KR20130018585A - 다수의 개별 스위치가능 로컬 코일 심 코일들을 갖는 로컬 코일, 특히 목 코일 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미징 시스템(101), 특히 MRT(101)를 위한 로컬 코일(106) 및 방법에 관한 것으로,
상기 로컬 코일(106)은 다수의 심 코일들(LS1, LS2)을 갖고,
상기 심 코일들 중 하나의 심 코일(LS1)에 심 필드(BS1)를 발생시키기 위한 전류(I1)는 스위칭 온(ST) 및 스위칭 오프(ST) 될 수 있고,
상기 심 코일들 중 추가의 심 코일(LS2)에 심 필드(BS2)를 발생시키기 위한 전류(I2)는 스위칭 온(ST) 및 스위칭 오프(ST) 될 수 있으며,
상기 전류들(I1, I2)은 상기 심 코일들(LS1, LS2) 내에 각각의 심 필드(BS1, BS2)를 발생시키기 위해 서로 독립적으로 스위칭 온(ST) 및 스위칭 오프(ST) 될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

다수의 개별 스위치가능 로컬 코일 심 코일들을 갖는 로컬 코일, 특히 목 코일 {LOCAL COIL, ESPECIALLY NECK COIL, WITH A NUMBER OF SEPARATELY SWITCHABLE LOCAL COIL SHIM COILS}
본 발명은 이미징 시스템을 위한 방법 및 로컬 코일에 관한 것이다.
예를 들어, 자기 공명 토모그래피에 의한 환자들의 검사를 위한 자기 공명 토모그래프들(MRTs: Magnetic resonance tomographs)이 예를 들어, DE10314215B4로부터 알려져 있다.
심(shim)들은 아래 문헌들에 설명되어 있다.
1. Christoph Juchem 등: Magnetic field homogenization of the human prefrontal cortex with a set of localized electrical coils, Journal of Magnetic Resonance Imaging, MRM, 63: 171-180, 2010
2. GH Glover 등: Mitigation of susceptibility-induced signal loss in neuroimaging using localized shim coils, MRM 2005, 243-248
3. R. Cusack 등: AN evaluation of the use of passive shimming to improve ... . Neuroimage 2005; 24, 82-91
4. JL Wilson 등: Utilization of an intra-oral diamagnetic passive shim in functional MRI of the inferior frontal cortex; MRM 2003, 50, 1089-1094
본 발명의 목적은 이미징 시스템의 이미징을 효율적으로 최적화하는 것이다. 이 목적은 알려진 솔루션들과 상이한 대안적 방식으로 독립 청구항의 특징부들에 의해 달성된다. 바람직한 전개들은 종속청구항들 및 상세한 설명에 상술된다.
하나의 본 발명의 양상은 예를 들어 로컬 코일들 내의 적응적 심 코일들에 있으며, 이는 바람직하게, 기존의 코일 인터페이스들과 함께 또한 기능할 수 있다.
부가하여, 심 코일을 구현하기 위한 특정 기하학적 구조들뿐만 아니라, 특히 경제적인 방식으로 전력 손실을 다루는 동적 심 방법이 제안되며, 여기서 심은 단지 TX 펄스 동안만 인가된다.
본 발명의 가능한 실시예들의 추가의 특징들 및 이점들은 도면을 참조하는 예시적 실시예들의 다음의 설명으로부터 알려진다.
도 1은 일 측으로부터 본 발명의 머리 코일 및 환자의 도면을 길이방향 단면으로 도시하고,
도 2는 서로 접속되고, z-방향으로 연이어(behind one another) 위치된 로컬 코일의 심 코일의 거의 직사각형의 리드들의 위로부터의 도면을 도시하고,
도 3은 목에서 구부러진 거의 직사각형의, z-방향으로 연이어 위치된 로컬 코일의 심 코일의 리드들의 위로부터의 도면을 도시하고,
도 4는 전압/전류 소스들에 의해 서로 독립적으로 스위칭 온 될 수 있는 로컬 코일의 2개의 심 코일들의 리드들의 위로부터의 도면을 도시하고,
도 5는 하나의 심 코일이 다른 심 코일 내에 위치되는, 전압/전력 소스들에 의해 서로 독립적으로 스위칭 온 될 수 있는 로컬 코일의 2개의 심 코일들의 리드들의 위로부터의, 좌측면도 및 우측면도를 도시하고,
도 6은 심 코일의 리드들의 서로로부터의 일반적인 거리들을 도시하고,
도 7은 전압/전류 소스들에 의해 서로 독립적으로 스위칭 온 될 수 있는 로컬 코일의 2개의 심 코일들의 저항기들 및 다이오드들을 통한 전압/전류 소스들로의 접속을 도시하고,
도 8은 디커플링 코일에 의한 로컬 코일의 심 코일의 그레디언트 시스템 디커플링을 도시하고,
도 9는 심 코일을 갖는 로컬 코일의 사시도를 도시하고,
도 10은 심된(shimmed) 로컬 코일의 영역에서의 심 필드 곡선을 도시하며,
도 11은 MRT 시스템의 개략도를 도시한다.
