KR20080110772A

KR20080110772A - Ｍｒｉ를 위한 이중 공진 송수신 솔레노이드 코일

Info

Publication number: KR20080110772A
Application number: KR1020087024112A
Authority: KR
Inventors: 피터 마주르케위츠; 크리스토프 레우스럴
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-12-19
Also published as: BRPI0709862A2; EP2005204A1; RU2008143402A; CN101438181A; US20090160442A1; TW200801566A; WO2007117853A1; JP2009532181A

Abstract

자기 공진 시스템(8)은 적어도 제1 및 제2의 미리 결정된 공진 주파수에서 공진할 수 있는 무선 주파수 코일(36)을 포함한다. 동조 공진 회로(110, 132)는 상기 무선 주파수 코일(36)에 직렬로 연결된다. 상기 동조 공진 회로(110, 132)는 동조 구성요소(C_P,L_P;C_P,C_h,L_h)를 포함한다. 상기 동조 회로(110, 132)의 동조 구성요소(C_P,L_P;C_P,C_h,L_h)의 값은 상기 제1 주파수에서 공진하는 무선 주파수 코일의 감도 프로파일이 상기 제2 주파수에서 공진하는 무선 주파수 코일의 감도 프로파일과 실질적으로 정합하도록 선택된다.

Description

ＭＲＩ를 위한 이중 공진 송수신 솔레노이드 코일{DOUBLE RESONANT TRANSMIT RECEIVE SOLENOID COIL FOR MRI}

본 출원은 자기 공진 기술에 관한 것이다. 본 출원은 ¹⁹F-¹H 분자 영상화 기술을 준수하는 자기 공진 영상화 기술에 대한 특정 어플리케이션으로 볼 수 있고, 여기에 특별히 참고해서 설명될 것이다. 그러나 본 출원은 또한 더 일반적으로, 다양한 쌍극자 쌍 가령 탄소, 인 등을 갖는 멀티-핵 자기 공진 영상화 기술(multi-nuclear magnetic resonance imaging), 자기 공진 분광기 사용 기술(magnetic resonance spectroscopy) 등에 대한 어플리케이션으로 볼 수 있다.

자기 공진 영상화 스캐너는 전형적으로, 일반적으로 초전도성인(superconducting) 메인(main) 자석을 포함하는데, 이 자석은 검사 영역에 걸쳐 공간 및 시간적으로 일정한 자계(B_o)를 생성한다. 무선 주파수(RF) 코일 가령 홀-바디(hole-body) 코일, 헤드(head) 코일 등과, 송신기는 상기 자계(B_o)에서 영상화될 쌍극자의 공진 주파수에 동조되었다. 상기 코일과 송신기는 이러한 쌍극자를 여기 하고 조작하는데 흔히 사용되었다. 공간 정보는 전류로 그레디언트 코일을 구동시켜서 자계 그레디언트 뿐만 아니라 상기 자계(B_o)를 다양한 방향으로 상기 검사 영역에 걸쳐 생성함으로써 인코딩되었다. 자기 공진 신호는 동일한 또는 분리된 수신전용 RF 코일에 의해 획득되고 RF 수신기에 의해 복조되고 필터링되고 샘플링되며, 마지막으로 일부의 전용 또는 범용 하드웨어 상에 영상으로 재구성되었다.

이중 공진 ¹⁹F 및¹H 자기 공진 영상화 기술 또는 분광기 사용 기술은 다른 종류의 변형 정보(metabolic information)를 제공한다. 예컨대, 상기 ¹⁹F 자기 공진 영상화 기술은 분자 영상화 기술 분야에서 플루오르-표지의 트레이서 및 드러그(fluorine-labeled tracers and drugs)의 검출 및 직접적인 정량화에 대한 높은 잠재적 가능성을 갖는다. ¹H 자기 공진 영상화 기술과의 결합은 ¹⁹F 영상화 기술에 앞서서 위치추적을 위한 관련된 해부학 상의 정보를 제공한다.

하나의 접근법으로는, ¹⁹F-¹H 자기 공진 영상화 기술은 각각의 주파수에 대해 독립된 수신기 채널을 갖는 이중-동조식(double-tuned) 버드케이지 코일을 이용하여 실행되는데, 하나의 수신기는 동조되어 수소를 영상화하고(¹H 영상화 기술), 다른 수신기는 동조되어 플루오르를 영상화한다(¹⁹F 영상화 기술). 그러나 각 채널에서의 감도는 실질적으로, 대응하는 단일 공진 회로에서 달성될 수 있는 감도보다 작다. 또한, 상기 감도가 상기 주파수 중 하나의 주파수에서 최적화될 수 있지만, 상기 나머지 주파수의 감도는 실질적으로 상기 최적화된 주파수에서의 회로 감도보다 작다.

