KR20020036063A - 자기 공명 영상장치의 고주파 코일 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자기 공명 영상장치의 고주파 코일은 제1코일(11)이 마련된 제1지지대(10), 이 제1지지대와 대향되어 마련되며 제2코일(21)이 마련된 제2지지대(20), 검체의 크기에 따라 제1지지대와 제2지지대 사이의 간격을 조절하는 간격조절수단, 간격변화에 따라 설정된 공진주파수를 유지시키기 위한 주파수유지수단으로 구성된다.

이러한 장치는 환자로 하여금 답답함을 경감시켜 장비에 대한 거부감을 해소 가능하게 하고, 촬영을 하면서도 수술을 병행 가능하게 한다. 또한 제2지지대의 이동을 가능하게 함으로써, 검체의 신체적 크기에 따라 조절하여 검체와의 간격을 줄임으로서 영상의 질을 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

자기 공명 영상장치의 고주파 코일{Radio Frequency Coil of Magnetic Resonance Image}

본 발명은 검체(환자)의 내부 구조를 파악하기 위한 의료진단장치인 자기 공명 영상장치의 고주파 코일에 관한 것으로써, 특히 검체의 신체 구조적 크기에 따라 조절 가능하도록 한 자기 공명 영상장치의 고주파 코일에 관한 것이다.

인체의 내부 구조를 파악하기 위한 단층 촬영의 방법으로는 X-ray를 이용하는 X-ray C.T.(Computer Tomography)와 인체내 원소의 자장 신호를 이용하는 MRI(Magnetic Resonance Image)가 있다. 자기공명현상을 이용한 단층촬영은 X-ray C.T.에 의한 단층촬영에 비하여 몇 가지 장점이 있다. 인체에 전혀 무해한 자기장을 이용함으로써 장시간 촬영이나, 많은 횟수의 촬영에도 해롭지 않고, X-ray촬영에서 할 수 없는 분자의 구별도 가능하며, X, Y, Z축 상의 임의의 방향으로(또는 임의의 3차원 방향으로) 임의의 위치에서 2차원 또는 3차원 단층 영상을 얻을 수 있다. 이러한 장점으로 MRI는 최근 의료 영상 장비로서는 없어서는 안돼는 중요한 장비로 활용되어 가고 있다.

이러한 MRI장치를 개략적으로 살펴보면, 주자석과 코일 그리고 스캔프로세서로 구성되어 있다. 주자석은 강한 자기장을 형성하기 위한 것으로, 자기장의 세기가 통상 0.2 Tesla(1 Tesla는 1만 gauss의 자기장)에서 2.0 Tesla 사이인 영구자석이나 전자석 혹은 초전도체를 이용하는 초전도 자석으로 되어 있다. 코일은 X, Y, Z 방향의 경사 자기장을 만드는 경사 자계 코일이 있고, 인체의 원자 헥스핀에 에너지를 주어 자기 공명 신호를 만드는 송신용 고주파(RF)코일과 검체(환자)로부터나오는 자기공명신호를 수신하는 수신용 고주파(RF)코일이 있다. 스캔프로세서는 수신된 자기 공명신호를 복조하고 크게 증폭시키는 스펙트로메터와 각 코일의 동작을 제어하는 컨트롤러, 그리고 수신된 신호를 변환하여 X, Y평면상의 데이터로 바꾸기 위한 푸리에 변환(Fourier Transform)을 하는 프로세서로 구성되어 있다.

이와 같은 요소들을 가지는 자기 공명 영상장치의 일례가 도 1에 개략적으로 도시되어 있는 바, 이는 3턴(turns)코일(2)이 검체(3)가 진입되는 원통형 지지대(1)에 균등간격으로 배치된 구조를 가진다.

그런데, 이와 같은 통상의 자기 공명 영상 촬영장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 원통형 지지대(1)가 폐쇄된 구조를 가짐으로써 검체(환자)로 하여금 촬영 중에 답답함을 느끼게 하는 등 장비에 대한 거부감을 일으키게 한다.

