KR20110137510A - 자기공명영상 장치에서의 광링크를 이용한 수신용 ｒｆ코일 장치와 이를 이용한 자기공명시스템 및 그 수신용 ｒｆ코일 장치의 데이터 처리방법 - Google Patents

자기공명영상 장치에서의 광링크를 이용한 수신용 ｒｆ코일 장치와 이를 이용한 자기공명시스템 및 그 수신용 ｒｆ코일 장치의 데이터 처리방법 Download PDF

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Abstract

자기공명영상 장치에서의 광링크를 이용한 수신용 RF코일 장치와 이를 이용한 자기공명시스템 및 그 수신용 RF코일 장치에서의 데이터 처리방법이 개시된다.
자기공명영상 시스템에서의 광 링크를 이용한 수신용 RF 코일 장치는, 자기공명영상 시스템에서 발생된 자기장에 의해 스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 검출하는 코일; 코일에서 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하여 상기 코일과 외부 회로를 차단하는 Detune부; 검출된 인체 신호를 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭하는 저잡음증폭부; 저잡음증폭부와 레이저 다이오드 간 임피던스 매칭을 하는 임피던스 매칭부; 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드; 및 스캔 제어부로부터 출력되는 광신호를 이용하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부, 저잡음증폭부, 임피던스 매칭부, 레이저 다이오드 중 적어도 하나에 DC전원을 공급하는 전원제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 많은 수의 코일 엘리먼트를 집적화할 수 있어 용이하게 인체부위를 다양하게 촬영할 수 있고, 관심영역을 보다 세분화할 수도 있어 정확한 인체영상을 획득하고, 영상획득시간도 단축할 수 있게 되었다. 또한 신호의 신호대 잡음비와 전송속도가 개선되어 양질의 영상을 얻을 수 있다.

Description

자기공명영상 장치에서의 광링크를 이용한 수신용 ＲＦ코일 장치와 이를 이용한 자기공명시스템 및 그 수신용 ＲＦ코일 장치의 데이터 처리방법{Receiving RF coil apparatus in Magnetic Resonance Image Apparatus using fiber optical link, Magnetic Resonance Image System using it, and Method for processing data in the receiving RF coil apparatus}
본 발명은 자기공명영상 시스템에 관한 것으로서, 특히 고밀도의 집적이 가능하도록 작은 면적을 차지하는 소형화된, 자기공명영상 장치에서의 광링크를 이용한 수신용 RF코일 장치와 이를 이용한 자기공명시스템 및 그 수신용 RF코일 장치의 데이터 처리방법에 관한 것이다.
자기공명영상(MRI) 시스템은 인체에 무해하고 3차원 영상이 가능하며 고해상도의 영상을 얻을 수 있다는 등의 장점들로 인해 의료 진단 분야에서 널리 사용되고 있다. 일반적으로 MRI 시스템에서 RF 코일은 영상을 얻고자 하는 부위, 즉 관심 영역(region of interest)의 스핀들을 여기(excitation) 시키기 위한 RF 필드를 형성하는 역할과 상기 RF 필드로 인하여 세차 운동하는 스핀들로부터 나오는 자장의 변화를 검출하는 역할의 두 가지 기능을 수행한다.