도 11은 (특히 백그라운드로서) 여기서 튜브형인 공간(103)을 갖는 전체-바디 코일(102)을 갖는 (차폐된 룸 또는 패러데이 케이지(Faraday cage)(F) 내에 위치된) 이미징 자기 공명 디바이스 MRT(101)를 도시하며, 이미징 방법을 통해 환자(105)의 이미지들을 발생시키기 위해 (로컬 코일 어레인지먼트(106)를 사용하여 또는 로컬 코일 어레인지먼트(106)를 사용하지 않고) 예를 들어, 검사중인 대상(예를 들어, 환자)(105)의 바디와 함께 환자 침상(patient couch)이 화살표의 방향(z)으로 상기 공간(103) 내로 이동될 수 있다. 여기서 환자 위에 배치되는 것은 로컬 코일 어레인지먼트(106)이며, 상기 로컬 코일 어레인지먼트(106)를 사용하여 MRT의 로컬 영역(또한 관측 시야(field of view) 또는 FOV로 지칭됨) 내에서, FOV 내의 바디(105)의 부분 영역의 이미지들이 발생될 수 있다. 로컬 코일 어레인지먼트(106)의 신호들은, 예를 들어 동축 케이블을 통해 또는 무선(167) 등으로 로컬 코일 어레인지먼트(106)에 접속될 수 있는 MRT(101)의 평가 디바이스(168, 115, 117, 119, 120, 121 등)에 의해 평가될 수 있다(예를 들어, 픽쳐들로 변환되거나, 저장되거나 또는 디스플레이됨).
자기 공명 토모그래프(MRT)(101)를 사용하여 자기 공명 이미징에 의해 바디(105)(검사될 대상 또는 환자)를 검사하기 위해, 상이한 자기장들의 시간적 그리고 공간적 특징들에 있어서 가능한한 정확하게 서로에 대해 조율된(attune) 상이한 자기장들이 바디(105) 상으로 비춰진다(beam). 여기서 터널-형상 개구를 갖는 측정 챔버 내의 강한 자석(종종 크라이오마그넷(cryomagnet)(107))은 정적으로 강한 메인 자기장(B0)을 발생시키며, 그 양은 예를 들어, 0.2 Tesla 내지 3 Tesla이다. 검사될 바디(105)는 환자 침상(104) 위에서 지지되고 메인 자기장(B0)의 거의 균질의 영역 내로 이동된다. 바디(105)의 원자핵들(atomic nuclei)의 핵 스핀은 고주파 여기 펄스들(B1(x, y, z, t))을 통해 자기적으로 여기되며, 상기 고주파 여기 펄스들(B1(x, y, z, t))은 (예를 들어, 다중부분 = 108a, 108b, 108c) 바디 코일(108)(및/또는 필요한 경우 로컬 코일 어레인지먼트)로서 여기서 매우 간략화된 형태로 도시되는 안테나를 통해 비춰진다. 고주파 여기 펄스들은, 예를 들어 펄스 시퀀스 제어 유닛에 의해 제어되는 펄스 발생 유닛(109)에 의해 발생된다. 고주파 증폭기(111)에 의한 증폭 이후에, 상기 고주파 여기 펄스들은 고주파 안테나로 전달된다. 여기서 도시되는 고주파 시스템은 단지 개략적으로 표시된다. 종종 하나보다 많은 수의 펄스 발생 유닛(109), 하나보다 많은 수의 고주파 증폭기(111), 및 다수의 고주파 안테나들(108a, 108b, 108c)이 하나의 자기 공명 토모그래프(101)에서 사용된다.
자기 공명 토모그래프(101)는 또한 그레디언트 코일들(112x, 112y, 112z)을 갖고, 상기 그레디언트 코일들(112x, 112y, 112z)을 사용하여, 자기 그레디언트 필드들이, 선택적 슬라이스 여기를 위한 그리고 측정 신호의 로컬 인코딩을 위한 측정 동안 비춰진다. 그레디언트 코일들(112x, 112y, 112z)은 그레디언트 코일 제어 유닛(114)에 의해 제어되며, 상기 그레디언트 코일 제어 유닛(114)은 펄스 발생 유닛(109)과 마찬가지로 펄스 시퀀스 제어 유닛(110)에 접속된다.
(검사중인 대상의 원자 핵들의) 여기된 핵 스핀에 의해 전송된 신호들은 바디 코일(108) 및/또는 적어도 하나의 로컬 코일 어레인지먼트(106)에 의해 수신되고, 할당된 고주파 전치증폭기들(116)에 의해 증폭되며, 수신 유닛(117)에 의해 추가로 프로세싱되고 디지털화된다. 기록된 측정 데이터는 디지털화되고 k-공간 매트릭스 내에 복소수값(complex numerical value)들로서 홀딩된다. 연관된 MR 이미지는 다차원 푸리에 변환에 의한 값들에 의해 점유되는 k-공간 매트릭스로부터 재구성될 수 있다.
로컬 코일(106) 또는 예를 들어 바디 코일(108)과 같은, 송신 모드 및 또한 수신 모드의 양측 모두에서 동작될 수 있는 코일에 대해, 올바른 신호 포워딩은 업스트림 송신-수신 스위치(118)에 의해 조절된다.
이미지 프로세싱 유닛(119)은, 동작 콘솔(120)을 통해 사용자에게 제시될 수 있거나 그리고/또는 메모리 유닛(121)에 저장될 수 있는 이미지를 측정 데이터로부터 발생시킨다. 중앙 프로세싱 유닛은 개개의 시스템 컴포넌트들을 제어한다.