둘째, 원통형 지지대가 설정된 한정된 공간을 가지게 됨으로써 검체(환자)의 신체적 크기가 클 경우 또는 작을 경우 이에 따른 정확한 촬영이 어렵게 된다. 더욱이 신체적 크기가 클 경우 검체의 크기에 따른 다양한 크기의 장비가 요구된다.

셋째, 검체와 멀리 떨어짐으로서 영상의 질이 떨어진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 다음과 같은 목적을 가진다.

첫째, 검체(환자)로 하여금 촬영 중에도 답답함을 경감하게 하여 장비에 대한 거부감을 해소하게 한 자기 공명 영상장치의 고주파 코일을 제공한다.

둘째, 검체(환자)의 신체적 크기에 따라 조절이 가능하도록 한 자기 공명 영상장치의 고주파 코일을 제공한다.

셋째, 검체와 밀착이 용이함으로서 보다 손실이 적은 신호를 수신할 수 있고, 이로 인해 향상된 영상을 얻을 수 있다.

도 1은 종래 장치를 나타낸 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 장치를 나타낸 분리 사시도,

도 3은 본 발명 장치에 채용되는 간격조절수단을 설명하기 위한 측면도,

도 4a는 도 2의 "가"방향 측면도,

도 4b는 도 2의 "나"방향 측면도,

도 5는 본 발명 장치의 주파수유지수단에 채용되는 전극구조를 설명하기 위한 개략도,

도 6은 도 5의 A-A단면도,

도 7은 본 발명 장치의 주파수유지수단에 채용되는 또 다른 전극구조를 설명하기 위한 사시도,

도 8은 도 7의 결합단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,20...제1,2지지대11,21...제1,2코일

31,32,33...제1,2,3전극

상기의 목적을 달성하는 본 발명 자기 공명 영상장치의 고주파 코일은 소정 패턴으로 제1코일이 마련된 제1지지대와, 상기 제1지지대와 대향되어 마련되며 소정 패턴으로 제2코일이 마련된 제2지지대와, 검체의 크기에 따라 상기 제1지지대와 제2지지대 사이의 간격을 조절하는 간격조절수단과, 상기 간격조절수단에 의한 간격변화에 따라 설정된 공진주파수를 유지시키기 위한 주파수유지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 간격조절수단은 상기 제1지지대는 베이스에 고정 설치되고 상기 제2지지대는 베이스에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며, 상기 제1지지대의 하단부에 고정 설치되고 상호 일정간격 유지되어 상기 제2지지대 방향으로 길게 형성된 한 쌍의 제1가이드바와, 상기 제2지지대의 하단부에 고정 설치되며 상기 한 쌍의 제1가이드바 사이로 슬라이딩 가능하게 결합되는 제2가이드바와, 상기 베이스에 마련되며 상기 제2지지대를 가이드하는 제1가이드레일을 구비하여 된 구조를 가진다.

상기 주파수 유지수단은 상기 제1코일과 전기적으로 연결되어 상기 제1지지대에 고정되고 표면적이 점차 증가되도록 외주면에 개방부가 형성되며 상기 간격조절방향으로 길게 형성된 원통형 제1전극과, 상기 제2코일과 전기적으로 연결되어상기 제2지지대에 고정되고 절연체를 개재하여 상기 제1전극에 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 제2전극을 구비하여서, 상기 제1.2지지대 사이의 간격조절에 따라 제1,2코일의 리액턴스값이 증감될 때 상기 제1,2전극의 캐패시턴스값이 증감되도록 된 구조를 가진다.

이 주파수유지수단에 있어서는, 상기 제1전극 및 제2전극과 동심으로 결합되고, 제1전극과 상호 전기적으로 연결되며, 제1전극의 표면적 최소부와 대응하여 노치부가 형성된 제3전극을 더 구비함이 바람직하다.