다른 접근법으로는, 두개의 독립된 코일이 사용된다. 하나의 코일은 ¹⁹F 주파수에서 동조되고, 다른 코일은 ¹H 주파수에서 동조된다. 이러한 접근법에 있어서, 상기 두개의 동조된 코일도 역시, 상기 두개의 영상화된 쌍극자 각자에 대해 다른 감도 프로파일을 갖는다. 상기 두개의 코일에 대해 상기와 유사한 최적화된 민감도 프로파일을 획득하는 것은 비실용적이다.

본 출원은 상기 언급된 문제와 다른 문제들을 극복하는 향상된 장치 및 방법을 제공한다.

일측면에 따르면, 자기 공진 시스템이 개시된다. 무선 주파수 코일은 적어도 제1 및 제2의 미리 결정된 주파수에서 공진될 수 있다. 동조하는 공진 회로는 동조하는 공진 회로가 동조하는 구성요소를 포함하는 무선 주파수 코일에 직렬로 연결된다. 상기 동조 회로의 동조 구성요소 값은 상기 제1 주파수에서 공진하는 무선 주파수 코일의 감도 프로파일이 실질적으로, 상기 제2 주파수에서 공진하는 무선 주파수 코일의 감도 프로파일에 정합하도록 선택된다.

다른 측면에 따르면, 자기 공진 영상화 방법이 개시된다. 동조 구성요소를 포함하는 동조 회로는 적어도 제1 및 제2의 미리 결정된 공진 주파수에서 동조할 수 있는 무선 주파수 코일에 직렬로 연결된다. 상기 동조 회로의 동조 구성요소의 값은 상기 무선 주파수 코일이 상기 제1 및 제2 공진 주파수에서 동조하고 상기 제1 주파수의 감도 프로파일이 실질적으로 상기 제2 주파수의 감도 프로파일에 정합하도록 결정된다.

다른 측면에 따르면, 자기 공진 코일 시스템이 개시된다. 무선 주파수 솔레노이드 코일은 실린더 주위에 나선형으로 감긴 도체를 포함한다. 상기 솔레노이드 코일은 고유 인덕턴스와, 상기 도체에서 스플릿(splits) 사이에 등거리로 연결된 제1 커패시터를 갖는다. 공진 회로는 상기 도체와 직렬로 연결되고, 제2 커패시터, 상기 제2 커패시터와 병렬로 연결된 제3 커패시터와 제3 커패시터와 직렬로 연결된 보조 인덕턴스를 포함한다. 상기 제1, 제2 및 제3 커패시터와 상기 보조 인덕턴스가 협력해서 무선 주파수 솔레노이드 코일이 두개의 주파수에 대한 감도 프로파일을 실질적으로 매칭함으로서 제1 및 제2의 미리 결정된 공진 주파수에서 공진한다.

하나의 이점은 각각의 주파수에 대해 통합된 감도 프로파일을 갖는 멀티-동조된 코일에 있다.

상기 설명된 것에 더 추가적인 이점은 다음의 상세한 설명을 읽고 이해할 때 당업자에게 감지될 것이다.

상기 설명은 다양한 구성요소 및 구성요소의 배열로 그리고 다양한 단계 및 단계의 배열의 형태를 취할 수 있다. 다음의 도면은 바람직한 실시예를 예시하는 목적으로만 사용되고, 상기 설명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

도 1은 자기 공진 영상 시스템을 개략적으로 예시한 도면.

도 2는 솔레노이드 코일 시스템을 개략적으로 예시한 도면.

도 3은 솔레노이드 코일 시스템의 전기 배선도를 도시한 도면.

도 4는 추가 병렬 회로를 갖는 솔레노이드 코일 시스템의 전기 배선도를 도시한 도면.

도 5는 추가 튜닝 커패시터를 갖는 도 4의 솔레노이드 코일 시스템의 전기 배선도를 도시한 도면.

도 6은 ¹⁹F-^lH 영상화에 대해 이중 공진을 획득하기 위한 튜닝 회로 구성요소에 대한 일련의 가능성 있는 값을 도시한 도면.