그런데, 관심영역을 보다 세분화 해서 3차원 영상을 얻거나 보다 다양한 인체부위를 촬영하기 위해서는 코일 엘리먼트(element)가 많을수록, 예를 들어 100개 이상이면 유리하다. 그러나 종래에는 코일 간의 간섭 때문에 다수의 코일 엘리먼트로 구성하는 것이 어려웠다. 종래의 전기적으로 신호를 전달하는 방법으로는 소형화를 함에 있어서 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자기공명영상 시스템 수신 위상 배열 RF코일의 소형화된 광통신모듈을 사용하여 대량으로 코일 엘리먼트를 RF코일에 탑재시 발생하는 코일 내부와 코일 외부에서 발생하는 복잡하고 용량이 많아지는 케이블링 문제를 해결하기 위한 자기공명영상 시스템에서의 광 링크를 이용한 수신용 RF 코일 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 광링크를 이용한 수신용 RF코일 장치를 구비한 자기공명영장 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 자기공명영상 시스템에서의 광 링크를 이용한 수신용 RF 코일 장치의 데이터 처리방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 자기공명영상 시스템에서의 광 통신 링크를 이용한 소형화된 MRI 수신용 RF 코일 장치는, 자기공명영상 시스템에서 발생된 자기장에 의해 스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 검출하는 코일; 상기 코일에서 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하여 상기 코일과 외부 회로를 차단하는 Detune부; 상기 코일에서 검출된 인체 신호를 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭하는 저잡음증폭부; 상기 저잡음증폭부와 레이저 다이오드 간 임피던스 매칭을 하는 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드; 및 자기공명영상시스템의 스캔 제어부로부터 출력되는 광신호를 이용하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부, 저잡음증폭부, 임피던스 매칭부, 레이저 다이오드 중 적어도 하나에 DC전원을 공급하는 전원제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의한 자기공명영상 시스템에서의 광 링크를 이용한 수신용 RF 코일 장치는, 상기 전원제어부로부터 전원을 공급받고, 상기 임피던스 매칭부에서 임피던스 매칭된 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 레이저 다이오드로 출력하는 A/D 변환기를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 전원제어부는 자기공명영상 시스템의 제어부로부터 출력되는 제어 광신호를 검출하여 전기신호로 출력하는 광검출기; 상기 광검출기에서 출력되는 전기신호와 일단이 연결된 저항부; 에미터 단자가 상기 저항부의 타단과 연결되고, 베이스-에미터 전압보다 큰 전압을 콜렉터 단자로 출력하는 트랜지스터; 및 상기 저항의 타단과 상기 트랜지스터의 에미터 단자로 전원을 인가하는 전원공급부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 전원공급부는 광섬유를 통해 전원을 받아 전기신호로 변환하는 광컨버터(photovoltaic converter)를 이용하여 전원을 공급하는 것이 바람직하다. 상기 본 발명에 의한 자기공명영상 시스템에서의 광 링크를 이용한 수신용 RF 코일 장치는, 상기 코일, 상기 Detune부, 상기 저잡음증폭기, 상기 임피던스 매칭부, 상기 레이저 다이오드 및 전원제어부를 포함하여 이루어지는 것을 코일엘리먼트부라 할 때, 복수의 코일엘리먼트부가 집적되어 하나의 수신용 RF 코일 장치를 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 자기공명영상 시스템은, 인체의 스캔 영역에 자계를 발생시키는 자석 어셈블리; 인가된 전류의 크기 및 방향에 따라 대응되는 크기와 방향을 가지는 자기장을 형성하는 경사코일 어셈블리; 스캔하고자 하는 인체로 자기장을 발생시키는 송신용 RF 코일 어셈블리; 상기 경사코일 어셈블리 및 상기 송신용 RF 코일 어셈블리에서 발생되는 신호에 의해 스캔된 인체신호를 받아 광신호로 출력하며, 복수의 수신용 RF 코일 엘리먼트부가 집적되어 이루어지는 수신용 RF 코일 어셈블리; 인체 스캔을 위해 상기 자석어셈블리, 경사코일 어셈블리, 송신용 RF 코일 어셈블리 및 수신용 RF코일 어셈블리를 제어하는 스캔제어부; 및 상기 스캔 제어부의 펄스 시퀀스 프로그래밍의 명령에 따라 RF코일 채널 선택 및 Detune과 레이저 다이오드에 대한 명령어를 광신호로 변환하여 상기 수신용 RF 코일 어셈블리로 전달하는 FEIF를 포함하고, 상기 수신용 RF 코일 어셈블리의 수신용 RF 코일 엘리먼트부 각각은 스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 검출하는 코일; 상기 코일에서 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하여 상기 코일과 외부 회로를 차단하는 Detune부; 상기 코일에서 검출된 인체 신호를 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭하는 저잡음증폭부; 상기 저잡음증폭부와 레이저 다이오드 간 임피던스 매칭을 하는 