또한, 상기 주파수 유지수단은 상기 제1코일과 전기적으로 연결되어 상기 제1지지대에 고정되고 표면적이 점차 증가되는 경사전극과, 상기 제2코일과 전기적으로 연결되어 상기 제2지지대에 고정되고 절연체를 개재하여 상기 경사전극에 대향되게 마련되는 평면전극을 구비하여서, 상기 제1.2지지대 사이의 간격조절에 따라 제1,2코일의 리액턴스값이 증감될 때 상기 경사전극과 평면전극간의 캐패시턴스값이 증감되도록 구성될 수도 있다.

이 주파수 유지수단에 있어서는 상기 경사전극에 전기적으로 연결되며 상호 일정간격으로 순차적으로 적층되어 마련되는 복수의 고정전극과, 상기 평면전극에 전기적으로 연결되고 상기 각 고정전극 사이에 면대향되도록 상호 일정간격으로 순차적으로 적층되어 마련되는 복수의 이동전극을 더 구비함이 바람직하다.

상기 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명 자기 공명 영상장치의 고주파 코일은 검체(환자)가 진입되는 제1,2지지대의 간격 조절이 가능해짐에 따라 검체의 신체적 크기에 따라 조절하여 사용이 가능해진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Image)장치의 고주파 코일을 개략적으로 나타낸 도 2를 참조하면, 이는 소정 패턴으로 제1코일(11)이 마련된 제1지지대(10)와, 이 제1지지대(10)와 대향되어 마련되며 소정 패턴으로 제2코일(21)이 마련된 제2지지대(20)와, 검체(환자)의 크기에 따라 제1지지대(10)와 제2지지대(20) 사이의 간격을 조절하는 간격조절수단과, 이 간격조절수단에 의한 간격변화에 따라 설정된 공진주파수를 유지시키기 위한 주파수유지수단을 구비한다.

상기 제1,2지지대(10)(20)는 반원통형으로 형성되어 있고, 재질은 무자성체이고, 아크릴, 플라스틱 또는 FRP등의 무전도성으로 이루어진다. 각 지지대(10)(20)는 외부에서 검체(환자)를 관측할 수 있도록 투명소재로 형성함이 바람직하다.

그리고 제1,2코일(11)(21)은 고주파 코일 재료 즉, 동판이 적합하며, 제1,2지지대(10)(20)의 가장자리를 따라 패턴이 형성된다. 이 패턴은 각 지지대(10)(20)에서 실제로 "ㄷ"형상의 동판이 상호 마주보는 배열로 마련된다.

한편, 도 2내지 도 4를 참조하면, 상기 간격조절수단은 제1지지대(10)는 베이스(100)에 고정 설치되고 제2지지대(20)는 베이스(100)에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며, 제2지지대(20) 방향으로 길게 형성된 한 쌍의 제1가이드바(12a)(12b)가 제1지지대(10)의 하단부에 고정 설치되어 있고, 제2가이드바(22)가제2지지대(20)의 하단부에 고정 설치되어 상기 한 쌍의 제1가이드바(12a)(12b) 사이로 슬라이딩 가능하게 결합되는 구조로 되어 있다. 각 제1,2가이드바(12a,12b)(22)는 각 지지대(10)(20)의 하단 양단에 대칭적으로 마련되며, 제1,2지지턱(13)(23)에 의해서 안정적으로 가이드될 수 있도록 되어 있다. 이때 베이스(100)에는 상기 제2지지대(20)를 가이드하는 제1가이드레일(25)이 마련되어 있다.

한편, 상기 주파수 유지수단은, 도 2, 도 4내지 도 6참조, 상기 제1지지대(10)에 고정되어 제1코일(11)과 전기적으로 연결되고 표면적이 점차 증가되도록 외주면에 개방부(31a)가 형성되며 상기 간격조절방향으로 길게 형성된 원통형 제1전극(31)과, 제2지지대(20)에 고정되어 상기 제2코일(21)과 전기적으로 연결되고 절연체(34)(35)를 개재하여 제1전극(31)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 제2전극(32)을 구비하여서, 상기 제1.2지지대(10)(20) 사이의 간격조절에 따라 제1,2코일(11)(21)의 리액턴스값이 증감될 때 상기 제1,2전극(31)(32)의 캐패시턴스값이 증감되도록 된 구조를 가진다.