MR 토모그래피에서 높은 신호-대-잡음비(SNR)를 갖는 이미지들은, 요즘에는 일반적으로, 로컬 코일 어레인지먼트들(코일들, 로컬 코일들)로 알려진 것들을 사용하여 기록된다. 이들은 안테나 시스템들이며, 상기 안테나 시스템들은 바디(105) 위(전측) 또는 아래(후측)의 바로 가까이에 또는 바디(105) 위에 또는 바디(105) 내에 부착된다. MR 측정 동안, 여기된 핵들은 로컬 코일의 개개의 안테나들에 전압을 유도하고, 그 다음에 이는 저잡음 전치증폭기(LNA, preamp)에 의해 증폭되고 최종적으로 수신 전자장치로 포워딩된다. 심지어 고해상도 이미지들에 대해서도 신호-대-잡음비를 개선하기 위해, 이른바 고-필드 시스템들(1.5T-12T 또는 그 초과)이 사용된다. 사용가능한 수신기들보다 많은 개개의 안테나들이 MR 시스템에 접속될 수 있는 경우, 스위칭 매트릭스(또한 RCCS로 지칭됨)가 예를 들어, 수신 안테나들과 수신기들 사이에 인스톨된다. 상기 스위칭 매트릭스는 현재 활성인 수신 채널들(주로, 자석/MRT의 관측 시야 내 우측에 놓이는 것들)을 사용가능한 수신기들 상으로 라우팅한다. 이는 존재하는 수신기들보다 많은 코일 엘리먼트들을 접속시키는 것을 가능하게 만드는데, 그 이유는 전체 바디 커버리지에 대해, MRT의 자석의 균질 볼륨 내에 및/또는 FoV(관측 시야) 내에 위치되는 코일들만이 판독되어야만 하기 때문이다.
로컬 코일 어레인지먼트(106)는 일반적으로, 예를 들어 하나 또는 그보다 많은 안테나 엘리먼트들(특히, 코일 엘리먼트들)로 이루어질 수 있는 예를 들어, 안테나 시스템을 나타낸다. 이들 개개의 안테나 엘리먼트들은 예를 들어, 루프 안테나들(루프들) 또는 버터플라이 코일들, 가요성 코일들 또는 새들(saddle) 코일들로서 구현된다. 로컬 코일 어레인지먼트는 코일 엘리먼트들, 전치증폭기, 추가의 전자장치(시스(sheath) 웨이브 필터들) 및 케이블링, 하우징 및 주로 플러그 커넥터를 갖는 케이블로 이루어지고, 상기 주로 플러그 커넥터를 갖는 케이블을 통해 이들은 MRT 시스템에 접속된다. 시스템 측 상에 수용된 수신기(168)는 로컬 코일(106)로부터 수신된 신호들을 필터링 및 디지털화하며, 그에 기초하여 발생된 데이터를 디지털 신호 프로세서에 전달하고, 상기 디지털 신호 프로세서는 일반적으로 측정으로부터 스펙트럼 또는 이미지를 도출하고 후속하는 진단 및/또는 저장을 위해 사용자가 사용가능하게 한다.
도 1 내지 도 10은 하나 또는 그보다 많은 로컬 코일들을 그 안에 갖는 본 발명의 로컬 코일들(106)의 예시적 실시예들의 예들을 도시한다.
MR 토모그래피에서 높은 신호-대-잡음비(SNR)를 갖는 이미지들은 요즘에는 로컬 코일 어레인지먼트들로 알려진 것들을 사용하여 기록된다. 이들은 안테나 시스템들이며, 상기 안테나 시스템들은 바디(105) 위(전측) 또는 아래(후측)의 바로 가까이에 또는 바디(105) 위에 또는 바디(105) 내에 부착된다. MRT 측정 동안, 여기된 핵들은 로컬 코일의 개개의 안테나들에 전압을 유도하고, 그 다음에 이는 저잡음 전치증폭기(예를 들어, LNA, Preamp)를 이용하여 증폭되고 최종적으로 수신 전자장치로 포워딩된다. 심지어 고해상도 이미지들에 대해서도 신호-대-잡음비를 개선하기 위해, 고 필드 시스템들로 알려진 것들이 사용된다(1.5T 내지 12T 및 그 초과).
B0 기본 필드의 균질성은 많은 임상 MRT 애플리케이션들에서 중요하다. 균질성의 편차들 동안 아티팩트(artifact)들 또는 왜곡들이 발생할 수 있거나 또는 FatSat와 같은 특정 애플리케이션들이 더이상 기능하지 않는다. FatSat는, 지방(fat) 주파수에서의 높은 전송 펄스(포화 펄스)를 통해, 지방질(fatty) 조직으로부터 신호들을 필터링 제거(filter out)하기 위해, 지방(fat)에 바인딩된 양성자들의 주파수 변위가 사용되는 기술이다. 물과 지방에서의 양성자 주파수 사이의 차이는 작으며(기본 필드의 수 ppm), 이 기술은 기본 필드의 공간 균질성에 의존한다. 이는 현재 이미, 대략 30x30x30㎝의 볼륨들에 대해 0.5 ppm까지 달성될 수 있다.
예를 들어, 목덜미(the nape of the neck) 구역에서, 바디 조직의 민감성(mu_r)의 공간적으로 비균질의 분포로 인해, B0 기본 필드의 왜곡들이 발생한다. 이들 중 일부는, MRT 시스템 내로 구축되는 심 코일들로 알려진 것들을 사용하여 정정될 수 있다.