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드; 및 자기공명영상시스템의 스캔 제어부로부터 출력되는 광신호를 이용하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부, 저잡음증폭부, 임피던스 매칭부, 레이저 다이오드 중 적어도 하나에 DC전원을 공급하는 전원제어부를 포함하고, 상기 스캔제어부는 경사(gradient) 코일, 송신용 RF 코일 및 수신용 RF코일을 제어하는 펄스 시퀀스 프로그래밍부; 및 상기 레이저 다이오드의 출력광신호를 광 링크를 통해 수신하는 RF 수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 자기영상 공명 시스템은, 인체의 스캔 영역에 자계를 발생시키는 자석 어셈블리; 인가된 전류의 크기 및 방향에 따라 대응되는 크기와 방향을 가지는 자기장을 형성하는 경사코일 어셈블리; 스캔하고자 하는 인체로 자기장을 발생시키는 송신용 RF 코일 어셈블리; 상기 경사코일 어셈블리 및 상기 송신용 RF 코일 어셈블리에서 발생되는 신호에 의해 스캔된 인체신호를 받아 광신호로 출력하며, 복수의 수신용 RF 코일 엘리먼트부가 집적되어 이루어지는 수신용 RF 코일 어셈블리; 인체 스캔을 위해 상기 자석어셈블리, 경사코일 어셈블리, 송신용 RF 코일 어셈블리 및 수신용 RF코일 어셈블리를 제어하는 스캔제어부; 및 상기 스캔 제어부의 펄스 시퀀스 프로그래밍의 명령에 따라 RF코일 채널 선택 및 Detune부와 레이저 다이오드에 대한 광데이터로 된 명령어를 수신하여 무선 데이터로 변환하여 출력하고, 상기 수신용 RF코일 어셈블리로부터 출력되는 무선데이터를 광신호로 변환하여 상기 스캔제어부로 출력하는 제1무선송수신인터페이스부를 포함하고, 상기 수신용 RF 코일 어셈블리의 수신용 RF 코일 엘리먼트부 각각은 스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 검출하는 코일; 상기 코일에서 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하여 상기 코일과 외부 회로를 차단하는 Detune부; 상기 코일에서 검출된 인체 신호를 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭하는 저잡음증폭부; 상기 저잡음증폭부와 레이저 다이오드 간 임피던스 매칭을 하는 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드; 상기 레이저다이오드에서 출력되는 신호를 무선데이터로 변환하는 제3무선송수신 인터페이스부; 자기공명영상시스템의 스캔 제어부로부터 출력되는 광신호가 무선데이터로 변환될 때, 상기 무선 데이터를 수신하고, 상기 레이저 다이오드의 광신호를 수신하여 무선데이터로 변환하여 출력하는 제2무선송수신인터페이스부; 상기 제2무선송수신 인터페이스부에서 수신된 무선신호를 이용하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부, 저잡음증폭부, 임피던스 매칭부, 레이저 다이오드 중 적어도 하나에 DC전원을 공급하는 전원제어부를 포함하고, 상기 스캔제어부는 경사(gradient) 코일, 송신용 RF 코일 및 수신용 RF코일을 제어하는 펄스 시퀀스 프로그래밍부; 및 상기 제1무선송수신 인터페이스부를 통해 출력되는 상기 레이저 다이오드의 출력신호를 광 링크를 통해 수신하는 RF 수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 자기공명영상 시스템에서의 광 링크를 이용한 수신용 RF 코일 장치의 데이터 처리방법은, 자기공명영상 시스템에서 발생된 자기장에 의해 스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 코일을 통해 검출하는 단계; 상기 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하면서 상기 코일에서 검출된 인체 신호를 저잡음 증폭기(LNA)를 통해 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭하는 단계; 상기 저잡음증폭부와 상기 저잡음 증폭부의 출력신호를 수신하는 레이저 다이오드 간 임피던스 매칭하는 단계; 및 레이저 다이오드를 통해 상기 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 자기공명영상 장치에서의 광링크를 이용한 수신용 RF코일 장치 및 이를 이용한 자기공명시스템에 의하면, 종래의 수신용 RF코일 어셈블리가 전자회로를 이용하여 인체 신호를 동축케이블로 스캔 제어부로 전달되었는데, 전자회로를 Electro-Optic회로로 바꾸고, 그 내부 회로 구성을 달리함으로써 많은 수의 코일 엘리먼트를 집적화할 수 있다. 이로 인해 다양한 종류의 RF 코일이 필요하면서 수백개의 코일이 필요한 경우에도 촬영할 수 있게 되고, 관심영역을 보다 세분화할 수도 있어 이전보다 훨씬 정확한 인체영상을 획득할 수 있으며, 영상획득시간도 단축할 수 있다. 또한 동축케이블 대신 광케이블을 사용함으로써 신호의 신호대 잡음비와 전송속도가 개선되어 양질의 영상을 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 멀티 코일 엘리먼트가 탑재된 다량의 코일을 제공한다. 다량의 코일 엘리먼트를 탑재하기 위해 소형화된 전자회로를 만들어야 하는데, fiber optic을 이용하여 소형화된 코일 엘리먼트를 구성할 수 있다. 멀티 코일 엘리먼트를 탑재한 RF 코일에 소모되는 파워가 최소로 소요되게 하여 히팅을 최소화되는 Parallel Imaging 용 RF 코일 제작을 용이하게 한다.