도 1을 참고하면, 자기 공진 영상 시스템(8)은 스캐너(10)를 포함하는데, 이 스캐너(10)는 조사 영역(14)을 한정하는 하우징(12)을 포함하고, 여기서 환자 또는 다른 영상 주체(16)는 환자 또는 주체 지지물 또는 침대(18) 상에 배치된다. 상기 하우징(12)에 배치된 메인 자석(20)(main magnet)은 상기 검사 영역(14)에서 메인 자계(B_o)를 생성한다. 전형적으로, 상기 메인 자석(20)은 크리오 스라우딩(cryo shrouding)(24)으로 둘러쌓인 초전도 자석(superconducting magnet)이지만, 저항성 또는 영구 메인 자석이 또한 될 수 있다. 자계 그레디언트 코일(magnetic field gradient coil)(28)은 상기 검사 영역(14) 내에서 선택된 자계 그레디언트를 상기 메인 자계에 중첩시키기 위해 상기 하우징(12) 안에 또는 위에 배열된다. 전체-몸의 무선 주파수 코일(30) 가령 스트립라인 코일, 센스 코일 요소, 버드케이지 코일 등은 상기 검사 영역(14)으로 무선 주파수 여진 펄스를 주입하고 생성된 자기 공진 신호를 검출하기 위해 상기 하우징(12)에 배열된다. 이중 공진 무선 주파수(RF) 코일 시스템 또는 장치(32)는 상기 검사 영역(14) 근처에 배치되어 상기 메인 자계(B_o)에 수직인 자계(B_l)를 생성한다. 상기 코일 시스템(32)은 솔레노이드 코일, 새들 코일, 상기 솔레노이드와 버드케이스 코일의 결합, 상기 솔레노이드와 새들 코일의 결합, 솔레노이드 코일의 결합 등이 될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 코일 시스템(32)은 무선 주파수 코일(36)을 포함하고, 이는 절연성 실린더(40)에 나선형으로 빙빙 감긴 도체(들)(38)을 포함한다. 물론, 상기 코일 시스템(32)은 다른 외면적 형태(geometries) 즉, 타원형을 가질 수 있다. 아래에서 자세히 설명되는 바와 같이, 튜닝 회로 구성요소 결정 디바이스, 프로세서, 알고리즘, 매뉴얼 계산 또는 다른 수단(42)은 적절한 소자 값 또는 상기 튜닝 회로의 구성요소를 결정하므로 상기 코일 시스템(32)은 두개의 공진 주파수에서 공진하고 상기 두개의 주파수에 대한 실질적으로 정합하는 감도 프로파일을 나타낸다. 실드(44)는 상기 그레디언트 코일 및 다른 주위의 구조물로부터 상기 코일(30,36)을 보호한다.

계속해서 도 1을 참고하면, 자기 공진 영상(MRI) 제어기(50)는 상기 그레디언트 코일(28)에 연결된 자계 그레디언트 제어기(52)를 동작시켜서 선택된 자계 그 레디언트를 상기 검사 영역(14)에서 상기 메인 자계에 중첩시키고, 또한 무선 주파수 전송 시스템(54)을 동작시키며, 상기 무선 주파수 전송 시스템(54)은 무선 주파수 코일(36)에 연결되어서 영상화를 위해 대략 자기 공진 주파수(^Hf_res, ^Ff_res) 중 선택된 하나의 주파수 또는 두개의 주파수에서의 선택된 무선 주파수 여진 펄스(^HB₁, ^FB₁)를 상기 검사 영역(14)에 주입한다. 상기 무선 주파수 전송 시스템(54)이 홀-바디 무선 주파수 코일(30)에 연결된다는 점이 또한 관찰된다. 상기 무선 주파수 여진 펄스는 상기 선택된 자계 그레디언트에 의해 공간적으로 인코딩되는 영상 주체(16)에서의 자기 공진 신호를 일으킨다(excite). 상기 영상 제어기(50)는 또한 주파수 수신 시스템(56)을 제어하고, 이는 유도적으로(inductively) 상기 코일(30, 36)과 결합되어 각각의 공진 주파수에서 상기 수신된 공간적으로 인코딩된 자기 공진 신호를 복조시킨다. 물론, 상기 무선 주파수 수신 시스템(56)이 용량성 커플링과 같은 다른 수단 등으로 상기 코일(36)과 연결될 수 있다는 사실이 관찰된다.

상기 수신된 공간적으로 인코딩된 자기 공진 데이터는 자기 공진 또는 MR 데이터 메모리(60)에 저장된다.

재구성 프로세서, 알고리즘, 디바이스 또는 다른 수단(62)은 상기 저장된 자기 공진 데이터를 상기 영상 주체(16) 또는 상기 검사 영역(14) 내에 누워있는 이의 선택된 부분의 재구성된 영상으로 재구성한다. 상기 재구성 프로세서(62)는 상기 데이터 획득 시 사용되는 공간 인코딩에 어울리는 푸리에 변환 재구성 기술 또 는 다른 적합한 재구성 기술을 채용한다. 상기 재구성된 영상은 영상 메모리(64)에 저장되고, 사용자 인터페이스(66) 상에 디스플레이되거나, 근거리 네트워크 또는 인터넷을 통해 전송되거나, 프린터로 프린트되거나, 환자 데이터베이스에 저장되거나 또는 그렇지 않을 경우 사용될 수 있다. 상기 예시된 실시예에서, 상기 사용자 인터페이스(66)는 또한, 방사선 기사(radiologist) 또는 다른 사용자로 하여금 상기 영상 제어기(50)와 인터페이스하여 영상 시퀀스를 선택, 수정 또는 실행하는 것을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, 상기 스캐너(10)를 동작시키고, 상기 재구성된 영상을 디스플레이하거나 그렇지 않을 경우 조작하기 위해 분리된 사용자 인터페이스가 제공된다.