수식 ω=1/(2π×√LC) (ω;공진주파수, L;리액턴스, C;캐패시턴스)에 의해서 L값과 C값이 상호 반비례하게되는 바, 수식 C=ε×A/d (ε;절연체의 유전율, A; 전극의 면적, d; 전극간 간격)에 따라 C값은 전극의 면적에 비례하여 증가하게 된다. 따라서 두 지지대(10)(20) 사이의 간격이 멀어질 때 (제1,2코일(11)(21)의 간격이 멀어질때) 코일 리액턴스값이 감소하게 되면, 제2전극(32)은 제2지지대(20)와 함께 이동되어서, 즉 도 5에 도시된 바와 같이 제2전극(32)이 "A"위치에서 "C"위치로 이동되어서 제1전극(31)의 표면적이 점차로 증가되는 방향으로 이동되어 C값(캐패시턴스값)의 증가를 가져오게 한다. 이에 따라서 제1,2지지대(10)(20)의 간격조절에도 불구하고 설정된 공진주파수 값을 일정하게 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 제1전극(31) 및 제2전극(32)과 동심으로 결합되고, 제1전극(31)과 상호 전기적으로 연결되며 제1전극(31)의 표면적 최소부와 대응하여 노치부(33a)가 형성된 제3전극(33)이 더 구비된 바, 이 경우 제2전극(32)이 제1전극(31)의 단부(표면적 최소부)에 위치될 때 리액턴스와 캐패시스턴스의 상호 간섭을 경감 가능하게 한다.

상기 주파수 유지수단의 다른 실시예를 나타낸 도 7 및 도 8을 참조하면, 이는 상기 제1코일(11)과 전기적으로 연결되어 상기 제1지지대(10)에 고정되고 표면적이 점차 증가되는 경사전극(60)과, 상기 제2코일(21)과 전기적으로 연결되어 상기 제2지지대(20)에 고정되고 절연체(61a)를 개재하여 상기 경사전극(60)에 대향되게 마련되는 평면전극(70)을 구비하여서, 상기 제1.2지지대(10)(20) 사이의 간격조절에 따라 제1,2코일(11)(21)의 리액턴스값이 증감될 때 상기 경사전극(60)과 평면전극(70)간의 캐패시턴스값이 증감되도록 된 구조를 가진다. 이때 두 지지대(10)(20)사이의 간격을 조절하는 수단은 상기 실시예에서와 같은 방법으로 실시될 수 있으며, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이때 상기 경사전극(60)에 전기적으로 연결되며 상호 일정간격으로 순차적으로 적층되어 마련되는 복수의 고정전극(61)과, 상기 평면전극(70)에 전기적으로 연결되고 상기 각 고정전극(61) 사이에 면대향되도록 상호 일정간격으로 순차적으로적층되어 마련되는 복수의 이동전극(71)을 더 구비하여 캐패시턴스를 병렬적으로 구성할 수도 있다.

상기한 바와 같은 자기 공명 영상장치의 고주파 코일에 있어서, 두 지지대(10)(20) 사이에는 검체(환자)의 일부분(두부(頭部), 흉부(胸部), 팔 또는 다리등)이 진입되어 촬영이 되어지는 바, 검체의 신체크기에 따라 제2지지대(20)를 상기 간격조절수단으로 조절하여 검체의 진입이 원활하도록 한다. 특히 두부(頭部)부분을 촬영할 때에는 촬영과 동시에 촬영부위의 수술을 가능하게 한다.

상술한 바와 같은 본 발명 자기 공명 영상장치의 고주파 코일은 본원 발명의 정신과 범위를 이탈함이 없이 상기 실시예에 한정되지 아니하고 많은 변형을 가하여 실시될 수 있음은 두말 할 것도 없다. 예컨대, 설명 및 도 2에는 장치의 내부구조를 나타내기 위하여 개략적으로 도시되어 있지만 검체의 지지를 위한 안착부를 마련할 수 있으며, 간격조절수단의 실시예에서 제2지지대(20)가 이동하는 것으로써 대변하여 설명하였지만, 두 지지대(10)(20)가 함께 이동하여 간격이 조절되게 구성할 수도 있다.

