KR20100031073A

KR20100031073A - 하이브리드형 자기 공명 영상 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100031073A
Application number: KR1020090084643A
Authority: KR
Inventors: 도일 마크
Original assignee: 앨리게니 싱어 리서치 인스티튜트
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2010-03-19
Also published as: US7834629B2; US20100060281A1; EP2163912A3; EP2163912A2

Abstract

자기 공명 영상 장치(MRI)는 종축을 갖는 원통형 하우징을 포함하고 상기 원통형 하우징 내부에서 환자는 원통형 하우징의 종축과 기본적으로 평행하게 놓인다. MRI는 원통형 하우징 둘레에 놓이고 원통형 하우징의 종축과 정렬되는 전자기 수신기 코일 시스템을 포함한다. MRI는 원통형 하우징 둘레에 놓이고 원통형 하우징의 종축과 정렬되는 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템을 포함한다. MRI는 하우징 둘레에 배치된 N극과 S극을 갖는 주자석을 포함하고, 상기 주자석은 하우징을 관통하는 원통형 하우징의 종축 둘레에 수직인 자기장을 생성한다. 환자를 검사하는 방법.

자기 공명 영상 장치, 그래디언트 코일, 수신기 코일, 주자석

Description

하이브리드형 자기 공명 영상 장치 및 방법{HYBRID MRI AND METHOD}

본 발명은 원통형 하우징 둘레에 배치되고 원통형 하우징의 종축에 정렬되는 전자기 수신기 코일 시스템(electromagnetic receiver coil system) 및 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템(electromagnetic imaging gradient coil system)을 구비한 자기 공명 영상 장치(MRI; Magnetic Resonance Imaging)에 관한 것이다. (여기서 "본 발명" 또는 "발명"에 있어서 참조하는 것은 예시적인 실시예와 관련된 것이지, 필연적으로 청구범위에 포함되는 실시예에 관한 것이어야 하는 것은 아니다.) 더 구체적으로, 본 발명은 원통형 하우징 둘레에 배치되고 원통형 하우징의 종축에 정렬된 전자기 수신기 코일 시스템과 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템을 구비한 자기 공명 영상 장치(MRI)에 관한 것으로, 상기 영상화 그래디언트 코일 시스템은 영상화 그래디언트와 고주파 전이 펄스를 환자에게 인가하고, 전자기 수신기 코일 시스템은 펄스들을 수신한다.

본 설명 단락에서는 독자에게 본 발명의 다양한 실시 양태들과 관련될 수 있는 종래 기술의 다양한 실시 양태들을 소개하고자 한다. 이하에서 논의되는 것은 본 발명을 좀 더 이해하기 쉽게 하는 정보를 제공하고자 하는 것이다. 따라서, 이 하에서의 논의에서 언급된 것은 이와 같은 관점에서 파악되어야 하는 것이지, 종래 기술을 용인하는 것으로 파악되어서는 안 된다고 하는 점을 주지해야 한다.

