KR20080105442A - 개방형 ｐｅｔ－ｍｒｉ통합 유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개방형 PET-MRI 통합 유닛에 관한 것으로, 인체의 해부학적 영상을 보여주는 개방형 자기 공명 영상 촬영기(Magnetic Resonance Imaging) 내부에 생화학적 또는 기능적 영상을 제공하는 양전자 방출 단층촬영기(Positron Emission Tomography)를 구성하여 PET와 MRI의 장점을 동시에 얻을 수 있는 개방형 PET-MRI 통합 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 실현하기 위한 수단으로서, 본 발명은 갠트리 내부에 경사 코일과 차폐판 그리고 전신 RF 코일이 순차적으로 장착되는 개방형 자기 공명 영상 촬영기(Magnetic Resonance Imaging)에 있어서, 상기 갠트리 내부에는 한쌍의 차폐판에 의해 차폐된 시그널 판독기와 섬광 결정체를 포함하는 검출기를 포함하는 양전자 방출 단층촬영기(Positron Emission Tomography)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 양전자 방출 단층촬영기가 경사 코일과 전신 RF 코일 사이에 장착되거나, 전신 RF 코일 안에 장착되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 양전자 방출 단층촬영기의 내부 또는 외부에 MRI용 국소 RF 코일이 더 구성되는 것을 특징으로 한다.
PET, 개방형 MRI, 전신 RF 코일
Description
도 1은 본 발명에 따른 개방형 PET-MRI 통합 유닛의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 개방형 PET-MRI 통합 유닛의 다른 구성을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 개방형 PET-MRI 통합 유닛의 또 다른 구성을 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 양전자 방출 단층촬영기(PET : Positron Emission Tomography)
11 : 검출기 12 : 섬광 결정체
13 : 시그널 판독기(readout) 14 : 고주파 차폐기
15 : 국소 RF 코일 100 : 갠트리(Gantry)
110 : 경사 코일(Gradient Coil) 120 : 전신 RF 코일
130 : 차폐판
본 발명은 개방형 PET-MRI 통합 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조적(해부학적) 이상을 진단하는 개방형 자기공명 영상 찰영기(MRI) 내부에 신진대사 과정을 촬영하는 전신용 양전자 방출 단층촬영기(PET)를 통합함으로써, 신체 전체 또는 일부에 대하여 동시에 PET와 MRI 영상을 얻을 수 있는 개방형 PET-MRI 통합 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 자기 공명 영상 촬영기(Magnetic Resonance Imaging: 이하, MRI라 칭함)는 생체의 해부학적 영상을 촬영하는 장치로, 연 조직 대비가 뛰어난 영상 촬영 장치이다. 특히, 두뇌의 백색질과 회색질의 판별, 혈관의 산소 준위 판별로 두뇌의 기능을 보여주는 두뇌 연구에 있어서 중요한 의료 장비중의 하나이다.
MRI는 인체의 대부분이 물로 이루어져 있으므로 피검자의 몸에 강한 자기장을 쪼여 몸 안의 수소 원자가 공명 현상에 의해 특정 에너지를 흡수하였다가 다시 방출될 때까지 걸리는 시간이 정상 세포와 질병이 있는 세포 간에 서로 다르기 때문에, 이 정보를 분석하여 원하는 부위의 영상을 얻을 수 있다.
이러한 MRI는 통상 개방형 MRI와 밀폐형 MRI로 구분하고 있다. 상기 밀폐형 MRI는 원통 형상의 갠트리 안에 피검자를 눕게 하고 촬영하는 방식이며, 상기 개방형 MRI는 한 면이 개구된 갠트리 안에서 촬영하는 방식이다.
밀폐형 MRI의 경우 어린이나 노약자, 또는 폐쇄 공포증이 있는 환자인 경우 거의 밀폐된 구조로 이루어진 갠트리 내에서 20분~1시간이 걸리는 촬영을 하기가 어려운 점이 있어, 최근에 와서는 개방형 MRI로 촬영하는 경우가 늘고 있다. 특히, 개방형 MRI의 경우 개구면을 통해 혈액의 채취나 진단과 같은 중재술을 겸할 수 있다.
양전자 방출 단층촬영기(Positron Emission Tomography: 이하, PET라 칭함)는 신진 대사 과정을 촬영하여 대사의 이상 유무를 진단하는 장치이다.
PET는 γ-선을 검출하도록 링이나 다각형으로 배치된 여러 개의 섬광 결정체(scintillator), 광전소자, 신호처리부로 구성된다.