이러한 코일들의 사용에 있어서의 한가지 문제점은 예를 들어 최적 지방 포화 미만이라는 것이다. 이는, 지방 포화가 지방질 조직을 숨기도록 설계되지만, 예를 들어 목덜미 영역의 지방질 조직은 여전히, 이미지에서 밝게 보인다는 것을 의미한다. 이에 대한 이유는, 로컬 B0 변화로 인해, 지방질 조직은 거기에 예상되는 공명 주파수를 갖지 않는다는 점일 수 있다. 지방질 조직의 스핀을 완전히 제거하도록 의도된 포화 펄스는 이 스핀에 도달하지 못하는데, 그 이유는 그의 기준 주파수가 다른 곳에 있기 때문이다.
본 발명은 효율적으로, 기존의 MR 디바이스들 상에서의 기술적인 구현을 가능하게 만든다(예를 들어, 로컬 코일들 내의 심 코일들을 위한 이러한 디바이스들에 대한 가외의 전원이 존재하지 않는다).
본 발명은 예를 들어 심 필드의 공간 구조 및 세기에 대한 심 필드의 특정 정의를 허용한다.
그레디언트 시스템의 디커플링에 부가하여, 그레디언트 시스템 부분들에 의해 유도되는 전류를 가능한 작게 유지하기 위해, 저항기의 삽입에 의한 전류 제한이 바람직할 수 있다.
심 코일을 통한 전류 및 따라서 코일에 의해 발생되는 자기장의 세기가 변화되게 하는(종래의 심 코일의 전원이 할 수 있는 것처럼), 대형 제조사들로부터의 현재의 MR 스캐너들 상의 로컬 코일 인터페이스들에서 사용가능한 인터페이스들이 없기 때문에, 여기서 다수의 코일들이 사용되는 것이 또한 제안되고, 상기 다수의 코일들의 필드들은 서로 건설적으로 또는 파괴적으로 오버레이할 수 있다. 그 다음에 심 필드는 상이한 코일들의 필드들의 합산으로 이루어지기 때문에, 서로로부터의 리드들의 상당한 공간 거리를 갖는 다수의 코일들의 사용은 또한, 심 필드의 세기가 변화할 뿐만 아니라 또한 그의 구조가 변화하는 기회를 제공한다. 이는 상이한 환자들에 대한 필드의 적응을 위해 특히 도움이 되는 것으로 보인다. 여기서 도시되는 것은 목덜미 영역을 위한 심 코일들의 다수의 가능한 실시예들이며, 이들 실시예들에서, 상기 심 코일들의 기하학적 형상은 또한 결정적 역할을 한다.
코일 인터페이스들에서 현재 사용가능한 것은 코일 전자장치를 위한 주 공급 전압(통상적으로 3-10V) 및 핀 다이오드들을 위한 스위치오버 신호들이다. 후자는 주로, 2개의 상태들, 네거티브 및 포지티브 전압 사이에서 스위칭한다. 지멘스에서 스위치오버는 -30V 전압으로부터 +100㎃ 전류이다. +10㎃ 전류를 갖는 중간 상태의 가능성이 또한 존재한다. 핀 다이오드들을 위한 전류 소스들의 사용은 심 코일 전력 소스로서의 사용을 위해 유리하다. 허용한계들은, 전압 소스(-30V)가 심 코일을 위한 전원으로서 사용되는 경우에 심 코일 전력 소스(<10%)로서의 사용을 위해 허용가능하다.
전력 요구 및 열 방산을 감소시키기 위해, 단지 MR 시스템의 송신 단계 동안 LC 심만을 동작시키는 것이 제안된다. 화학적 시프트에 기초하는 FatSat 방법들에 대해, 이는 충분해야 한다. 따라서, 본 특허출원으로부터 발생하는 회로 기술 및 구성 청구항에 부가하여, 포화 펄스 동안 단지 로컬 심 전류들만을 인가하는 방법에 대한 청구항이 또한 발생한다.
개별 디커플링 코일들(특히, 서로 직교하는, 각각의 공간 방향에 대한, 3개까지의 코일들)에 의한 그레디언트 시스템으로부터의 디커플링뿐만 아니라, 그레디언트-유도 전류들의 감소는 또한 저항기(5-500 Ohm)의 직렬 접속에 의해 가능하다. 이 저항기에서의 전력 소비는 단지, 듀티 비 TX/RX에 따라 - 상술된 바와 같은 송신 단계 동안의 심 전류의 적용에 의해서만 크게 감소될 수 있다(10-100배).
도 1은 본 발명의 (목덜미-머리) 로컬 코일(106)의 예시적 실시예를 도시하고, 상기 로컬 코일(106)은 예를 들어, 헬멧처럼 환자(105)의 목덜미(N) 및 머리(K) 위에 위치될 수 있다.
로컬 코일(106)은 다수의 (여기서는 2개의) 심 코일들(LS1, LS2)을 갖고, 각각은 다수의 리드들(L1a, L1b, L1c, L1d 또는 L2a, L2b, L2c, L2d)을 각각 가지며, 환자(105)의 목덜미(N)의 영역에서 자기장(특히 B0)을 균질화하고 그리고 이에 의해 이미지 품질을 개선하기 위해, (전류(I1 또는 I2)가 상기 심 코일들을 통해 흐르거나 그리고/또는 전압이 전류 및/또는 전압 소스 또는 에너지 소스(SV1, SV2)로부터 상기 심 코일들에 인가되는 경우에) 상기 심 코일들에 의해 심 필드(BS1 또는 BS2)가 각각의 경우에서 발생될 수 있다.
