 경사 자계(Gs)가 인가된다. 슬라이스 경사 자계(Gs)의 인가는 경사 구동부(16)에 의해 구동되는 경사 코일부(4,4')에 의해 수행된다. 따라서, 환자(8)내의 미리 설정된 슬라이스에서 스핀이 여기(선택적 여기)된다.

다음으로, 도 9(c)에 보인바와 같이 주기(b)에서 위상-엔코딩(phase-encoding)경사 자계(Gp)가 인가된다. 위상-엔코딩 경사 자계(Gp)의 인가 역시 경사 구동부(16)에 의해 구동되는 경사 코일부(4,4')에 의해 수행된다. 따라서, 스핀들에 대한 위상 엔코딩이 이루어진다.

또한, 위상-엔코딩 주기에서 스핀들에 대한 리페이징(rephasing)이 도 9(b)에 보인바와 같이 슬라이스 경사 자계(Gs)에 의해 이루어진다. 추가로, 도 9(d)에 보인바와 같이 상기 스핀들을 디페이징(dephasing)하기위해 판독(readout) 경사 자계(Gr)가 인가된다. 판독 경사 자계(Gr)의 인가는 경사 구동부(16)에 의해 구동되는 경사 코일부(4,4')에 의해 수행된다.

이어서, 도 9(a)에 보인바와 같이 주기(c)에서 180°펄스(P180)가 인가되어, 상기 스핀들이 반전되게 한다. 이 스핀들의 반전은 전송기부(18)에 의해 RF구동되는 전송 코일부(6,6')에 의해 이루어진다.

다음으로, 도 9(d)에 보인바와 같이 주기(d)에서 판독 경사 자계(Gr)가 인가된다. 따라서, 도 9(e)에 보인바와 같이 환자(8)로부터 스핀-에코 신호(MR)가 발생된다. 스핀-에코 신호 MR은 수신 코일부(120)에 의해 수신된다.

상기 수신된 신호는 수신기부(20)와 A-D 변환기부(22)를 통해 컴퓨터에 입력된다. 컴퓨터(24)는 그 입력 신호를 측정 데이터로서 메모리에 저장한다. 따라서, 한 뷰에 대한 스핀-에코 데이터가 메모리에 기억된다.

상기 동작은 예컨대 소정 주기에서 256번 반복된다. 반복될 때 마다 위상-엔코딩 경사 자계(Gp)가 변화되어, 매번 위상 엔코딩이 달라지게 된다. 이는 도 9(c)의 파형에서 복수의 파단선으로 표시했다.

컴퓨터(24)는 메모리에 기억된 모든 뷰에 대한 스핀-에코 데이터에 기초하여 영상 재구성을 수행하여 영상을 생성한다. 전술한 바와 같이, 정 자계 발생부(2)는 온도제어 되므로, 발생된 정 자계는 양호한 안정성을 가지며 온도제어와 관계되는 노이즈발생이 감소될 수 있어, 고품질의 영상이 생성되게 된다.

본 발명에 따르면, 자계 발생장치 전체가 요크에서의 복수의 위치들의 온도를 검출하고 그리고 상기 복수의 위치들의 각각의 온도를 안정화 하기위해 상기 각각의 검출된 온도에 기초하여 상기 복수의 위치들에 인가되는 각각의 열의 량을 제어함으로써 일정한 온도에 유지될 수 있게 된다. 더욱이 상기 제어는 상기 요크에 인가될 열의 량들을 발생시키는 복수의 열 발생원의 열의 량들의 조합을 제어함으로써 또한 안정화 된다.