상기 설명된 자기 공진 영상 시스템(10)은 예시적인 예이다. 일반적으로, 실질적으로 어떠한 자기 공진 영상 스캐너라도 상기 개시된 무선 주파수 코일을 병합할 수 있다. 예컨대, 상기 스캐너는 개방 자석 스캐너(open magnet scanner), 버티칼 보어 스캐너(vertical bore scanner), 로-필드 스캐너(low-field scanner), 하이-필드 스캐너(high-field scanner) 등이 될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 코일(36)은 자기 공진 시퀀스의 송신 및 수신 위상을 위해 사용되지만, 다른 실시예에서는, 분리된 송신 및 수신 코일이 전체 몸에 또는 국부적으로 제공될 수 있으며, 이들 중 하나 또는 둘 다는 하나 이상의 무선 주파수 코일 설계를 병합하고 본 명세서에서 개시된 접근법을 설계할 수 있다.

계속해서 도 1과 추가로 도 2를 참고하면, 도체(들)(38)은 솔레노이드 패턴으로 각각 두개의 루프가 된 도체(38) 사이에 한정된 간격(d1)을 갖는 상기 절연성 실린더(40) 주위에 감겨져서 루프가 된다(wound or looped). 작은 영상 주체에 대하여, 상기 실린더(40)의 내부 지름(d2)은 약 70mm이고, 상기 두개의 도체(38) 사이의 간격(d1)은 약 8mm이다. 상기 솔레노이드 코일(36)의 제1 고유 또는 직렬 인덕턴스(L_S)가 측정되고, 이는 124MHz에서 약 1024nH이다. 추가적인 계산을 위해, 이러한 값은 20 MHz 대역폭에 걸쳐 동일한 것으로 가정된다.

등거리의 용량성 스플릿(split)이 상기 도체(38)을 따라 배치되어 전파 효과로 인한 전류 불균일성(current inhomogeneities)을 피하기 위해 상기 솔레노이드 코일 루프(loop) 사이에서 한 묶음의 제1 또는 직렬 커패시턴스 또는 커패시터(C_S)를 직렬로 공급한다. 예컨대, 상기 한 묶음의 커패시턴스(C_S)는 상기 도체(38)을 따라 등거리로 배치된 15개의 커패시터를 포함한다.

계속해서 도 2 및 추가로 도 3을 참고하면, 상기 코일(36)의 회로는 코일 도체(38)의 고유 인덕턴스를 나타내는 제1 또는 직렬 인덕턴스(L_S)를 포함하는 제1 또는 직렬 공진 회로(100)와, 제1 인덕턴스(L_S)와 직렬로 연결되고, 위에서 설명된 바와 같은 상기 한 묶음의 커패시턴스를 나타내는 직렬 커패시턴스(C_S)를 포함한다. 상기 코일 도체(38)의 고유 저항이 0 Ω에 근접하므로, 상기 코일 도체(38)의 고유 저항은 무시된다. 상기 제1 공진 회로(100)에 대한 개방 회로의 제1 또는 직렬 회로 임피던스(Z_S)는:

이고,

여기서 파라미터(ω)는 주파수(

)와 종속관계를 나타내고,

상기 허수(j)는:

으로 적용된다.

직렬 회로 공진 주파수(ω_S)가 상기 제1 인덕턴스(L_S) 및 커패시턴스(C_S)에 의해,

와 같이 결정되는 경우에, 상기 직렬 회로 임피던스(Z_S)에 대한 수학식(1)은:

와 같이 다시 기재될 수 있다.

관찰될 수 있는 바와 같이, 상기 제1 임피던스(Z_S)는 예컨대 상기 허수부가 음수라는 사실과 같이, 상기 직렬 회로 공진 주파수(ω_S)보다 작은 주파수용 커패시터로 동작하고, 예컨대 허수부가 양수라는 사실과 같이, 상기 직렬 회로 공진 주파수(ω_S)보다 큰 주파수용 인덕턴스로 동작한다.

계속해서 도 2와 추가로 도 4를 참고하면, 제2 공진 회로(110)는 상기 제1 공진 회로(100)에 직렬로 연결된다. 상기 제2 공진 회로(110)는 제2 또는 병렬 인덕턴스(L_P)와 제2 또는 병렬 커패시터 또는 상기 제2 인덕턴스(L_P)에 병렬로 연결된 커패시턴스(C_P)를 포함한다. 상기 제2 공진 회로(110)에 대한 개방 회로의 제2 또는 병렬 회로 임피던스(Z_P)는:

이고, 여기서 병렬 회로 공진 주파수(ω_P)는 제2 인덕턴스 및 커패시턴스(L_P,C_P)에 의해,

와 같이 결정된다.