도 1a은 본 발명에 의한 광 링크를 이용한 수신용 RF 코일 장치를 탑재한 자기공명시스템의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
도 1b는 본 발명에 의한 광 링크를 이용한 수신용 RF 코일 장치를 탑재한 자기공명시스템의 구성에 대한 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 복수의 수신용 RF코일 엘리먼트부가 집적되어 구성되는 수신용 RF코일 어셈블리에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
도 3a은 수신용 RF코일 엘리먼트부의 보다 세부적인 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 3b은 수신용 RF코일 엘리먼트부의 보다 세부적인 구성에 대한 다른 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 4는 전원제어부의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 수신용 RF코일 장치의 인체 데이터 처리방법을 흐름도로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 광 링크를 이용한 수신용 RF 코일 장치를 탑재한 자기공명시스템의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
상기 자기공명영상 시스템은 스캐너(10), FEIF(20), 스캔제어부(30)를 포함하여 이루어지며, 경사자계 증폭부(40), 컴퓨터 시스템(50) 및 콘솔(60)을 더 구비할 수 있다.
상기 스캐너(10)는 인체를 스캔하며, 자석 어셈블리(100), 경사코일 어셈블리(110), 송신용 RF코일 어셈블리(120), 수신용 RF코일 어셈블리(150)를 포함하여 이루어진다. 상기 자석(magnet) 어셈블리(100)는 인체의 스캔 영역에 자계를 발생시킨다. 상기 경사코일(gradient coil) 어셈블리(110)는 인가된 전류의 크기 및 방향에 따라 대응되는 크기와 방향을 가지는 자기장을 형성한다. 상기 송신용 RF 코일 어셈블리(120)는 스캔하고자 하는 인체로 자기장을 발생시킨다. 상기 수신용 RF 코일 어셈블리(150)는 상기 경사코일 어셈블리(110) 및 상기 송신용 RF 코일 어셈블리(120)에서 발생되는 신호에 의해 스캔된 인체신호를 받아 광신호로 출력하며, 복수의 수신용 RF 코일 엘리먼트부가 집적되어 이루어진다.
상기 스캔제어부(30)는 인체 스캔을 위해 상기 자석어셈블리(100), 경사코일 어셈블리(110), 송신용 RF 코일 어셈블리(120) 및 수신용 RF코일 어셈블리(150)를 제어하며, 펄스 시퀀스 프로그래밍부(32) 및 RF수신부(34)를 구비한다. 상기 스캔제어부(30)는 컴퓨터 시스템(50)으로부터 스캔 시퀀스에 대한 명령을 프로그래밍하여 상기 프로그래밍된 명령에 따라 펄스 시퀀스를 생성하여 스캔을 수행할 수도 있다. 또한 스캔제어부(30)는 경사자계 증폭부(40)를 통해 스캔할 동안 생성되는 경사펄스(gradient pulse)들의 타이밍, 모양을 제어한다.
상기 펄스 시퀀스 프로그래밍부(32)는 상기 스캐너(10)의 각 구성요소(component) 예를 들어, 경사(gradient) 코일, 송신용 RF 코일 및 수신용 RF코일을 제어하여 원하는 스캔 시퀀스를 수행할 수 있게 한다. 예를 들어 RF 코일이나 경사 코일을 제어하는 RF펄스의 타이밍(timing), 강도(strength)나 모양(shape) 등을 통해 각 구성요소들을 제어한다. 상기 RF수신부(34)는 상기 수신용 RF코일 어셈블리(150)로부터 출력되는 FEIF(20)를 거쳐 인체 데이터를 Fiber Optic를 사용하는 광통신 링크(link)를 통해 수신한다.
상기 FEIF(Front End I/F, 20)는 상기 스캔 제어부(30)의 펄스 시퀀스 프로그래밍의 명령에 따라 RF코일 채널 선택 및 Detune과 레이저 다이오드에 대한 명령어를 광신호로 변환하여 상기 수신용 RF 코일 어셈블리(150)로 전달하며, 또한 수신용 RF코일 어셈블리(150)로부터의 인체 데이터를 RF수신부(34)로 전달한다.
한편, 상기 경사자계 증폭부(40)는 스캔제어부(30)의 제어에 의해 경사코일 어셈블리(110)의 경사코일을 여기(excite)시키며, 도 1에서는 스캐너(10)의 외부에 위치해 있지만, 스캐너(10)의 내부에 위치할 수도 있다.
상기 컴퓨터 시스템(50)은 스캔제어부(30)로부터 스캔된 인체 데이터를 처리하여 스캔된 인체에 대한 3차원 영상을 생성하며, 상기 3차원 영상은 이미지 처리부(52)에서 데이터 처리되어 생성된다.