종래에, MRI 시스템은 넓게는 두 개의 주요 카테고리, 즉 1) "개방형" 시스템과 2) "원통형 보어(cylindrical bore)" 시스템으로 나누어질 수 있다. 요약해서 설명하자면, 원통형 시스템은 튜브 형태의 구조체를 기반으로 하는데, 튜브 안으로 환자가 들어가게 되며 영상화 그래디언트들이 환자 주변을 근접하게 둘러싸도록 해서 원통형 표면 위에 구성되고, 오로지 시스템의 앞과 뒤만 개방되게 한 것이다(도 1a 참조). 도 1a 내지 도 1c는 실선 빗금 화살표로 도시된 환자의 종축과 파선 화살표로 도시된 주자기장 방향을 갖는 MRI 스캐너 구조를 도시한다. 도 1a는 환자가 원통 내부에 있는 상태의 원통형 자석을 도시한다. 환자의 종축과 주자기장은 서로 평행하다. 도 1b는 자석의 N극과 S극이 환자의 위와 밑에 있는 상태(또는 동등한 의미로서, 나란히 배치된 상태)에서 환자가 수평으로 누워 있고 상기 자기장은 수직 방향으로 향하고 있는 상태(즉, 환자의 종축과 자기장이 수직인 상태)의 개방형 시스템을 도시한다. 도 1c는 개방형 시스템의 수직(또는 동등한 의미로서, 나란히 배치된 상태) 자기장과 환자가 원통형 구조체 내부에 위치하여 환자의 종축이 상기 주자기장에 대해 수직을 이루는 하이브리드형 시스템을 도시한다. 영상화 그래디언트들은 원통형 표면 위에 형성된다. 반대로, 개방형 시스템은 수직 방향 자기장을 주로 사용하는 것으로, 환자 테이블 위와 밑의 구조체에 영상화 그래디언트들이 구성되고, 양쪽 측면이나 앞 또는 뒤에 구조체가 없다는 점에서 보면 상기 시스템의 양측이 개방되어 있고, 그와 같이 개방된 곳을 통해 환자가 접근할 수 있게 된다 (도 1b 참조). 이러한 구조체들 각각에서의 그래디언트 코일들의 위치는 그들의 상대적 성능에 영향을 미치게 되는데, 개방형 시스템에서는 일반적으로 그래디언트 성능이 열악한 반면에, 원통형 시스템에서의 그래디언트는 일반적으로 더 효율적이다. 그래디언트의 성능은 두 가지 측면에서 영상을 얻는 데에 영향을 미치는데, 그래디언트 성능이 높으면 영상을 더 빠르게 얻을 수 있고 허상(artifact)이 감소된 영상을 얻을 수 있다. 또한 주자기장에 대한 환자의 상대적 방향도 또한 영상의 질에 영향을 미치는데, 1) 개방형 시스템에 있어서는, 환자가 주자기장에 수직하므로(도 1b 참조), 수신기 코일 시스템의 더욱 효율적인 디자인, 즉 SNR을 효과적으로 증가시키는 효율적 디자인이 가능하게 되는 반면에, 2) 원통형 시스템에 있어서는, 환자의 종축이 주자기장에 평행하므로(도 1a 참조), 정합된 자기장 강도를 갖는 시스템에서 최적으로 얻어질 수 있는 SNR에 비하여 SNR을 효과적으로 감소시킬 수 있게 하는 수신기 코일 디자인을 절충하게 된다.

도 2a 내지 도 2c의 종래의 수평-보어, 원통형 구조 MRI 시스템의 구성을 살펴보자. 도 2a 내지 도 2c는 종래의 원통형 MRI 시스템에서 환자에 대한 그래디언트 코일 및 수신기 코일의 위치와 형태를 도시한다. 도 2a 패널(panel)은 원통의 곡면 위에 위치하는 와인딩(winding)을 갖는 그래디언트 코일들을 나타내고, 한편 수신기 코일들(회색으로 칠해진)은 환자의 바로 위와 아래에 위치한 원형 코일로서 도시되어 있다. 도 2b는 원통형 곡면 위에 감겨, 유효하게 환자 주변의 체적을 감싸는 그래디언트 코일들을 도시하며, 한편 도 2c는 환자의 체적의 오로지 위와 아래에만 와인딩을 갖고, 관심 있는 환자의 신체 부위에 대해 낮은 와인딩 밀도가 유 도되는 수신기 코일을 나타낸다. 그래디언트 코일은 환자를 완전히 둘러싸는 원통형 포머(former)의 곡면 위에 감긴다. 이 형상은 환자 주변에 비교적 고밀도의 코일 와인딩을 만들어내는 동시에 비교적 작은 부피로 에워싸게 한다. (즉 일반적으로 환자와 코일 와인딩 사이에는 매우 작은 자유 공간이 남는다.) 이것으로 얻어지는 두 가지 장점은, 1) 고밀도 코일 와인딩으로 쉽게 얻을 수 있는 전류 레벨로 높은 자기 그래디언트를 발생시킬 수 있게 하는 것과, 2) 코일에 의한 체적이 작아 코일 인덕턴스를 작게 유지하면서 그래디언트의 고속 변환을 용이하게 하는 것이다. 이 구조의 주된 단점은 신호를 비효율적으로 수신한다는 것이다. 도 2a 내지 도 2c에서, 수신기 코일이 두 개의 원형 코일로 도시되어 있고, 하나는 반듯이 누운 환자의 위에 하나는 아래에 배치되어 있다. 이것은 원통의 평판 극의 각 면 위에 하나씩, 두 개의 코일로서 생각될 수 있고, 상기 코일의 종축은 환자를 관통하여 (즉 환자의 종축과 수직으로) 가로지른다. 실제로, 상부와 하부 코일들은 환자의 신체에 좀 더 밀착시키기 위해 약간 굽을 수 있고, 일반적으로 두 개 이상의 코일들이 있게 된다. 한편, 구조의 본질은, 코일들이 기본적으로 두 표면에 한정되어, 관심 있는 신체 부위에 대해 저밀도 코일 와인딩을 형성한다는 점에서 유사하다. 수신기 코일에서의 이러한 저밀도 와인딩으로 신호에 대한 낮은 감도를 초래하게 된다.