관찰될 수 있는 바와 같이, 상기 제2 임피던스(Z_P)는 예컨대 상기 허수부가 음수인 것과 같이, 상기 병렬 회로 공진 주파수(ω_P)보다 더 낮은 주파수에 대해서는 인덕턴스와 같이 행동하고, 예컨대 허수부가 양수인 것과 같이, 상기 병렬 회로 공진 주파수(ω_P)보다 더 높은 주파수에 대해서는 커패시터와 같이 행동한다.

상기 제1 및 제2 회로(100,110)가 제3 회로(120)와 결합되는 경우, 상기 제3 회로(120)는 제1 및 제2 공진 주파수(ω₁,ω₂)(ω₁<ω₂)로 공진하고, 상기 제1 및 제2 공진 주파수(ω₁,ω₂)(ω₁<ω₂)는 상기 물체(16)에 존재하는 동위 원소(isotope)를 자기적으로 공진시키는데 필수적이며, 다음의 종속 관계로부터 계산될 수 있다:

여기서 Z_S는 제1 또는 직렬 회로의 임피던스이고, Z_P는 제2 또는 병렬 회로의 임피던스이다.

상기 제1 및 제2 인덕턴스(L_S,L_P) 간의 종속관계는:

이다.

상기 수학식(9)에서, 상기 코일 도체(38)의 고유 또는 제1 인덕턴스(L_S)와 상기 제1 및 제2 공진 주파수(ω₁,ω₂)는 미리 결정된 주파수이고 예컨대 상기 고유 인덕턴스(L_S)가 미리 측정될 수 있는 바와 같이, 상기 제1 및 제2 공진 주파수(ω₁,ω₂)는 자계(B_o)에서의 ¹⁹F-¹H 또는 다른 쌍극자 쌍에 대한 공지된 공진 주파수로서 주어진다. 상기 제2 인덕턴스(L_P)가 틀림없이 양의 값이기에, 상기 병렬 회로 공진 주파수(ω_P)는 틀림없이 상기 제1 공진 주파수(ω₁)보다 크고 상기 제2 공진 주파수(ω₂)보다 작다. 이러한 범위에 있는 각각의 값은 제2 인덕턴스(L_P), 제2 커패시터(C_P) 및 제1 커패시터(C_S)에 유효한 세트 값이 된다.

상기 제1 및 제2 공진 주파수(ω₁,ω₂)가 예컨대 3T 영상화에 대해 ¹⁹F->120.24MHz 및 ¹H->127.74MHz와 같이 실질적으로 서로 근사하다면, 상기 제2 인덕턴스(L_P)는 상기 제1 또는 고유 인덕턴스(L_S)보다 실질적으로 작게 된다. 상기 제2 인덕턴스(L_P)의 값은 실제 범위에서 결정되어야 한다. 예컨대, 위에서 설명된 바와 같이, 약 1024nH로 측정된 예시적인 코일 도체(38)의 고유 인덕턴스(L_S)에 대하여 상기 제2 인덕턴스(L_P)의 최대 값은:

이며, 실행할 수 있는 문제에 있어서, 상기 수학식은 실행하기 어렵다.

도 5를 참고하면, 제4 또는 이중 공진 회로(130)는 제3 또는 보조 인덕턴스(L_h)와 직렬로 연결된 보조 또는 제3 커패시터(C_h)를 갖는 동조 회로(132)를 포함한다. 일실시예에서, 상기 제3 인덕턴스(L_h)는 제2 또는 병렬 회로 인덕턴스에 상당하는 것이고 L_P와 동일하다. 상기 제4 회로(130)는 다음의 수학식이 실행되는 경우에 공진한다:

여기서, 상기 제4 회로(130)의 공진 주파수(ω_h)는:

이고, 높은 임피던스를 제공하는 차단 주파수(ω_block)는:

이다. 상기 차단 주파수(ω_block)는:

으로 선택될 수 있다.

상기 제4 회로(130)의 직렬 회로 공진 주파수(ω_s)와 공진 주파수(ω_h)와의 종속 관계는:

으로 표현될 수 있다.