상기 콘솔(60)은 상기 컴퓨터 시스템(50)에서 생성된 영상을 디스플레이하고 사용자로부터 입력을 받아 들인다.
한편, 도 1b와 같이 상기 FEIF(20) 대신 제1무선 송수신 인터페이스부(25)를 사용하여 스캐너(10)와 무선으로 데이터를 송수신하고, 상기 스캔제어부(30)와는 광(fiber optic)통신 링크를 통해 데이터를 송수신할 수도 있다. 이렇게 하기 위해서는 상기 제1무선 송수신 인터페이스부(25)와 상응하는 제2무선송수신 인터페이스부(15)가 상기 스캐너(10)에 구비되는 것이 필요하다.
보다 구체적으로는 상기 제1무선 송수신 인터페이스부(25)는 상기 스캔 제어부(30)의 펄스 시퀀스 프로그래밍의 명령에 따라 수신용 RF코일 어셈블리(150), 예를 들어 RF코일 채널 선택 및 도 3의 Detune부(320)와 레이저 다이오드(360)에 대한 광데이터로 된 명령어를 수신하여 무선 데이터로 변환하여 출력하고, 상기 수신용 RF코일 어셈블리(150)로부터 출력되는 무선데이터를 광신호로 변환하여 상기 스캔제어부(30)로 출력한다. 그리고 상기 제2무선송수신 인터페이스부(15)는 상기 스캔 제어부(30)로부터 출력되는 광신호가 무선데이터로 변환될 때, 상기 무선 데이터를 수신하고, 상기 레이저 다이오드(360)의 광신호를 수신하여 무선데이터로 변환하여 출력한다. 이 때, 상기 RF수신부(34)는 상기 제1무선송수신 인터페이스부(25)를 통해 출력되는 상기 레이저 다이오드(360)의 출력신호를 광 링크를 통해 수신한다.
한편, 상기 수신용 RF코일 어셈블리(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 수신용 RF코일 엘리먼트부(200_1, 200_2, 200_3, ..., 200_n)가 집적되어 구성된다.
도 3a는 상기 수신용 RF코일 엘리먼트부의 보다 세부적인 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 상기 수신용 RF코일 엘리먼트부는 본 발명에 의한 광링크를 이용한 수신용 RF코일 장치의 일실시예에 해당한다.
상기 수신용 RF코일 엘리먼트부는 코일(310), Detune부(320), 저잡음증폭부(LNA, 330), 임피던스 매칭부(340), 레이저 다이오드(360) 및 전원제어부(300)를 포함하여 이루어지고, A/D 변환기(350)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 코일(310)은 수신 코일로서, 자기공명영상 시스템에서 발생된 자기장에 의해 스캔되는 인체에서 발생하는 자기공명(MR) 신호를 검출한다.
상기 Detune부(320)는 상기 코일에서 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하여 상기 코일과 외부 회로를 차단한다.
상기 저잡음증폭부(LNA, 330)는 상기 코일(310)에서 검출된 인체 신호를 신호대 잡음비(SNR)를 개선시키면서 증폭한다. 즉, 저잡음증폭부(330)는 인체에서 나오는 미세한 MRI 신호를 레이저 다이오드(360)를 통해 전송하기 전에 SNR을 충분히 높이는 기능을 한다.
상기 임피던스 매칭부(340)는 상기 저잡음증폭부(330)와 레이저 다이오드(360) 간 임피던스 매칭을 하여 저잡음증폭부(330)의 출력신호가 레이저 다이오드(360)에 손실없이 전달되게 한다.
상기 레이저 다이오드(360)은 상기 임피던스 매칭된 인체 신호를 광신호로 변환하여 FEIF(20)를 거쳐 RF수신부(340)로 출력한다. 따라서, 레이저 다이오드(360),FEIF(20) 및 RF수신부(34)는 Fiber Optic를 사용하는 광 링크(link)를 통해 연결된다. 즉 종래의 저자회로를 Electro-Optic 회로로 대체함으로써 전자회로의 크기를 크게 축소할 수 있다. 그리고 레이저 다이오드(360), FEIF(20) 및 RF수신부(34)가 Fiber Optic를 사용하는 광 링크(link)를 통해 데이터를 전달할 때, WDM(Wavelength Division Multiplexing) 등의 다중화 기술을 이용하여 데이터를 전달할 수도 있다.