(각각의 심 코일에 전류/전압을 인가하기 위해) 심 코일(LS1)을 위한 전류 및/또는 전압 소스(또는 에너지 소스)(SV1)는, 심 코일(LS2)을 위한 전류 및/또는 전압 소스(또는 에너지 소스)(SV2)와 독립적으로 스위칭될 수 있다.
전류 및/또는 전압 소스(또는 에너지 소스)(SV1, SV2)는, 다른 목적들을 위해 여기서 로컬 코일에 존재하는 전류 및/또는 에너지 소스들이다.
도 2에서, 본 발명의 로컬 코일(106)의 예시적 실시예에서, 심 코일(LS1)의 다수의 리드들(L1a, L1b, L1c, L1d)은 서로 직렬로 접속되고 z 방향으로 연이어 배열되어서, 상기 다수의 리드들의 필드 효과가 거의 부가되고 상기 다수의 리드들은 거의 직사각형의 단면을 갖는다.
도 3에서, 본 발명의 로컬 코일(106)의 추가의 예시적 실시예에서, 심 코일(LS1)의 다수의 리드들(L1a, L1b, L1c, L1d)은 서로 직렬로 접속되고 z 방향으로 연이어 배치되며, 환자의 목덜미의 영역에서의 인체공학적 곡선(r)을 제외하고 거의 직사각형의 단면을 갖는다.
도 4는 기록될 환자의 목덜미 영역 ROI 아래의 본 발명의 로컬 코일(106)의 추가의 예시적 실시예를 도시하고, 이때 2개의 심 코일들(LS1, LS2)은 각각의 경우에서, 단지 하나의 리드(L1a 또는 L2a)에 의해서 심 코일(LS1)을 위한 전류 및/또는 전압 소스(SV1) 및 심 코일(LS2)을 위한 전류 및/또는 전압 소스(SV2)에 접속된다.
도 5는 (좌측의 길이방향 단면 및 우측의 단면에서) 기록될 환자의 목덜미 영역 ROI 아래의 본 발명의 로컬 코일(106)의 추가의 예시적 실시예를 도시하며, 여기서 하나의 심 코일(LS1)은 추가의 심 코일(LS2) 내에 위치된다.
도 6은 환자의 목덜미 영역 아래의 본 발명의 로컬 코일(106)의 추가의 예시적 실시예를 도시하며, 여기서 예시적 목적들로, (심 코일(LS1)의) 리드들(L1a, L1b, L1c, L1d)의 서로로부터의 가능한 거리들(d1, d2, d3)을 도시하기 위해, 다수의 코일들 중 단지 하나의 심 코일(LS1)만이 도시된다. (심 코일(LS1)의) 리드들(L1a, L1b, L1c, L1d) 사이의 거리들(d1, d2, d3)은 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
도 7은, 전압/전력 소스들에 의해 서로 독립적으로 스위칭될 수 있는 로컬 코일의 2개의 심 코일들(LS1, LS2)의 저항기들(R1) 및 다이오드들(D1, D2)을 통한 전압/전류 소스들(SV1, SV2)로의 접속을 도시한다.
도 7의 상부 부분에서, 제어기(ST)가, 로컬 코일 내에 존재하는 전압/전류 소스들(SV1)로부터 하나 또는 그보다 많은 심 코일들(LS1 및/또는 LS2 등)로 대응하는 전류/전압을 스위칭하도록, MRT의 제어기(110, 117)로부터의 제어 신호들(St1, St2, St3)은 로컬 코일(106)의 제어기(ST)를 제어한다.
도 7의 하부 부분에서, 심 코일들에 전류/전압을 선택적으로 인가할 수 있는(사용가능한 일반적 옵션들은 10㎃ 또는 100㎃ 또는 30V이고, 즉 3개의 가능한 상태들이 심 코일을 위해 가능함) 전압 소스들/전류 소스들의 예들로서, 로컬 코일에서 PIN 다이오드 채널 1 및 PIN 다이오드 채널 2로 지칭되는 것이 도시된다.
예를 들어 도 7에서, 다이오드 채널 1(SV1) 및/또는 PIN 다이오드 채널 2(SV2) 각각이 10㎃의 전류를 출력하는 경우, 다이오드들(D1)은 도전되고 대응하는 전류(I1, I2)는 (제 1 레벨에서) 심 코일들(LS1 및 LS2)을 통해 흐른다.
예를 들어 도 7에서, 다이오드 채널 1(SV1) 및/또는 PIN 다이오드 채널 2(SV2) 각각이 100㎃의 전류를 출력하는 경우, 다이오드들(D1)은 도전되고 대응하는 전류(I1, I2)는 (제 2 레벨에서) 심 코일들(LS1 및 LS2)을 통해 흐른다.
예를 들어 도 7에서, 다이오드 채널 1(SV1) 및/또는 PIN 다이오드 채널 2(SV2) 각각이 30V를 출력하는 경우, 다이오드들(D2)은 도전되고 대응하는 전류(I1, I2)는 (제 3 레벨에서) 심 코일들(LS1 및 LS2)을 통해 흐른다.
핀 다이오드 채널 1 = SV1(마찬가지로 2 = SV2)은 일반적으로 10㎃ 또는 100㎃ 또는 30V를 선택적으로 출력할 수 있으며, 즉, 3개의 가능한 전류들(I1, I2) 및 이에 의한 상태들이 각각의 심 코일(LS1, LS2)을 위해 가능하다.