도 6을 참고하면, 그래프(140)로부터,

와 동일한 주파수(f_h)의 각각의 값에 있어서 상기 보조 인덕턴스(L_h), 보조 커패시턴스(C_h), 병렬 회로 커패시턴스(C_p) 및 직렬 회로 커패시턴스(C_s)에 대한 적절한 값의 유효한 세트가 입수될 수 있기에 코일(36)은 예컨대 각 열에서의 값들의 스택은 ¹⁹F-¹H 영상화를 위한 이중 공진을 달성하기 위해 상기 동조 회로 구성요소에 대해 적합한 값의 세트를 제공하는 것과 같이, ¹⁹F(102.23 MHz) ¹H(127.73 MHz) 의 예시적인 3T 라르모르-주파수(Larmor-frequencies)로 공진하도록 동조된다. 예컨대, 약 112.5MHz와 동일한 주파수(f_h)의 값에 있어서 상기 보조 인덕턴스(L_h)는 약 89.85nH와 동일할 수 있고, 상기 병렬 회로 커패시턴스(C_p)는 약 89.85pF와 동일할 수 있고, 상기 보조 커패시턴스(C_h)는 23.07 pF와 동일할 수 있으며, 상기 직렬 캐패시턴스(C_s)는 약 1.63pF와 동일할 수 있다.

위에서 설명된 방식으로, 상기 두개의 주파수에 대한 실질적으로 동일한 감도 프로파일을 갖는 이중 공진 코일이 조립된다.

선택적으로, 코일 도체(38')의 제2 세트는 직교(quadrature) 여기 및 수신을 위한 제1차 코일 도체(38)에 실질적으로 수직인 실린더 상에 감겨질 수 있다. 상기 검사 영역(14) 주위로 확장하기 보다는, 상기 솔레노이드 코일은 상기 검사 영역 위에 그리고 아래 및/또는 상기 검사 영역의 어느 쪽이던지 루프(loop)를 포함할 수 있다. 상기 코일은 또한, 다른 코일, 가령 새들(saddle) 코일로 사용될 수 있다. 더욱이, 상기 코일은 버스케이지(birdcage) 코일에 더하여질 수 있거나 이를 대신할 수 있다.

일실시예에서, 상기 코일 시스템(32)은 ¹⁹F-¹H 코일(36)을 제거하지 않고 홀-바디 코일(30)로 송/수신하는 것을 가능하게 만드는 PIN 다이오드(들)와 같은 동조 디바이스에 의해 전자적으로 이조될 수 있다(detuned).

본 출원은 바람직한 실시예를 참고하여 설명되었다. 수정 및 변형은 앞의 상 세한 설명을 읽고 이해할 때 당업자에게 발생할 수 있다. 상기 수정 및 변형이 첨부된 청구범위 또는 이들의 등가물의 범위 내에 존재하는 한에 있어서 본 출원이 모든 이러한 수정 및 변형을 지금까지 포함한 것으로 해석되어져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 출원은 자기 공진 기술에 이용가능 하며, 본 출원은 ¹⁹F-¹H 분자 영상화 기술을 준수하는 자기 공진 영상화 기술에 대한 특정 어플리케이션에 이용가능 하다. 그러나 본 출원은 또한 더 일반적으로, 다양한 쌍극자 쌍 가령 탄소, 인 등을 갖는 멀티-핵 자기 공진 영상화 기술(multi-nuclear magnetic resonance imaging), 자기 공진 분광기 사용 기술(magnetic resonance spectroscopy) 등에 대한 어플리케이션에 이용가능 하다.

Claims

자기 공진 시스템(8)에 있어서,

- 적어도 제1 및 제2의 미리 결정된 공진 주파수에서 공진할 수 있는 무선 주파수 코일(36)과,

- 상기 무선 주파수 코일(36)에 직렬로 연결되고, 동조 구성요소(C_P,L_P;C_P,C_h,L_h)를 포함하는, 동조 공진 회로(110, 132)를 포함하고,

상기 동조 공진 회로(110, 132)의 상기 동조 구성요소(C_P,L_P;C_P,C_h,L_h)의 값은 제1 주파수에서 공진하는 무선 주파수 코일의 감도 프로파일이 실질적으로 제2 주파수에서 공진하는 무선 주파수 코일의 감도 프로파일에 정합하도록 선택되는, 자기 공진 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 무선 주파수 코일(36)은 솔레노이드 코일을 포함하는, 자기 공진 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 무선 주파수 솔레노이드 코일(36)은 검사 영역(14)을 둘러싸는 루프를 갖는 도체(38)를 포함하는, 자기 공진 시스템.
제 3항에 있어서,

상기 검사 영역(14)을 둘러싸고, 직교 여기 및 수신을 위해 상기 도체(38)의 루프에 실질적으로 수직인 루프를 갖는 보조 도체(38')를 더 포함하는, 자기 공진 시스템.
제 3항에 있어서,

상기 도체(38)는 인접한 루프 간의 갭(gap)(d1)을 한정하는 나선형으로 배열된 루프를 포함하는, 자기 공진 시스템.
제 5항에 있어서,

상기 도체(38)는 제1 커패시턴스(C_S)를 포함하고, 솔레노이드 코일(36)은 제1 인덕턴스(L_S)를 가지고, 동조 회로(132)는:

- 제2 커패시턴스(C_P)와,

- 상기 제2 커패시턴스(C_P)와 병렬로 연결된 제3 커패시턴스(C_h)와,

- 상기 제3 커패시턴스(C_h)와 직렬로 연결된 보조 인덕턴스(L_h)를 포함하고,

상기 제1, 제2 및 제3 커패시턴스(C_S,C_P,C_h)와 상기 보조 인덕턴스(L_h)는 무선 주파수 코일(36)이 제1 자기 공진 주파수에 대응하는 제1의 미리 선택된 주파수 및 제2 자기 공진 주파수에 대응하는 제2의 미리 선택된 주파수에서 공진하도록 협력하는, 자기 공진 시스템.
제 6항에 있어서,

상기 제1 커패시턴스(C_s)와 제1 인덕턴스(L_s)는 동조 회로(132)와 직렬로 연결된 직렬 회로(100)를 한정하고, 상기 동조 회로(132)에서 보조 인덕턴스(L_h)와 제3 커패시턴스(C_h)는 하나의 레그(leg)를 한정하기 위해 서로 직렬로 연결되고, 이 레그는 상기 제2 커패시턴스(C_p)와 병렬로 연결되는, 자기 공진 시스템.
제 6항에 있어서,

상기 제1 커패시턴스(C_s)의 값은 상기 직렬 회로(100)를 동조시켜 제1 공진 주파수보다 낮은 주파수에서 커패시턴스로서, 그리고 제1 공진 주파수보다 높은 주파수에서 인덕턴스로서 거동하도록 동조시키기 위해 선택되고, 상기 제2 커패시턴스(C_p)와 보조 인덕턴스(L_h)의 값은 상기 동조 회로(110,132)를 동조시켜 상기 제2 공진 주파수보다 낮은 주파수에서 인덕턴스로서, 그리고 제2 공진 주파수보다 높은 주파수에서 커패시턴스로서 거동 하도록 선택되는, 자기 공진 시스템.
제 6항에 있어서,

상기 제2 및 제3 커패시턴스(C_p,C_h) 및 보조 인덕턴스(L_h)의 값은 무선 주파수 코일(36)을 동조 회로(132)와 동조시켜 제1 및 제2 공진 주파수에서 공진하도록 선택되는, 자기 공진 시스템.
제 6항에 있어서,

검사 영역(14)을 통과하는 메인 자계(B_o)를 생성하는 자석(20)을 더 포함하는데, 상기 메인 자계에서, 상기 제1 공진 주파수는 플루오르(¹⁹F)의 공진 주파수이고 상기 제2 공진 주파수는 수소(¹H)의 공진 주파수인, 자기 공진 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 코일(36)은 동조 회로(110)와 직렬로 연결된 직렬 회로(100)를 한정하는 제1 커패시턴스(C_s)와 제1 인덕턴스(L_s)를 포함하는, 자기 공진 시스템.
제 11항에 있어서,

상기 동조 회로(110)는:

- 제2 커패시턴스(C_p)와,

- 상기 제2 커패시턴스(C_p)에 병렬로 연결된 제2 인덕턴스(L_p)를

포함하는, 자기 공진 시스템.
자기 공진 영상화 방법으로서,

- 동조 구성요소(C_P,L_P;C_P,C_h,L_h)를 포함하는 동조 회로(110,132)를 적어도 제1 및 제2의 미리 결정된 공진 주파수에서 공진할 수 있는 무선 주파수 코일(36)에 직렬로 연결하는 단계와,

- 무선 주파수 코일이 제1 및 제2 공진 주파수에서 공진하고 상기 제1 주파수의 감도 프로파일이 실질적으로 제2 주파수의 감도 프로파일에 정합하도록 상기 동조 회로의 동조 구성요소의 값을 결정하는 단계를

포함하는, 자기 공진 영상화 방법.
제 13항에 있어서,

도체(38)는 고유 인덕턴스(L_s)를 갖는 솔레노이드에 감겨지고, 제1 커패시턴스(C_s)는 상기 고유 인덕턴스와 직렬로 연결되는데,

상기 방법은 상기 직렬로 연결된 고유 인덕턴스 및 제1 커패시턴스가 제1 공진 주파수보다 높은 주파수에서 인덕턴스와 같이, 그리고 제1 공진 주파수보다 낮은 주파수에서 커패시턴스와 같이 거동하도록 상기 제1 커패시턴스(C_s)에 대한 값을 선택하는 단계를 포함하는, 자기 공진 영상화 방법.
제 14항에 있어서,

동조 회로(110,132)는 적어도 유도성 구성요소(L_p,L_h)와 병렬로 연결된 제2 커패시턴스(C_p)를 포함하는데,

상기 방법은 상기 동조 회로(110, 132)가 제2 공진 주파수보다 높은 주파수에서 커패시턴스로서, 그리고 제2 공진 주파수보다 낮은 주파수에서 인덕턴스로서 거동하도록 상기 제2 커패시턴스(C_p)와 유도성 구성요소(L_p,L_h)에 대한 값을 선택하는 단계를 포함하는, 자기 공진 영상화 방법.
제 14항에 있어서,