종래의 개방형 MRI 시스템을 고려하면, 수평한 환자들(도 3a 내지 도 3c)에 대해 수직인 자기장을 구비하며, 그래디언트 코일 및 수신기 코일의 와인딩의 상대적인 밀도가 반대가 된다. 도 3a 내지 도 3c는 종래의 개방형 MRI 시스템의 환자에 대한 그래디언트 코일과 수신기 코일의 위치와 형태를 나타낸다. 도 3a는 자석 극 구성 요소들의 평판 표면 위에 있는 와인딩을 갖는 그래디언트 코일을 도시하고, 한편 수신기 코일(회색으로 칠해진)은 관심 있는 환자의 신체 부위(예를 들면 목과 복부)를 완전히 감싸는 원통형 코일로서 도시되어 있다. 도 3b는 자기 극 구성 요소들의 평판 단부 위에 감긴 그래디언트 코일을 도시하며, 한편 도 3c는 고밀도 와인딩으로 환자의 체적을 효과적으로 감싸는 원통형 곡면 위에 감긴 와인딩을 갖는 수신기 코일을 도시한다. 수직 자기장에서 그래디언트 코일은 평판 표면 위에 감기고(이 경우 원통으로서 도시됨) 신체 부위에 대해 빈약한 와인딩 밀도를 생성하고, 결과적으로 사용할 수 있는 일반적인 전류에서는 상기 그래디언트들이 약하다. 더 나아가, 환자의 구역을 둘러싸는 (가상의) 실린더에 의해 둘러싸이는 체적은 큰 체적을 차지하여, 각 코일에 대한 큰 인덕턴스가 유도되고, 그래디언트가 느리게 변화한다. 이 두 가지 결과로 이러한 영상화 시스템들의 특성으로 상대적으로 성능이 열악해진다. 반대로, 수신기 코일은 (목과 같은 환자의 신체 부위를 감싸는) 원통의 원통형 표면 위에 효과적으로 감길 수 있고, 관심 있는 신체 부위에 대한 높은 와인딩 밀도를 생성하고, 결과적으로 신호 수신 감도를 높인다.

따라서, 원통형 및 개방형 시스템의 구성으로 그래디언트 시스템 또는 신호 수신 시스템의 구조를 절충하는 것을 이해할 수 있다. 본 발명(하이브리드형 수직-수평 MRI 시스템)은 이러한 두 가지 구조의 유익한 측면들을 혼합한 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 신호 수신 감도를 높여 환자의 정밀한 검사를 가능하게 하는 하이브리드형 자기 공명 영상 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 자기 공명 영상 장치(MRI)에 관한 것이다. MRI는 원통형 하우징의 종축이 환자와 기본적으로 평행하게 배치되는 종축을 갖는 원통형 하우징을 포함한다. 상기 MRI는 상기 원통형 하우징 둘레에 배치되고 원통형 하우징의 종축과 정렬되는 전자기 수신기 코일 시스템을 포함한다. 상기 MRI는 원통형 하우징 둘레에 배치되고 원통형 하우징의 종축과 정렬되는 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템을 포함한다. 상기 MRI는 하우징 둘레에 배치되는 그 N극과 S극을 갖는 주자석을 포함하고, 상기 주자석은 하우징을 관통하여 원통형 하우징의 종축 둘레에 수직인 자기장을 형성한다.