특히, 상기 검출기는 사각 기둥 형상의 섬광 결정체를 1단 또는 다단으로 적층한 구조로 이루어진 것을 많이 사용하고 있으며, 그 상단에는 검출된 시그널을 처리하는 광전소자와 신호처리기를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 인체의 해부학적 영상을 보여주는 개방형 자기 공명 영상 촬영기(Magnetic Resonance Imaging) 내부에 생화학적 또는 기능적 영상을 제공하는 양전자 방출 단층촬영기(Positron Emission Tomography)를 구성하여 PET와 MRI의 장점을 동시에 얻을 수 있는 개방형 PET-MRI 통합 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 실현하기 위한 수단으로서, 본 발명은 갠트리 내부에 경사 코일과 차폐 판 그리고 전신 RF 코일이 순차적으로 장착되는 개방형 자기 공명 영상 촬영기(Magnetic Resonance Imaging)에 있어서, 상기 갠트리 내부에는 한쌍의 차폐판에 의해 차폐된 시그널 판독기와 섬광 결정체를 포함하는 검출기를 포함하는 양전자 방출 단층촬영기(Positron Emission Tomography)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 양전자 방출 단층촬영기가 경사 코일과 전신 RF 코일 사이에 장착되거나, 전신 RF 코일 안에 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 양전자 방출 단층촬영기의 내부 또는 외부에 MRI용 국소 RF 코일이 더 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 1은 본 발명에 따른 개방형 PET-MRI 통합 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다. 여기서, 도면부호 100은 개방형 MRI용 갠트리(Gantry)를 나타낸다.
본 발명은 종래의 개방형 MRI 내부에 PET를 구성하여, MRI 및 PET 영상을 동시에 얻을 수 있도록 한 것이다.
여기서, 상기 MRI의 구성에 대해서 간단하게 살펴 보면, 첨부도면 도 1에서와 같이, 일측면이 개구된 박스 타입의 갠트리(100)를 포함하여 이루어지며, 상기 갠트리(100) 내부에는 자계를 형성시켜 주기 위한 영구 자석(미도시됨)과, 핵에 경 사 자장을 걸어 주기 위한 경사 코일(Gradient Coil: 110)과, 공명 현상을 유도하기 위한 주파수 생성 및 이로 인해 여기된 시그널을 입력받는 전신 RF 코일(120)로 이루어져 있다. 또한, 상기 경사 코일(110)과 전신 RF 코일(120) 사이에는 RF 신호가 경사 코일(110)에 미치는 간섭을 방지하기 위한 차폐판(130)이 구성되어 있다. 또한, 첨부도면 도 1에서는 도시하지 않았지만, 상기 전신 RF 코일(120)은 입력된 시그널을 처리하여 영상으로 변환시켜 주는 시그널 처리 장치에 연결된다.
이와 같이 이루어진 상기 개방형 MRI의 내부에 전신을 촬영할 수 있는 PET를 장착하게 된다.
상기 PET(10)는 서로 반대 방향으로 방출되는 γ-선을 검출하기 위한 섬광 결정체(scintillator: 12) 및 검출된 시그널을 처리하기 위한 시그널 판독기(13)를 포함하여 이루어진 검출기(11)와, 이 검출기(11)를 보호하기 위한 고주파 차폐기(14)를 포함하여 이루어진다. 첨부도면 도 1에서는 도시하지 않았지만, 상기 검출기(11)는 영상 처리기에 연결이 되어 입력된 시그널로 출력 영상을 얻을 수 있게 하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 섬광 결정체(scintillator: 12)는 NaI, BGO(Bismuth Germanate Oxide), LSO(Lutetium Oxyorthosilicate), LuYAP, LYSO, LGSO 또는 LaBr3와 같은 섬광 결정들이 사용되며, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 상기 섬광 결정체를 1층 또는 다층 구조로 구성하고, 그 위에 시그널 판독기(13)가 적층된 구조로 이루어진 것을 사용함으로써, 공간 분해능과 민감도를 극대화시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다. 상기 섬광 결정체의 구조와 특성에 대해서는 등록특허 제10-715803호에 기재되어 있다.
또한, 상기 시그널 판독기(13)는 시그널을 실질적으로 받아 들이는 부분으로 광다이오드와 같은 광전 소자 부분과, 이를 보호하기 위한 회로와, MRI의 RF 신호에 의한 간섭에 대한 필터 회로를 포함하여 이루어진다. 특히, 상기 광전 소자 부분은 사태 광다이오드(APD) 또는 거이거 사태 광다이오드(GAPD) 타입의 반도체 광증배관(SSPM), 실리콘 광증배관(SiPM), 또는 다중 픽셀 광계수기(MPPC) 중에서 선택된 1개를 사용하는 것이 바람직하다.
첨부도면 도 1에서, 상기 검출기(11)와 고주파 차폐기(14)는 실린더 형상으로 이루어지도록 구성된 예를 보여 주고 있으나, 상기 검출기(11)가 다층 구조의 직육면체 형태의 섬광 구조로 이루어지는 경우, 각각의 섬광 구조를 고주파 차폐기(14)로 감싸서 링 형태로 검출기(11)를 구성하는 것도 가능하다.