PIN 다이오드 채널 1 = SV1에서 선택적으로 10㎃ 또는 100㎃ 또는 30V가 출력될 수 있는 경우에:
30V에 대해, 하나의 방향으로 심 코일(LS1) 내에 전류(I1)의 발생을 갖고, 그리고
10㎃ 및/또는 100㎃에 대해, 반대 방향으로 심 코일(LS1) 내에 전류(I1, I2)의 발생을 가지며, SV1로부터 30V 또는 10㎃/100㎃ 출력을 선택함으로써, 심 코일(LS1)의 심 필드(BS1)의 필드 방향이 선택될 수 있다. SV2 및 LS2에 대해서도 동일한 것이 적용된다.
심 코일(LS1)이 발생시키는 심 필드(BS1)의 필드 방향 및 심 코일(LS2)이 발생시키는 심 필드(BS2)의 필드 방향은, 동일하게 또는 반대되게 선택될 수 있으며, 따라서 심 필드들은 서로 강화시키거나 또는 서로 상호간에 약화시킬 수 있다.
하나의 PIN 다이오드 채널 1 = SV1(마찬가지로 2 = SV2)은 일반적으로 10㎃ 또는 100㎃ 또는 30V를 선택적으로 출력할 수 있으며, 즉, 3개의 가능한 전류들(I1, I2) 및 이에 의한 상태들이 각각의 심 코일(LS1, LS2)을 위해 가능하다.
저항기들(R1)은 각각 심 코일들을 통한 전류(I1, I2)를 원하는 레벨로 제한한다.
심 코일들을 MRT의 그레디언트 필드로부터 디커플링하기 위해, x-축에 대해 평행한 심 코일들의 코일 축의 정렬이 바람직할 수 있다.
도 8은 디커플링 코일(LE)에 의한 로컬 코일(106)의 심 코일(LS1)의 그레디언트 필드 디커플링을 도시하며, 상기 디커플링 코일(LE)은 심 코일(LS1)에 대해 역평행하게 직렬로 접속된다(즉, 반대 권선 방향을 가짐).
심 코일 내에서 전압(US)을 유도할 수 있는 그레디언트 필드는 이 경우에, 반대 방향으로 디커플링 코일(LE)에 전압(-US)을 발생시키며, 이는, 특히 심 코일(LS1) 및 디커플링 코일(LE)이 충분히 균질의 그레디언트 필드 내에 위치되는 경우에, 그레디언트 필드 유도를 통해 전류를 약 0으로 보상할 수 있다.
로컬 코일(106) 내의 디커플링 코일(LE)은 이 경우에, 이미징 시에 아티팩트들을 발생시키는 동안 상기 디커플링 코일(LE)의 필드가 환자에게 작용하지 않게 이미징 볼륨 ROI로부터 충분한 거리에 있으며, 예를 들어 또한 심 코일(LS1)보다 더 멀리에 있다.
도 9는 7개의 리드들/권선들 및 12*4.5㎝의 크기를 갖는 목 코일(106) 아래의 심 코일을 갖는 로컬 코일의 사시도를 도시한다.
도 10은 심된(shimmed) 로컬 코일의 영역 내의 심 필드 곡선을 도시한다.

Claims (36)

  1. 이미징 시스템(101), 특히 MRT(101)를 위한 로컬 코일(106)로서,
    상기 로컬 코일(106)은 다수의 심(shim) 코일들(LS1, LS2)을 갖고,
    상기 심 코일들 중 하나의 심 코일(LS1)에 심 필드(BS1)를 발생시키기 위한 전류(I1)는 스위칭 온(ST) 및 스위칭 오프(ST) 될 수 있으며,
    상기 심 코일들 중 다른 하나의 심 코일(LS2)에 심 필드(BS2)를 발생시키기 위한 전류(I2)는 스위칭 온(ST) 및 스위칭 오프(ST) 될 수 있으며,
    각각의 경우에서 심 필드(BS1, BS2)를 발생시키기 위한 전류들(I1, I2)은 상기 심 코일들(LS1, LS2)에서 서로 독립적으로 스위칭 온(ST) 및 스위칭 오프(ST) 될 수 있는,
    로컬 코일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 심 코일들(LS1, LS2) 중 하나 또는 그보다 많은 심 코일들의 리드(lead)들은 단면이 직사각형인(도 2),
    로컬 코일.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    심 코일(LS1, LS2)의 다수의 직사각형-형상 리드들(L1a, L1b, L1c)은 서로 직렬로 접속되는(도 2),
    로컬 코일.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심 코일들(LS1, LS2) 중 하나 또는 그보다 많은 심 코일들의 리드들(L1a, L1b, L1c)은, 환자가 기대도록 설계된 직사각형 측을 제외하고는 단면이 적어도 거의 직사각형이며,
    상기 하나의 측부는 형상이 아치형이거나 그리고/또는 상기 심 코일 내부로 하향으로 구부러진(r)(도 3),
    로컬 코일.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심 코일들(LS1, LS2) 중 몇몇은 서로 독립적으로 제어될 수 있거나 그리고/또는 상기 심 코일들(LS1, LS2)에 전류(I1, I2)를 발생시키기 위해 상기 심 코일들(LS1, LS2)에 인가되는 전류 또는 전압을 가질 수 있는(도 1),
    로컬 코일.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심 코일들(LS1, LS2) 중 하나의 심 코일은 상기 심 코일들(LS1, LS2) 중 다른 하나의 심 코일 내에 위치되는(도 5 우측),
    로컬 코일.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이미징 시스템에서 사용되는 경우에 상기 심 코일들(LS1, LS2) 중 하나의 심 코일은 상기 심 코일들(LS1, LS2) 중 다른 하나의 심 코일에 대해 y 방향 및/또는 수직 방향(dz)으로 이격되는(도 4),
    로컬 코일.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미징 시스템(101) 내로의 환자의 도입(introduction)의 방향(+- "z") 및/또는 상기 환자의 길이 방향(+- "z")에서 볼 때, 심 코일(LS1, LS2)의 다수의 리드들(L1a, L1b, L1c)은 연이어(behind one another) 배치되는(도 2),