본 발명은 환자를 검사하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 환자에게 영상화 그래디언트와 라디오 주파수 전이 펄스(radio frequency transition pulse)를 인가하기 위해 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템을 변화시키는 단계를 포함한다. 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템은 종축을 갖는 원통형 하우징 둘레에 배치되고 상기 원통형 하우징 내에서 환자는 원통형 하우징의 종축과 기본적으로 평행하게 배치된다. 환자는 상기 하우징 둘레에 배치된 N극과 S극을 갖는 주자석에 의해 형성되는 자기장 안에 위치하게 되고, 상기 자석은 환자를 관통하여 원통형 하우징의 종축에 대하여 수직하는 자기장을 형성한다. K-공간 데이터를 얻기 위하여, 환자의 신체 부위 둘레에 배치되고 원통형 하우징의 종축과 정렬된 전자기 수신기 코일 시스템에서 펄스들을 수신하는 단계를 포함한다.

본 발명은 고성능 그래디언트를 가지고 높은 신호대 잡음비 영상을 효율적으로 얻을 수 있도록 주자기장에 대해서 MRI의 그래디언트 코일 및 수신기 코일 시스템을 구성하는 것을 포함한다.

본 발명에 따르면 신호 수신 감도를 높여 환자의 정밀한 검사를 가능하게 하는 하이브리드형 자기 공명 영상 장치 및 방법이 제공된다.

첨부한 도면에, 본 발명의 바람직한 실시예와 본 발명을 실시하는 바람직한 방법이 예시되어 있다.

도면들을 참조하면, 몇몇 도면에 걸쳐서 같은 도면 부호는 유사하거나 동일한 부분을 지칭하고, 좀 더 구체적으로 도 4a 내지 도 4c에서는 MRI(10)가 도시되어 있다. 상기 MRI(10)는 종축(14)을 갖는 원통형 하우징(12)을 포함하고, 상기 하우징 안에서 환자는 원통형 하우징(12)의 종축(14)과 기본적으로 평행하게 배치된다. 상기 MRI(10)는 원통형 하우징(12) 둘레에 배치되며 원통형 하우징(12)의 종축(14)에 정렬된 전자기 수신기 코일 시스템(16)을 포함한다. 상기 MRI(10)는 원통형 하우징(12) 부근에 배치되고 원통형 하우징(12)의 종축(14)에 대하여 정렬된 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템(18)을 포함한다. 상기 MRI(10)는 상기 하우 징(12) 둘레에 배치되는 N극(22)과 S극(24)을 갖는 주자석(20)을 포함하고, 상기 주자석은 상기 하우징(12)을 관통하고 원통형 하우징(12)의 종축(14)에 수직인 자기장을 형성한다.

바람직하기로는, 상기 MRI(10)는, K-공간 데이터를 얻기 위하여 영상화 코일 시스템이 영상화 그래디언트들과 라디오 주파수 전송 펄스들을 환자에게 인가하게 하고, 수신기 코일 시스템으로부터 얻어진 전압 신호 정보를 디지털 값으로 변환하는 컴퓨터(26)를 포함하고, 상기 디지털 값들은 K-공간선들이 얻어지는 정보와 함께 컴퓨터(26)의 메모리(28) 안에 배열 저장된다. 바람직하게는, 수신기 코일 시스템(16)은 수신기 코일(30)을 포함하고 그래디언트 코일 시스템은 하우징(12)의 곡면에 감기는 그래디언트 코일(32)을 포함한다. 바람직하게는, 그래디언트 코일(32)은 원통 형태를 갖는 구리에 식각된다. 바람직하게는, 수신기 코일(30)은 다중-회전(multi-turn), 단일 솔레노이드로서 혹은 개별적인 코일 시리즈로서 감긴 구리 와이어이고, 코일 각각은 수신 채널에 기여한다. 바람직하게, 자석(20)은 영구자석 또는 전자석 일 수 있고, N극(22)과 S극(24)에 대응하는 평판 극 구성 요소를 갖는다.