상기 고주파 차폐기(14)는 두께가 얇은 박막이나 그물망 형태로 제작하여 이용하게 되며, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 상기 고주파 차폐기(14)를 구리를 이용하는 것이 바람직하며, 특히 두께가 0.8mm인 동판을 이용하여 제작하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구현예에서는, 상기 PET(10)를 종래 경사 코일(110)과 전신 RF 코일(120) 사이에 위치하도록 갠트리(100) 내부에 장착하여 사용하게 된다.
여기서, 상기 PET(10)는, 검출기(11)를 모듈 형태로 제작하고 각각의 차폐판으로 차폐시킨 다음, 다각형 형태로 배치하여 설치하는 구성도 가능하다. 또한, 상기 검출기(11)의 배치 형태는 원형 또는 사각형, 육각형, 팔각형 등의 다면체 형태로 배치가 가능하다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 구현예에서는, 첨부도면 도 2에서 도시한 바와 같이 육각형 형상으로 배치된 예를 보여주는, PET(10)를 전신 RF 코일(120)의 안쪽에 위치하도록 갠트리(100) 내부에 장착하여 사용하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 바람직한 구현예에서는, 상기 PET(10)에 종래 MRI의 구성 요소인 국소 RF 코일(15)을 더 포함하여 구성할 수도 있는데, 첨부도면 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 PET(10) 내에 국소 RF 코일(15)를 삽입하거나, 반대로 국소 RF 코일(15) 내에 PET(10)가 삽입되는 형태도 구성하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 국소 RF 코일(15)을 이용하여 전신 뿐만 아니라 피검자의 신체 일부를 촬영하는 것도 가능하게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이상에서 본 바와 같이 본 발명은 인체의 해부학적 영상을 보여주는 개방형 MRI 내부에 생화학적 또는 기능적 영상을 제공하는 PET를 구성함으로써, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
1) PET와 MRI 영상을 한 번의 촬영으로 얻을 수 있다.
2) PET와 MRI의 영상 촬영 중에 PET 영상의 정량화를 위해 혈액의 채취나 간단한 시술, 중재술 등의 의료 행위를 할 수 있다.
3) MRI의 국소 RF 코일을 더 구성함으로써, 피검자의 전신 촬영 뿐만 아니라 신체 일부의 촬영도 가능하게 된다.
4) 폐쇄 공포증이나 공황 장애 환자나 노약자 그리고 소아 환자들에게도 적용할 수 있다.
Claims (11)
- 갠트리 내부에 경사 코일과 차폐판 그리고 전신 RF 코일이 순차적으로 장착되는 개방형 자기 공명 영상 촬영기(Magnetic Resonance Imaging)에 있어서,상기 갠트리 내부에는 한쌍의 차폐판에 의해 차폐된 시그널 판독기와 섬광 결정체를 포함하는 검출기를 포함하는 양전자 방출 단층촬영기(Positron Emission Tomography)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 1 항에 있어서, 상기 양전자 방출 단층촬영기는 차폐판과 전신 RF 코일 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 2 항에 있어서, 상기 양전자 방출 단층촬영기는 상기 갠트리의 내부에 원형 또는 사각형, 육각형 또는 팔각형 등의 정다각형 형상에서 택일된 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 1 항에 있어서, 상기 양전자 방출 단층촬영기는 전신 RF 코일 안에 장착되는 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 4 항에 있어서, 상기 양전자 방출 단층촬영기는 내부에 MRI용 국소 RF 코일이 더 구성되는 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 4 항에 있어서, 상기 양전자 방출 단층촬영기는 외부에 MRI용 국소 RF 코일이 더 구성되는 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 고주파 차폐판은 박막 또는 그물망 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 한 쌍의 고주파 차폐판은 구리인 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 1 항에 있어서, 상기 섬광 결정체(scintillator)는 NaI, BGO(Bismuth Germanate Oxide), LSO(Lutetium Oxyorthosilicate), LuYAP, LYSO, LGSO 또는 LaBr3 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 1 항에 있어서, 상기 시그널 판독기는 광전자 증배관 또는 광다이오드와, 이들을 보호하기 위한 보호회로와, MRI의 RF 필터 회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
- 제 10 항에 있어서, 상기 광다이오드는 사태 광다이오드(APD) 또는 거이거 사태 광다이오드(GAPD) 타입의 반도체 광증배관(SSPM), 실리콘 광증배관(SiPM), 또는 다중 픽셀 광계수기(MPPC) 중에서 택일된 것을 특징으로 하는 개방형 PET-MRI 통합 유닛.
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