    로컬 코일.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    심 코일(LS1, LS2)의 다수의 리드들은 이미징을 위해 거의 수평 방향(+- "x")으로 적어도 하나의 영역 ROI 내에서 이어지는(도 2),
    로컬 코일.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미징 시스템(101) 내로의 환자의 도입의 방향(+- "z") 및/또는 상기 환자의 길이 방향(+- "z")에서 볼 때, 심 코일(LS1, LS2)의 적어도 3개의 리드들(L1a, L1b, L1c, L1d)은 각각 서로로부터 동일한 거리(d1=d2=d3)에 있는(도 1),
    로컬 코일.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미징 시스템(101) 내로의 환자의 도입의 방향(+- "z") 및/또는 상기 환자의 길이 방향(+- "z")에서 볼 때, 심 코일(LS1, LS2)의 적어도 3개의 리드들(L1a, L1b, L1c, L1d)은 각각 서로로부터 상이한 거리들(d1=d3; d3<>d2)에 있는,
    로컬 코일.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미징 시스템(101) 내로의 환자의 도입의 방향(+- "z") 및/또는 상기 환자의 길이 방향(+- "z")에서 볼 때, 심 코일(LS1, LS2)의 다수의 리드들(L1a, L1b, L1c)은 연이어 접속되는 심 코일의 권선들을 형성하는(도 1),
    로컬 코일.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 심 코일들(LS1, LS2)의 심 필드들(BS1, BS2)은 스위칭-온 상태에서 서로 오버레이하고, 특히 서로 건설적으로(constructively) 또는 파괴적으로(destructively) 오버레이하는,
    로컬 코일.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 코일(106)은 머리 코일 또는 머리-목 코일 또는 목덜미 코일 또는 등(back) 코일 또는 복부(abdomen) 코일, 어깨 코일 또는 등 코일 또는 관절 코일 또는 흉부(chest) 코일인(도 1),
    로컬 코일.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심 코일들(LS1, LS2) 중 적어도 2개의 심 코일들은 자신들의 심 코일 리드들 사이에 공간 거리를 갖고, 상기 공간 거리는 상기 심 필드의 세기뿐만 아니라 상기 심 필드의 구조가 변화되게 하고, 그리고/또는
    적어도 0.5㎝ 또는 1㎝ 또는 2㎝ 또는 3㎝ 또는 4㎝ 또는 5㎝의 거리(d1, d2, d3)인,
    로컬 코일.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심 코일들(LS1, LS2)은 상기 로컬 코일 내에서 다른 목적들을 위해 또한 존재하는 하나 또는 그보다 많은 코일 인터페이스들에 접속되는(도 7),
    로컬 코일.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심 코일들(LS1, LS2)은 코일 전자장치를 위해 공급 전압 소스(SV1, SV2)에 접속되고(일반적으로 3-10V) 그리고/또는 상기 로컬 코일(106) 내의 PIN 다이오드들을 위한 스위치오버 신호들을 위해 공급 전압 소스(SV1, SV2)에 접속되는(도 7),
    로컬 코일.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 코일(106)은 2개 또는 3개 또는 3개보다 많은 수의 상태들을 갖는 적어도 하나의 접속(SV1, SV2)을 갖고,
    특히, 하나의 상태는 네거티브 전압(-30V)을 갖고 그리고/또는 하나의 상태는 포지티브 전압을 갖고 그리고/또는 하나의 상태는 특정 전류(100㎃)를 갖고 그리고/또는 하나의 추가의 상태는 특정 전류(10㎃)를 갖는(도 7),
    로컬 코일.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 코일(106)은 2개 또는 3개 또는 3개보다 많은 수의 상태들을 갖는 적어도 하나의 접속(SV1, SV2)을 갖고, 상기 상태들은 상기 심 코일들(LS1, LS2)로의 대응하는 전압들(-30V) 및/또는 전류들(+10㎃, +100㎃)의 출력에 의해 상기 심 코일들(LS1, LS2)의 상이한 심 상태들을 설정하기 위한 제어 신호들에 의해 제어될 수 있는(도 2.2),
    로컬 코일.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 또는 개개의 심 코일들(LS1, LS2)은 단지, 특정 시간 기간, 특히 머리 코일의 송신 단계 동안 상기 심 코일들에 인가되는 심 전압(-30V) 및/또는 심 전류(+10㎃, +100㎃)만을 갖는,
    로컬 코일.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    심 전압들(-30V) 및/또는 심 전류들(+10㎃, +100㎃)이 단지 심 코일들(LS1, LS2)에 대한 포화 펄스(saturation pulse) 동안 상기 로컬 코일(106)에만 인가되도록, 상기 로컬 코일(106)이 구현되는,
    로컬 코일.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    회로를 통한 상기 로컬 코일(106) 내에서,
    상기 로컬 코일(106) 내에 존재하는 하나 또는 그보다 많은 심 전압들(-30V) 및/또는 상기 로컬 코일(106) 내에 존재하는 하나 또는 그보다 많은 심 전류들(+10㎃, +100㎃)은 적어도 2개의 심 코일들(LS1, LS2)에 독립적으로 스위칭될 수 있어서, 바람직하게 상기 로컬 코일(106) 내에서 스위칭될 수 있는 심 상태들의 수는 서로 독립적으로 스위칭될 수 있는 심 코일들(LS1, LS2)의 수와, 가능한 심 전압들(-30V) 더하기 심 전류들(+10㎃, +100㎃)의 합산의 곱인(도 7),