본 발명은 환자를 검사하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 영상화 그래디언트들과 라디오 주파수 전이 펄스들을 환자에게 인가하기 위해 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템을 변화시키는 단계를 포함한다. 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템은 종축(14)을 갖는 원통형 하우징(12) 둘레에 배치되고 상기 원통형 하우징 안에서 환자는 원통형 하우징(12)의 종축(14)에 대하여 실질적으로 평행하게 배치된다. 환자는 하우징(12) 둘레에 배치된 N극(22)과 S극(24)을 갖는 주자석(20)에 의해 형성된 자기장 안에 위치하고, 상기 주자석은 하우징(12)을 관통하는 원통형 하우징(12)의 수직축(14)에 수직인 자기장을 형성한다. 환자의 신체 부위 둘레에 배치되고 원통형 하우징(12)의 종축(14)에 정렬된 전자기 수신기 코일 시스템(16)에서, K-공간 데이터를 얻기 위하여 펄스들을 수신하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 추적 코일 시스템으로부터의 전압 신호 정보를 디지털 값으로 변환하는 단계가 있고, 상기 디지털 값들은 컴퓨터(26)의 메모리(28) 내부에 배열 저장하여 상기 정보로 K-공간선들이 얻어진다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 주자석(20)과 수신기 코일 시스템(16)은 개방형 MRI(10)로 가장 적합한 구조에 기초하고, 동시에 상기 그래디언트는 원통형 형상(도 1c)에 기초하여 구성된다. 하이브리드형 수직-수평 시스템 구조의 특징을 이해하기 위하여, 두 가지 물리적 원리에 대한 지식이: 1) MRI(10) 시스템에서 환자에 의해 방사된 신호는 주자기장 방향에 수직인 역동적 자기장(dynamic magnetic field)을 발생시키는 자기 스핀에서 시작된다. 이 역동적 자기장은 신호원인 적어도 하나의 축(즉, 주자기장에 수직인)에 대하여 정렬된 자기장에 민감한 전자석 코일에 의하여 감지된다. 2) 전자석 코일의 가장 효과적인 구성의 하나는 원통형 표면 위에 와인딩(windings)을 분포시키는 것이다. 이렇게 환자의 수직축(14)에 대해 수직인 자기장을 형성함으로써, 시스템을 기본적으로 신호에 고도로 민감하게 하면서, 상기 유효한 원통 형상을 기반으로 하여 전자기 수신기 코일 시스템으로 환자를 둘러싸는 것이 가능해진다. 또한, 영상화 그래디언트(일반적으로 세 개의 수직 인 그래디언트로 구성된)들은 원통형 표면 위에 효율적으로 구성될 수 있는데, 이 표면은 신체를 밀착시켜 들어맞게 하는 형상을 따르고 상기 형상으로 그래디언트 코일 각각 둘러싸이는 체적을 최소화할 수 있고, 상기 형상으로(코일에 의하여 둘러싸이는 부피가 감소하면 코일 인덕턴스가 감소하기 때문에) 상기 코일들을 본질적으로 효과적이게 한다. 하이브리드형 시스템의 핵심 특징은 자기장이 신체의 종축(14)에 수직이고 동시에 스캐너의 그래디언트 및 수신기 코일 시스템(16)이 원통형 형상을 기반으로 하는 것이다. 이 구성의 특징은 스캐너 시스템의 고유한 구성에 두 가지 측면에서 장점을 부여한다. 1) 원통형 시스템보다 더 높은 SNR로 신호를 수신하고(정확한 값들이 주어지지 않지만 실질적으로 개방형으로 구성 시스템에서, 이 구성으로 대략 30% 증가한 신호가 산출되는 것을 추측할 수 있음) 2) 원통형 표면에 신체에 가까이 근접하는 최초 영상화 그래디언트 코일(32)을 구성함으로써, 그래디언트 효율을 향상시켜 수행할 수 있다. 다시 말해, 정확한 값은 주어지지 않지만, 실제 시스템에서, 그래디언트를 형성함에 있어서 개방형 시스템에 대한 원통형 시스템의 그래디언트의 성능은 대략 100% 더 세지고 300% 더 빨라진다. 원통형 시스템에서 각각 일반적인 그래디언트 각각 세기가 40mT/m이고 슬루율(slew rates)이 140mT/m/ms이며, 한편 개방형 시스템에 대응하는 값들은 세기가 20mT/m이고 슬루율이 30mT/m/ms이다.