상기 전원제어부(300)는 자기공명영상시스템의 스캔 제어부(30)로부터 출력되는 광신호를 이용하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부(320), 저잡음증폭부(330), 임피던스 매칭부(340), 레이저 다이오드(360) 중 적어도 하나에 DC전원을 공급한다. 상기 전원제어부(300)는 일실시예로 Photovoltaic converter를 사용하여 FEIF(20)로부터 광(optic) 전원을 받아 전기적 전원으로 변환할 수 있으며, 이로 인해 전기적인 전원인 DC 전원을 사용하지 않아 전자회로의 크기를 크게 줄일 수 있다. 또한 다른 실시예로서 상기 전원제어부(300)는 도 3b에 도시된 바와 같이 자기공명영상시스템의 스캔 제어부(30)로부터 출력되는 광신호가 제1무선송수신인터페이스부(25)를 통해 무선(wireless)신호로 변환 될 때, 상기 무선신호를 이용하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부(320), 저잡음증폭부(330), 임피던스 매칭부(340), 레이저 다이오드(360) 중 적어도 하나에 DC전원을 공급할 수 있다. 또한 도 3b에 도시된 바와 같이 제2무선송수신 인터페이스부(15)는 상기 레이저 다이오드(360)의 광신호를 무선데이터로 변환하여 제1무선송수신 인터페이스부(25)로 출력한다.
상기 A/D변환기(350)는 상기 전원제어부(300)로부터 전원을 공급받고, 상기 임피던스 매칭부(340)에서 임피던스 매칭된 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 레이저 다이오드(360)로 출력한다.
이렇게 되면, MRI optic RF코일의 회로 크기를 줄일 수 있으며, 회로 크기가 작으면 RF코일 제조과정에서 tuning이 용이하며 집적화를 통해 많은 수의 RF 코일 엘리멘트를 하나의 수신용 RF코일 에셈블리로 용이하게 제작할 수 있다.
도 4는 상기 전원제어부(300)의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것으로서, 광검출기(410), 저항부(440), 트랜지스터(430) 및 전원공급부(420)를 포함하여 이루어진다.
상기 광검출기(photodetector, 410)는 자기공명영상 시스템의 제어부로부터 출력되는 제어 광신호를 검출하여 전기신호로 출력하여, 상기 출력신호는 pnp 트랜지스터(430)의 베이스와 연결되며, 저항부(440)를 거쳐 pnp 트랜지스터(430)의 에미터로 전달된다.
상기 저항부(440)는 상기 광검출기(410)에서 출력되는 전기신호와 일단이 연결되고, 타단은 상기 전원공급부(420) 및 상기 트랜지스터(430)와 연결된다.
상기 트랜지스터(430)는 pnp트랜지스터를 사용하여, 에미터 단자가 상기 저항부(440)의 타단과 연결되고, 베이스-에미터 전압보다 큰 전압을 콜렉터 단자로 출력한다.
상기 전원공급부(420)는 상기 저항부(440)의 타단과 상기 트랜지스터(430)의 에미터 단자로 전원을 인가한다. 상기 전원공급부(420)는 일실시예로서, 광섬유를 통해 전원을 받아 전기신호로 변환하는 광컨버터(photovoltaic converter)를 이용하여 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 의한 수신용 RF코일 장치의 인체 데이터 처리방법을 흐름도로 도시한 것으로서, 도 3a, 도 3b과 도 5를 참조하여 본 발명에 의한 광 링크를 이용한 수신용 RF코일 장치의 일실시예의 동작 및 데이터 처리방법을 설명하기로 한다.