첫째, 제1,2지지대(10)(20)의 상부 부분이 개방됨으로써 환자로 하여금 답답함을 경감시켜 장비에 대한 거부감을 해소 가능하게 한다.

둘째, 간격조절수단에 의해서 제2지지대의 이동을 가능하게 함으로써, 검체(환자)의 신체적 크기에 따라 조절하여 사용 가능하게 한다.

셋째, 검체와 밀착이 용이함으로서 보다 손실이 적은 신호를 수신할 수 있고, 이로 인해 향상된 영상을 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 소정 패턴으로 제1코일이 마련된 제1지지대와,

   상기 제1지지대와 대향되어 마련되며 소정 패턴으로 제2코일이 마련된 제2지지대와,

   검체의 크기에 따라 상기 제1지지대와 제2지지대 사이의 간격을 조절하는 간격조절수단과,

   상기 간격조절수단에 의한 간격변화에 따라 설정된 공진주파수를 유지시키기 위한 주파수유지수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상장치의 고주파 코일.
2. 제1항에 있어서, 상기 간격조절수단은 상기 제1지지대는 베이스에 고정 설치되고 상기 제2지지대는 베이스에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며,

   상기 제1지지대의 하단부에 고정 설치되고 상호 일정간격 유지되어 상기 제2지지대 방향으로 길게 형성된 한 쌍의 제1가이드바와,

   상기 제2지지대의 하단부에 고정 설치되며 상기 한 쌍의 제1가이드바 사이로 슬라이딩 가능하게 결합되는 제2가이드바와,

   상기 베이스에 마련되며 상기 제2지지대를 가이드하는 제1가이드레일을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상장치의 고주파 코일.
3. 제1항에 있어서, 상기 주파수 유지수단은 상기 제1코일과 전기적으로 연결되어 상기 제1지지대에 고정되고 표면적이 점차 증가되도록 외주면에 개방부가 형성되며 상기 간격조절방향으로 길게 형성된 원통형 제1전극과,

   상기 제2코일과 전기적으로 연결되어 상기 제2지지대에 고정되고 절연체를 개재하여 상기 제1전극에 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 제2전극을 구비하여서,

   상기 제1.2지지대 사이의 간격조절에 따라 제1,2코일의 리액턴스값이 증감될 때 상기 제1,2전극의 캐패시턴스값이 증감되도록 된 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상장치의 고주파 코일.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1전극 및 제2전극과 동심으로 결합되고, 제1전극과 상호 전기적으로 연결되며, 제1전극의 표면적 최소부와 대응하여 노치부가 형성된 제3전극이 더 구비된 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상장치의 고주파 코일.
5. 제1항에 있어서, 상기 주파수 유지수단은 상기 제1코일과 전기적으로 연결되어 상기 제1지지대에 고정되고 표면적이 점차 증가되는 경사전극과,

   상기 제2코일과 전기적으로 연결되어 상기 제2지지대에 고정되고 절연체를 개재하여 상기 경사전극에 대향되게 마련되는 평면전극을 구비하여서,

   상기 제1.2지지대 사이의 간격조절에 따라 제1,2코일의 리액턴스값이 증감될 때 상기 경사전극과 평면전극간의 캐패시턴스값이 증감되도록 된 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상장치의 고주파 코일.
6. 제5항에 있어서, 상기 경사전극에 전기적으로 연결되며 상호 일정간격으로 순차적으로 적층되어 마련되는 복수의 고정전극과,

   상기 평면전극에 전기적으로 연결되고 상기 각 고정전극 사이에 면대향되도록 상호 일정간격으로 순차적으로 적층되어 마련되는 복수의 이동전극이 더 구비된 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상장치의 고주파 코일.