하이브리드형 수직-수평 시스템은 동심원형으로 또는 동일 평면상에 일치하는 원통형으로 곡면 위에 감겨 있는 그래디언트 코일과 수신기 코일(30) 모두가 배치되어 있으며, 도 4a 내지 도 4c에 보이는 것과 같이 신체의 종축(14)에 각각 정 렬된다. 도 4a 내지 도 4c는 하이브리드형 수직-수평 MRI(10) 시스템의 환자에 대한 그래디언트 코일과 수신기 코일들(30)의 위치와 형태를 보여준다. 도 4a는 원통의 곡면 위에 있는 와인딩을 갖는 그래디언트 코일(32)을 나타내고, 수신기 코일(회색으로 칠해진)은 관심 있는 환자의 신체 부위(이 예에서는 목과 몸통)을 완전히 감싸는 원통형 코일로서 또한 도시되어 있다. 도 4b는 환자 둘레에 비교적 고밀도 와인딩으로 환자 주변의 체적을 감싸면서, 원통의 곡면 위에 감긴 그래디언트 코일을 나타내고, 도 4c는 고밀도의 와인딩으로 환자의 체적을 효과적으로 둘러싸는 원통형 곡면을 위에 수신기 코일이 또한 감겨 있는 것을 나타낸다. 이 경우, 그래디언트 코일 및 수신기 코일(들)은 고밀도의 와인딩으로 이뤄지고, 상기 고밀도의 와인딩들은, 센 그래디언트가 재빨리 변화되게 하고 높은 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)로 신호를 수신하게 한다. 도 4a 내지 도 4c의 예에서, 세 개의 수직 그래디언트들(X, Y 및 Z)이 원통의 곡면 위에 감겨 있고, 일반적으로 사용되는 분포된 그래디언트 구성을, 즉 와인딩이 좁은 구역에 고도로 집중되는 대신에 주로 원통형 표면 주위에 분포되는 것을 나타내어 도시한다. 또한, 수신기 코일이 이 예에서 목과 복부 위에 맞추어진 다중-회전 솔레노이드로서 나타나있다. 분포된 경사 코일(32)의 물리적인 구조는 일반적으로 원통 형태의 구리에 그래디언트를 사진방식으로 식각함으로써 달성된다. 솔레노이드 수신기 코일은 구리 와이어를 사용하여 감길 수 있고, 다중-회전, 단일 솔레노이드로서 혹은, 여기서 도시된 것처럼, 개별적인 코일들의 시리즈(각각 제한된 수로 회전된)로서 감길 수 있고 각각은 분리된 수신 채널에 기여한다.

하이브리드형 수직-수평 자석(20)으로, 일반적으로 N극(22)과 S극(24)에 대응하는 평판 극 구성 요소들을 갖는 영구 자석 또는 전자석으로 구성될 수 있다. 환자는 표면 위에 위치하고, 상기 자기장은 가슴에서 등을 따라서 또는 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 환자의 몸을 관통하는 방향을 향하고, 머리에서 발을 따라서 향하지는 않는다. 그래디언트 변화, 라디오 주파수 에너지 전송 및 수신 신호를 동시에 진행시키기 위해 필요한 컴퓨터(26) 제어 시스템은 현존하는 시스템에서 일반적으로 사용되는 종래의 방식으로 구성될 수 있다.