Claims (16)

1. 서로 공간을 두고 마주하는 한 쌍의 영구자석 및 상기 영구자석용 자기 회로를 구성하는 요크를 갖는 자계 발생장치의 자계 안정화 방법으로서,

   상기 요크에서의 복수의 위치에서 온도를 검출하는 단계와; 그리고

   상기 복수의 위치의 각 온도들을 안정화시키기 위해, 상기 복수의 위치에서의 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 복수의 위치에 인가될 각각의 열의 량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자계 안정화 방법.
2. 서로 공간을 두고 마주하는 한 쌍의 영구자석 및 상기 영구자석용 자기 회로를 구성하는 요크를 갖는 자계 발생장치의 자계 안정화 방법으로서,

   상기 요크의 온도를 검출하는 단계와; 그리고

   자계를 안정화 시키기 위해 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 요크에 인가될 열의 량을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 요크에 인가될 열의 량은 복수의 열 발생원에 의해 발생되는 열의 량들을 조합함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 자계 안정화 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열의 량은 전기히터에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 자계안정화 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 열의 량은 전기히터에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 자계안정화 방법.
5. 자계 발생장치로서,

   서로 공간을 두고 마주하는 한 쌍의 영구자석과;

   상기 자석용 자기 회로를 구성하는 요크들과;

   상기 요크들에서의 복수의 위치의 온도를 검출하는 복수의 온도 검출수단과;

   상기 복수의 위치에 인가될 각각의 열의 량들을 발생하는 복수의 열 발생수단과; 그리고

   상기 복수의 위치들의 각각의 온도를 안정화시키기 위해, 상기 복수 위치의 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 복수의 열 발생수단을 각각 제어하는 복수의 온도 조정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
6. 자계 발생장치로서,

   서로 공간을 두고 마주하는 한 쌍의 영구자석과;

   상기 영구자석용 자기회로를 구성하는 요크들과;

   상기 요크들에서의 복수의 위치의 온도를 검출하는 복수의 온도 검출수단과;

   상기 복수의 위치에 인가될 각각의 열의 량들을 발생하는 복수의 열 발생수단과; 그리고

   상기 복수의 위치들의 각각의 온도를 안정화시키기 위해, 상기 복수의 위치의 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 복수의 열 발생 수단을 각각 제어하는 복수의 온도 조정수단을 포함하며, 상기 열발생 수단은 복수의 열 발생원을 포함하고, 상기 온도조정 수단은 또한 상기 복수의 열 발생원의 열의 량들의 조합을 제어하는것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 열 발생수단은 주파수를 갖는 교류 전원에 기초하여 열의 량을 발생하는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
8. 제 5, 6 또는 7항에 있어서,

   소정의 제한치를 초과하는 상기 요크의 온도를 검출하는 온도 초과 검출 수단과; 그리고

   상기 온도 초과 검출수단으로 부터의 출력신호에 기초하여, 상기 요크의 온도를 낮추는 온도 낮춤 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
9. 제 5 항에 있어서,

   설치면과 접촉하는 부분의 온도를 안정화 시키는 온도 안정화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
10. 제 6 항에 있어서,

    설치면과 접촉하는 부분의 온도를 안정화 시키는 온도 안정화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
11. 제 7 항에 있어서,

    설치면과 접촉하는 부분의 온도를 안정화 시키는 온도 안정화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
12. 제 8 항에 있어서,

    설치면과 접촉하는 부분의 온도를 안정화 시키는 온도 안정화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
13. 제 5 항에 있어서,

    상기 열의 량은 전기히터에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
14. 제 6 항에 있어서,

    상기 열의 량은 전기히터에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
15. 제 7 항에 있어서,

    상기 열의 량은 전기히터에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 자계 발생장치.
16. 자기공명 영상 장치로서,

    환자가 놓인 공간에 정자계를 발생하는 정자계 발생수단과;

    상기 공간에 경사 자계를 발생하는 경사자계 발생수단과;

    상기 공간에 고주파 자계를 발생하는 고주파 자계 발생수단과;

    상기 공간으로부터의 자기 공명 신호를 측정하는 측정수단과; 그리고

    상기 측정수단에 의해 측정된 자기 공명 신호에 기초하여 영상을 생성하는 영상 생성 수단을 포함하며,

    제 5 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 따른 자계 발생수단이 상기 정자계 발생수단으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 자기공명 영상장치.