먼저, 자기공명영상 시스템에서 발생된 자기장에 의해 스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 코일(310)을 사용하여 검출한다.(S510단계) Detune부(320)를 통해 상기 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하면서, 상기 코일(310)에서 검출된 인체 신호를 저잡음 증폭기(LNA, 330)를 통해 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭한다.(S520단계)
상기 저잡음증폭부(330)의 출력신호가 손실없이 레이저 다이오드(360)에 전달되도록 하기 위해 상기 저잡음 증폭부(330)와 레이저 다이오드(360) 간 임피던스 매칭을 한다.(S530단계) 그리고 레이저 다이오드(360)를 통해 상기 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하여 RF수신부로 광케이블(fiber optic)을 통해 전달한다.(S550단계)
한편, 상기 코일에 의해 검출된 인체신호를 디지털 신호로 변환하기 위해, A/D변환기(350)를 사용할 수 있으며, 이를 위해 LNA(320)에서 출력된 신호를 임피던스 매칭하여 상기 레이저 다이오드로 출력할 수도 있다.(S540단계)
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 스캐너 20 : FEIF 30 : 스캔제어부
40 : 경사자계 증폭부 50 : 컴퓨터 시스템 60 : 콘솔
100 : 자석어셈블리 110 : 경사자계 어셈블리
120 : 송신용 RF코일 어셈블리 130 : 인체
140 : 인체이동체 150 : 수신용 RF코일 어셈블리
32 : 펄스시퀀스 프로그래밍부 34 : RF수신부
200_1 : 제1수신용 RF코일 엘리먼트부 300 : 전원제어부
310 : 코일 320 : Detune부 330 : 저잡음증폭부
340 : 임피던스매칭부 350 : A/D변환기 360 : 레이저 다이오드

Claims (10)

  1. 자기공명영상 시스템에서 발생된 자기장에 의해 스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 검출하는 코일;
    상기 코일에서 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하여 상기 코일과 외부 회로를 차단하는 Detune부;
    상기 코일에서 검출된 인체 신호를 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭하는 저잡음증폭부;
    상기 저잡음증폭부와 레이저 다이오드 간 임피던스 매칭을 하는 임피던스 매칭부;
    상기 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드; 및
    자기공명영상시스템의 스캔 제어부로부터 출력되는 광신호를 이용하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부, 저잡음증폭부, 임피던스 매칭부, 레이저 다이오드 중 적어도 하나에 DC전원을 공급하는 전원제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 시스템의 수신용 RF 코일 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원제어부로부터 전원을 공급받고, 상기 임피던스 매칭부에서 임피던스 매칭된 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 레이저 다이오드로 출력하는 A/D 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 시스템의 수신용 RF 코일 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전원제어부는
    자기공명영상 시스템의 제어부로부터 출력되는 제어 광신호를 검출하여 전기신호로 출력하는 광검출기;
    상기 광검출기에서 출력되는 전기신호와 일단이 연결된 저항부;
    에미터 단자가 상기 저항부의 타단과 연결되고, 베이스-에미터 전압보다 큰 전압을 콜렉터 단자로 출력하는 트랜지스터; 및
    상기 저항의 타단과 상기 트랜지스터의 에미터 단자로 전원을 인가하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 시스템의 수신용 RF 코일 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전원공급부는
    광섬유를 통해 전원을 받아 전기신호로 변환하는 광컨버터(photovoltaic converter)를 이용하여 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 시스템의 수신용 RF 코일 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전원제어부는
    자기공명영상시스템의 스캔 제어부로부터 출력되는 광신호가 무선 데이터로 변환된 것을 수신하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부, 저잡음증폭부, 임피던스 매칭부, 레이저 다이오드 중 적어도 하나에 DC전원을 공급하는 것임을 특징으로 하는 자기공명영상 시스템의 수신용 RF 코일 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코일, 상기 Detune부, 상기 저잡음증폭기, 상기 임피던스 매칭부, 상기 레이저 다이오드 및 전원제어부를 포함하여 이루어지는 것을 코일엘리먼트부라 할 때, 복수의 코일엘리먼트부가 집적되어 하나의 수신용 RF 코일 장치를 형성되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 시스템의 수신용 RF 코일 장치.
  7. 인체의 스캔 영역에 자계를 발생시키는 자석 어셈블리;
    인가된 전류의 크기 및 방향에 따라 대응되는 크기와 방향을 가지는 자기장을 형성하는 경사코일 어셈블리;
    스캔하고자 하는 인체로 자기장을 발생시키는 송신용 RF 코일 어셈블리;
    상기 경사코일 어셈블리 및 상기 송신용 RF 코일 어셈블리에서 발생되는 신호에 의해 스캔된 인체신호를 받아 광신호로 출력하며, 복수의 수신용 RF 코일 엘리먼트부가 집적되어 이루어지는 수신용 RF 코일 어셈블리;
    인체 스캔을 위해 상기 자석어셈블리, 경사코일 어셈블리, 송신용 RF 코일 어셈블리 및 수신용 RF코일 어셈블리를 제어하는 스캔제어부; 및
    상기 스캔 제어부의 펄스 시퀀스 프로그래밍의 명령에 따라 RF코일 채널 선택 및 Detune과 레이저 다이오드에 대한 명령어를 광신호로 변환하여 상기 수신용 RF 코일 어셈블리로 전달하는 FEIF를 포함하고,
    상기 수신용 RF 코일 어셈블리의 수신용 RF 코일 엘리먼트부 각각은
    스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 검출하는 코일;
    상기 코일에서 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하여 상기 코일과 외부 회로를 차단하는 Detune부;
    상기 코일에서 검출된 인체 신호를 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭하는 저잡음증폭부;
    상기 저잡음증폭부와 레이저 다이오드 간 임피던스 매칭을 하는 임피던스 매칭부;
    상기 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드; 및
    자기공명영상시스템의 스캔 제어부로부터 출력되는 광신호를 이용하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부, 저잡음증폭부, 임피던스 매칭부, 레이저 다이오드 중 적어도 하나에 DC전원을 공급하는 전원제어부를 포함하고,
    상기 스캔제어부는
    경사(gradient) 코일, 송신용 RF 코일 및 수신용 RF코일을 제어하는 펄스 시퀀스 프로그래밍부; 및
    상기 레이저 다이오드의 출력광신호를 광 링크를 통해 수신하는 RF 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 시스템.