상기 시스템은 유효한 신호 수신부와 경사 발생부 모두를 결합하기 때문에 본 발명은 MRI(10) 시스템을 좀 더 유효하게 한다. 상업적으로 이것은 상당히 저가의 시스템으로 해석되는데, 적어도 두 개의 주 부품의 가격이 감소할 수 있기 때문이다. 1) 낮은 주자기장 세기를 사용하여도 적절한 SNR을 얻을 수 있고(일반적인 시스템 가격은 자기장의 세기에 선형으로 감소함) 2) 필요한 그래디언트를 발생시키는 데에 그래디언트 코일(32)의 효율적인 구성으로 저가의 증폭기만으로도 충분해지고, 다시 가격을 낮추는 요소가 된다. 추가로, 원통형 튜브 구조의 그래디언트 서브시스템은 와이어 메시(mesh)로 만들어진 단부 캡을 각 단부에 부가함으로써 밀봉될 수 있고, 분리형 패러데이 영상 룸(separate Faraday imaging room)(라디오파로부터 시스템을 보호하기 위한)의 필요성을 줄일 수 있고, 이것으로 시스템의 설치 가격을 좀 더 감소시킬 수 있다.

도 5a 내지 도 5e는 각각 목, 머리, 팔, 다리 주변에 위치하고 심지어는 몸 전체를 감싸면서 위치한 수신기 코일을 구비한 솔레노이드 수신기 코일(들)의 다양 한 구성을 도시한다. 개별적인 신체 부위에서, 솔레노이드 수신기 코일의 축은 그래디언트 코일이 위에 감긴 원통형 포머에 평행하다. 도 5e에서, 솔레노이드 코일이 그래디언트 코일과 동일 평면에 감겨 있고 두 개의 축들은 평행하고 일치한다. 원통형 구조의 수신기 코일 시스템은 좀 더 효과적으로 신호를 수신할 수 있게 한다. 도 5a 내지 도 5e에 도시된 것처럼, 솔레노이드 수신기 코일(30)의 구조는 예를 들면 목, 머리 또는 팔다리와 같은 신체 부위에 밀착될 수 있고, 또는 대안적으로 솔레노이드 코일(30) 안에 몸 전체를 감싸면서 상기 수신기 코일은 그래디언트 코일(32)과 동시에 감길 수 있다. 코일들이 부분적으로 배치된 경우, 중요한 구성적 특징들은 1) 상기 경사 코일의 주축이 위에 그래디언트 코일이 감기는 원통형 코일의 주축과 평행한 것이고, 2) 관심 있는 몸 구역에 물리적으로 밀착함으로써, 신호 수신이 높아진다. 도 5e에 있는 마지막 예에서, 솔레노이드 수신기 코일(30)이 그래디언트 코일(32)과 같은 평면에 배치된다. 이 경우, 상기 수신기 코일과 그래디언트 코일의 주축은 일치한다. 이 수신기 코일의 구성으로 환자 각각에 맞추어 설정할 수 있게 되고, 몸 전체의 신호 수신에 적합하다.

도 6은 상기 MRI(10)에 관한 순서도이다.

본 발명을 설명할 목적으로 전술한 실시예를 가지고서 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 그러한 상세한 기재는 단지 상기의 목적을 위한 것이고, 또한 당업자에 의해서 첨부한 청구범위에 의한 본 발명의 사상과 청구 범위로부터 일탈하지 않으면서 변형이 이루어질 수 있다는 점을 명심해야 한다.

도 1a 내지 도 1c는 연속선 화살표로 도시된 환자의 종축과 파선 화살표로 도시된 주자기장 방향을 갖는 MRI 스캐너 구조를 도시한다.

도 2a 내지 도 2c는 종래 원통형 MRI 시스템에서 환자에 대한 그래디언트 코일과 수신기 코일의 위치와 형태를 도시한다.

도 3a 내지 도 3c는 종래 개방형 MRI 시스템에서 환자에 대한 그래디언트 코일과 수신기 코일의 위치와 형태를 도시한다.

도 4a 내지 도 4c는 하이브리드형 수직-수평 MRI 시스템(10)에서 환자에 대한 그래디언트 코일 및 수신기 코일(30)의 위치와 형태를 도시한다.