동조 회로(132)는:

- 제2 커패시턴스(C_P)와,

- 상기 제2 커패시턴스(C_P)와 병렬로 연결된 제3 커패시턴스(C_h)와,

- 상기 제3 커패시턴스(C_h)와 직렬로 연결된 보조 인덕턴스(L_h)를 포함하는데, 상기 방법은,

무선 주파수 코일이 상기 제1 및 제2의 미리 결정된 주파수에서 공진하도록 제2 및 제3 커패시턴스와 보조 인덕턴스에 대한 값을 선택하는 단계를 포함하는, 자기 공진 영상화 방법.
제 16항에 있어서,

상기 제1의 미리 결정된 공진 주파수가 플루오르(¹⁹F)의 공진 주파수이고 상기 제2의 미리 결정된 공진 주파수가 수소(¹H)의 공진 주파수이도록 상기 제1, 제2 및 제3 커패시턴스와 상기 보조 인덕턴스에 대한 값을 선택하는 단계를 더 포함하는, 자기 공진 영상화 방법.
자기 공진 스캐너(10)에 있어서,

- 검사 영역(14)을 통해 메인 자계(B_o)를 생성하는 메인 자계(20)와,

- 제1 및 제2의 미리 결정된 공진 주파수로서 무선 주파수 신호를 상기 검사 영역(14)으로 전송하는 것 및/또는 상기 검사 영역으로부터 무선 주파수 신호를 수신하는 것 중 적어도 하나를 위한 무선 주파수 코일(36)과,

- 제 13항의 방법에 의해 동조된 동조 구성요소(C_P,L_P;C_P,C_h,L_h)를 갖는 동조 회로(110, 132)를

포함하는, 자기 공진 스캐너.
자기 공진 코일 시스템(32)에 있어서,

- 실린더(40) 주위에 나선형으로 감긴 도체(38)를 포함하고, 상기 도체(38)에 있는 스플릿(split) 간에 등거리로 연결된 고유 인덕턴스(L_s)와 제1 커패시턴스(C_s)를 갖는, 무선 주파수 솔레노이드 코일(36)과,

- 상기 도체(38)에 직렬로 연결된 공진 회로(132)로서,

. 제2 커패시터(C_p)와,

. 상기 제2 커패시터(C_p)에 병렬로 연결된 제3 커패시터(C_h)와,

. 제3 커패시터(C_h)와 직렬로 연결된 보조 인덕턴스(L_h)를 포함하는, 공진 회로(132)를 포함하고,

상기 제1, 제2 및 제3 커패시터(C_s,C_p,C_h)와 보조 인덕턴스(L_h)가 협력하여서 상기 무선 주파수 솔레노이드 코일(36)은 상기 제1 및 제2의 미리 결정된 공진 주파수에서 두개의 주파수에 대한 감도 프로파일을 실질적으로 정합하면서 공진하는, 자기 공진 코일 시스템.
제 19항의 코일 시스템(32)을 통한 ¹⁹F-¹H 자기 공진 영상화를 위한 자기 공진 영상화 방법에 있어서,

- 제1의 미리 결정된 공진 주파수가 자계(B_o)에서 (¹⁹F)의 공진 주파수이고 제2 공진 주파수가 상기 자계(B_o)에서 (¹H)의 공진 주파수이도록 상기 제1, 제2 및 제3 커패시터(C_s,C_p,C_h)와 보조 인덕턴스(L_h)를 동조시키는 단계와,

- 상기 솔레노이드 코일(36) 내부에서 검사 영역(14)을 통과하는 상기 자 계(B_o)를 생성하는 단계와,

- 상기 검사 영역에 걸쳐 그레디언트 자계를 적용하는 단계와,

- 상기 검사 영역(14)에 있는 물체(16)의 (¹⁹F)와 (¹H) 쌍극자에서의 공진을 여기하기 위해 (¹⁹F)와 (¹H)의 공진 주파수 각각을 포함하는 주파수 스펙트럼에서 상기 솔레노이드 코일(36)을 펄싱(pulsing)하는 단계와,

- 상기 솔레노이드 코일(36)로 (¹⁹F)와 (¹H)의 공진 주파수에서 공진 신호를 수신하는 단계와,

- 상기 (¹⁹F) 공진 신호를 (¹⁹F) 영상으로 그리고 (¹H) 공진 신호를 (¹H) 영상으로 재구성하는 단계로서, 상기 (¹⁹F)와 (¹H) 영상은 본질적으로 기록되는, 재구성 단계를

포함하는, 자기 공진 영상화 방법.