  8. 인체의 스캔 영역에 자계를 발생시키는 자석 어셈블리;
    인가된 전류의 크기 및 방향에 따라 대응되는 크기와 방향을 가지는 자기장을 형성하는 경사코일 어셈블리;
    스캔하고자 하는 인체로 자기장을 발생시키는 송신용 RF 코일 어셈블리;
    상기 경사코일 어셈블리 및 상기 송신용 RF 코일 어셈블리에서 발생되는 신호에 의해 스캔된 인체신호를 받아 광신호로 출력하며, 복수의 수신용 RF 코일 엘리먼트부가 집적되어 이루어지는 수신용 RF 코일 어셈블리;
    인체 스캔을 위해 상기 자석어셈블리, 경사코일 어셈블리, 송신용 RF 코일 어셈블리 및 수신용 RF코일 어셈블리를 제어하는 스캔제어부; 및
    상기 스캔 제어부의 펄스 시퀀스 프로그래밍의 명령에 따라 RF코일 채널 선택 및 Detune부와 레이저 다이오드에 대한 광데이터로 된 명령어를 수신하여 무선 데이터로 변환하여 출력하고, 상기 수신용 RF코일 어셈블리로부터 출력되는 무선데이터를 광신호로 변환하여 상기 스캔제어부로 출력하는 제1무선송수신인터페이스부를 포함하고,
    상기 수신용 RF 코일 어셈블리의 수신용 RF 코일 엘리먼트부 각각은
    스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 검출하는 코일;
    상기 코일에서 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하여 상기 코일과 외부 회로를 차단하는 Detune부;
    상기 코일에서 검출된 인체 신호를 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭하는 저잡음증폭부;
    상기 저잡음증폭부와 레이저 다이오드 간 임피던스 매칭을 하는 임피던스 매칭부;
    상기 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드;
    상기 레이저다이오드에서 출력되는 신호를 무선데이터로 변환하는 제3무선송수신 인터페이스부;
    자기공명영상시스템의 스캔 제어부로부터 출력되는 광신호가 무선데이터로 변환될 때, 상기 무선 데이터를 수신하고, 상기 레이저 다이오드의 광신호를 수신하여 무선데이터로 변환하여 출력하는 제2무선송수신인터페이스부;
    상기 제2무선송수신 인터페이스부에서 수신된 무선신호를 이용하여 DC 전원을 생성하여 상기 Detune부, 저잡음증폭부, 임피던스 매칭부, 레이저 다이오드 중 적어도 하나에 DC전원을 공급하는 전원제어부를 포함하고,
    상기 스캔제어부는
    경사(gradient) 코일, 송신용 RF 코일 및 수신용 RF코일을 제어하는 펄스 시퀀스 프로그래밍부; 및
    상기 제1무선송수신 인터페이스부를 통해 출력되는 상기 레이저 다이오드의 출력신호를 광 링크를 통해 수신하는 RF 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 시스템.
  9. 자기공명영상 시스템에서 발생된 자기장에 의해 스캔되는 인체에서 발생하는 전기신호를 코일을 통해 검출하는 단계;
    상기 검출된 인체 신호를 전송할 때 발생하는 강한 RF 전력이 상기 코일로 유기되는 것을 방지하면서 상기 코일에서 검출된 인체 신호를 저잡음 증폭기(LNA)를 통해 신호대 잡음비를 개선시키면서 증폭하는 단계;
    상기 저잡음증폭부와 상기 저잡음 증폭부의 출력신호를 수신하는 레이저 다이오드 간 임피던스 매칭하는 단계; 및
    레이저 다이오드를 통해 상기 임피던스 매칭된 신호를 광신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신용 RF 코일 장치의 데이터 처리방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭된 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 레이저 다이오드로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신용 RF 코일 장치의 데이터 처리방법.
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