    로컬 코일.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 또는 그보다 많은 심 코일들의 코일 축은 z 축에 대해 거의 평행한(도 2.4),
    로컬 코일.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    디커플링 코일들(LE)은 상기 로컬 코일(106) 또는 그레디언트 시스템(101)으로부터 상기 심 코일들(LS1, LS2)을 디커플링 하기 위해 상기 로컬 코일 내에 제공되며,
    특히, 상기 디커플링 코일들(LE)은 각각의 공간 방향(x, y, z)에 대해 1 내지 3개의 코일들이며,
    특히, 상기 1 내지 3개의 코일들은 서로 직교하며,
    특히, 상기 디커플링 코일들(LE)은 상기 심 코일들(LS1, LS2)(LS1, LS2)의 권선 방향에 반대되는 역평행의 권선 방향을 갖는(도 8),
    로컬 코일.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바람직하게 5-500 Ohm의 정격의 저항기들(R1)의 직렬 접속에 의한 그레디언트-유도 전류에 있어서의 감소가 제공되는,
    로컬 코일.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 MRT 로컬 코일(106)은 환자(104)의 머리(K) 및/또는 목(H) 위에 위치될 수 있는,
    로컬 코일.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 코일(106)의 하나 또는 그보다 많은 심 코일들(LS1, LS2)은, 상기 로컬 코일에서 머리(K) 및/또는 목(H)을 위한 위치에 대해 전측의 및/또는 후측의 위치에서 상기 로컬 코일(106) 내에 위치되거나 그리고/또는 환자의 머리 및/또는 목을 위한 위치를 둘러싸는,
    로컬 코일.
  28. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 심 코일(LS1, LS2)은 상기 로컬 코일(106)의 하우징(G) 내에 배치되는,
    로컬 코일.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 스위치가능 전류 공급부 및/또는 전압 공급부(SV1, SV2) 및/또는 심 디바이스(LS, L1, L2)의 제어기는 상기 로컬 코일(106)의 하우징(G) 내에 배치되는,
    로컬 코일.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 코일(106)의 상기 심 코일들(LS1, LS2)을 위한 심 전압(Us)의 또는 심 전류(I1, I2)의 제어기는 상기 로컬 코일 내에 및/또는 상기 MRT 시스템(SV, 101, 117, 168) 내에 배치되는,
    로컬 코일.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 로컬 심 코일들(LS1, LS2)에 대한 전압 및/또는 상기 다수의 로컬 심 코일들(LS1, LS2) 내의 전류(I)를 스위칭 온 또는 스위칭 오프 함으로써, 상기 로컬 코일 내의 다수의 로컬 심 코일들(LS1, LS2)은 동시에 또는 서로 택일적으로 스위칭 온될 수 있는(I1, I2, U),
    로컬 코일.
  32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 코일의 상기 심 코일들의 전원(SV)의 전압 소스 및/또는 전류 소스(Q)는 제어가능한,
    로컬 코일.
  33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    심 코일들(LS1, LS2)은 로컬 코일(106) 하우징(G)에 기계적으로 견고하게 접속되는,
    로컬 코일.
  34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    심 코일(LS1, LS2)의 리드(L1)는, 환자의 목덜미에 대해 자신의 형상을 적응시키기 위해 상기 로컬 코일의 영역 내에 배열되는(101),
    로컬 코일.
  35. 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    심 코일들(LS1, LS2)은, 스위칭 온 상태(ST)에서 심 필드(BS1, BS2)를 발생시키기 위한 소스(SV1, SV2)의 전압(-30V) 및/또는 전류(+10㎃, +100㎃, I)의 적용에 의해 서로 독립적으로 스위칭 온될 수 있고,
    심 코일들(LS1, LS2)은 각각, 심 필드(BS1, BS2)를 발생시키는 소스(SV1, SV2)의 전류로 전압(-30V) 및/또는 전류(+10㎃, +100㎃, I)를 적용함으로써 스위칭 오프 상태에서 서로 독립적으로 스위칭 오프 될 수 있는,
    로컬 코일.
  36. 특히, 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 따른 로컬 코일(106)을 갖는 이미징 시스템(101)에서 자기장(BS1, BS2)을 시밍(shimming) 및/또는 균질화(homogenizing)하기 위한 방법으로서,
    심 전압(-30V) 및/또는 심 전류(+10㎃, +100㎃)는, 단지 MRT(101)의 포화 펄스들 동안만 상기 로컬 코일(106) 내에서 상기 로컬 코일(106) 내의 심 코일들(LS1, LS2)에 인가되는,
    자기장을 시밍 및/또는 균질화하기 위한 방법.
KR1020120084670A 2011-08-02 2012-08-02 다수의 개별 스위칭가능 로컬 코일 심 코일들을 갖는 로컬 코일, 특히 목 코일 KR101615880B1 (ko)

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