도 5a 내지 도 5e는 수신기 코일이 각각 흉부, 머리, 팔, 다리 및 심지어 몸 전체를 감싸면서 주변에 위치한 수신기 코일을 갖는 솔레노이드 수신기 코일(들)의 다양한 구성을 나타낸다.

도 6은 상기 MRI에 관한 순서도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10: 자기 공명 영상 장치(MRI)

12: 하우징

14: 종축

16: 전자기 수신기 코일 시스템

18: 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템

20: 주자석

22: N극

24: S극

26: 컴퓨터

28: 메모리

32: 그래디언트 코일

Claims

자기 공명 영상 장치(MRI)에 있어서,

종축을 구비하며, 환자가 상기 종축과 본질적으로 평행하게 유지하면서 안에 배치되게 한 원통형 하우징과;

상기 원통형 하우징 둘레에 배치되며 상기 원통형 하우징의 종축에 정렬되는 전자기 수신기 코일 시스템과;

상기 원통형 하우징 둘레에 배치되고 상기 원통형 하우징의 종축에 정렬되는 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템과;

상기 하우징 둘레에 배치된 N극과 S극을 구비하고, 상기 원통형 하우징의 종축에 대하여 수직하게 상기 하우징을 관통하는 자기장을 형성하는 주자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상 장치.
제1항에 있어서,

K-공간 데이터를 얻기 위하여 영상화 코일 시스템이 영상화 그래디언트들과 라디오 주파수 전송 펄스들을 환자에게 인가하게 하고, 수신기 코일 시스템으로부터 얻어진 전압 신호 정보를 디지털 값으로 변환하는 컴퓨터(26)를 포함하고,

상기 디지털 값들은 K-공간선들을 얻는 데 관련된 정보와 함께 상기 컴퓨터(26)의 메모리(28) 안에 배열 저장되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상 장치.
제2항에 있어서,

상기 수신기 코일 시스템은 수신기 코일을 포함하고, 상기 그래디언트 코일 시스템은 하우징의 곡면 위에 감긴 그래디언트 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상 장치.
제3항에 있어서,

상기 그래디언트 코일은 원통 형태를 갖는 구리에 식각되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상 장치.
제4항에 있어서,

상기 수신기 코일은 다중-회전, 단일 솔레노이드로서 혹은 개별적인 코일들의 시리즈로서 감긴 구리 와이어이고, 코일 각각은 개별적인 수신 채널에 기여하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상 장치.
제5항에 있어서,

상기 자석은 영구자석 또는 전자석이고, N극과 S극에 대응하는 극 구성 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상 장치.
환자를 검사하는 방법에 있어서,

영상화 그래디언트들과 라디오 주파수 전이 펄스들을 환자에게 인가하기 위해, 종축(14)을 갖는 원통형 하우징(12) 둘레에 배치된 전자기 영상화 그래디언트 코일 시스템을 변화시키는 단계와,

K-공간 데이터를 얻기 위하여, 환자의 신체 부위 둘레에 배치되고 원통형 하우징(12)의 종축(14)에 정렬된 전자기 수신기 코일 시스템(16)에서 펄스들을 수신하는 단계를 포함하고,

상기 원통형 하우징 안에서 환자는 원통형 하우징(12)의 종축(14)에 대하여 본질적으로 평행하게 배치되며, 상기 하우징(12) 둘레에 배치된 N극(22)과 S극(24)을 갖는 주자석(20)에 의해 형성된 자기장 안에 환자가 위치하고, 상기 주자석은 하우징(12)을 관통하는 원통형 하우징(12)의 수직축(14)에 수직인 자기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 환자를 검사하는 방법.
제7항에 있어서,

추적 코일 시스템에서부터 전압 신호 정보를 디지털 값으로 변환하는 단계를 포함하고,

상기 디지털 값들은 K-공간선들이 얻어지는 정보와 함께 컴퓨터의 메모리 안에 배열 저장되는 것을 특징으로 하는 환자를 검사하는 방법.