KR20140099774A - Ｍｒｉ-ｐｅｔ시스템 - Google Patents

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KR20140099774A
KR20140099774A KR1020130012604A KR20130012604A KR20140099774A KR 20140099774 A KR20140099774 A KR 20140099774A KR 1020130012604 A KR1020130012604 A KR 1020130012604A KR 20130012604 A KR20130012604 A KR 20130012604A KR 20140099774 A KR20140099774 A KR 20140099774A
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Abstract

자기공명영상(Magnetic resonance imaging: MRI) 및 양전자 방출 단층촬영(Positron Emission Tomapraphy: PET) 장치를 포함하는 MRI-PET 시스템이 개시된다. 개시된 MRI-PET 시스템은 경사 자장 코일 내부에 방사상 구조로 형성된 PET 검출부 및 상기 PET 검출부 양쪽에 형성된 고주파 코일부를 포함할 수 있다.

Description

ＭＲＩ-ＰＥＴ시스템{Magnetic resonance imaging and Positron Emission Tomapraphy System}
본 발명의 실시예는 자기공명영상(Magnetic resonance imaging: MRI) 장치 및 양전자 방출 단층촬영(Positron Emission Tomography: PET) 장치를 포함하는 MRI-PET 시스템에 관한 것이다.
현재 인체 내부의 이상을 진단하기 위해 다양한 형태의 장치가 이용되고 있으며, 핵자기 공명(Nuclear Magnetic Resonance: NMR) 현상을 이용하는 자기 공명 장치로서 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Imaging: MRI) 장치, 자기 공명 분광(Magnetic Resonance Spectroscopy: MRS) 장치 등이 사용되고 있으며, 또한 양전자를 방출하는 방사성 동위원소를 이용한 양전자 방출 단층촬영(Positron Emission Tomography: PET) 장치가 사용되고 있다.
MRI 장치는 생체조직으로부터 공명현상을 유발하기 위하여 생체조직에 고주파 신호를 인가하고, 생체조직에 대한 공간정보를 획득하기 위하여 생체조직에 그레디언트 신호들을 인가할 수 있는 요소들을 포함하고 있다. MRI 장치를 이용하여 인체 내부의 구조 영상을 얻을 수 있으며, 정상적인 세포 또는 조직과 비정상적인 세포 또는 조직을 판별할 수 있다.
양전자 방출 단층촬영(Positron Emission Tomography: PET) 장치는 인체 내부에 양전자를 방출하는 방사성 동위원소를 투입한 뒤, 인체 내부에서 발생하는 감마선을 검출하여 영상을 얻을 수 있는 장치이다. PET 장치를 이용하여 인체 내부에서 신진대사가 발생하는 부위의 다양한 생화학적 현상에 관한 정보를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 측면은 자기공명영상(Magnetic resonance imaging: MRI) 장치및 양전자 방출 단층촬영(Positron Emission Tomography: PET) 장치를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에서는,
정자장을 발생시키는 메인 마그넷;
상기 메인 마그넷의 내측에 형성된 것으로 경사 자장을 발생시키는 경사 자장코일;
상기 경사 자장코일 내부의 보어를 둘러싸며 형성된 PET 유닛부; 및
상기 경사 마그넷 내부의 상기 PET 유닛부 양쪽에 형성된 고주파 코일부;를 포함하는 MRI-PET 시스템을 제공할 수 있다.
상기 고주파 코일부는 다수의 루프형 코일을 포함할 수 있다.
상기 고주파 코일부은 원통형으로 형성되며, 상기 루프형 코일은 상기 고주파 코일부 내의 보어를 둘러싸는 구조로 형성된 것일 수 있다.
상기 고주파 코일부는 스트립 라인(strip line) 형태의 다수의 플레이트형 코일을 포함할 수 있다.
상기 고주파 코일부 및 상기 PET 유닛부 사이에 형성된 고주파 실드를 더 포함할 수 있다.
상기 PET 유닛부는 PET 검출기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 정자장을 발생시키는 메인 마그넷;
상기 메인 마그넷의 내측에 형성된 것으로 경사 자장을 발생시키는 경사 자장코일;
상기 경사 자장 코일 내부의 보어를 둘어싸는 링구조로 형성되며, 고주파 코일부 및 PET 유닛부들이 교대로 형성된 영역을 포함할 수 있다.
상기 고주파 코일부 및 상기 PET 유닛부 사이에 형성된 고주파 실드;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, MRI 유닛부와 분리된 구조를 지닌 MRI-PET 시스템을 제공함으로써, MRI 및 PET 장비들 각각의 신호 송수신에 간섭 현상을 최소화할 수 있으며, PET 수신부와 MRI 수신부의 구성을 다양하게 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상(Magnetic resonance imaging: MRI) 장치 및 양전자 방출 단층촬영(Positron Emission Tomography: PET) 장치를 포함하는 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템에서 MRI 영역의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템에서 MRI 유닛부에 형성된 고주파 코일의 예들을 나타낸 사시도 및 측면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템에서 PET 영역의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템에서 PET 영역의 PET 유닛부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템에 대해 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상(Magnetic resonance imaging: MRI) 및 양전자 방출 단층촬영(Positron Emission Tomography: PET) 장치를 포함하는 시스템의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 MRI-PET 시스템(100)은 원통형 자기 구조체를 포함할 수 있으며, 외측으로부터 메인 마그넷(main magnet)(101), 메인 마그넷(101) 내측에 형성된 경사 자장코일(gradient coil)(102)을 포함할 수 있다. 실시예에 따른 MRI-PET 시스템(100)은 PET 영역(11) 및 PET 영역(11) 양측의 MRI 영역(10)을 포함할 수 있으며, MRI 영역(10)의 경사 자장코일(102) 내측에 형성된 고주파 코일부(radiofrequency coil: RF coil)(104) 및 PET 영역(11)의 경사 자장코일(102) 내측에 형성된 PET 유닛부(114)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 의한 MEI-PET 시스템(100)은 경사 자장코일(102) 내부에 PET 유닛부(114)가 형성되며, PET 유닛부(114) 양측에 고주파 코일부(104)가 각각 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템(100)의 고주파 코일부(104) 및 PET 유닛부(114) 내부는 피검자(16)가 위치하는 검사대(15)가 진입할 수 있는 공간인 보어(bore)(13)가 형성될 수 있다. 도 1에서 보어(13)는 z방향으로 형성된 것을 나타내었으며, 고주파 코일부(104) 및 PET 유닛(114)은 보어(13)를 둘러싸며, 보어(13)의 형성 방향인 z 방향으로 교대로 형성된 구성을 나타내었다. 그리고, 추가적으로 실시예에 따른 MRI-PET 시스템(100)은 메인 마그넷(101), 경사 자장코일(102), PET 유닛부(114) 및 고주파 코일부(104)를 구동 및 제어할 수 있는 구동 제어부와 촬상된 영상을 보여주거나 사용자의 조작신호가 입력되는 콘솔을 더 포함할 수 있다. 피검자(16)는 검사대(15) 상에 위치한 상태에서 보어(13) 내부로 z축 방향, 즉 보어(13)의 형성 방향으로 이동되어 MRI-PET 시스템(100) 내부에서 정지된 상태에서 검사될 수 있다.
메인 마그넷(101)은 영구자석 또는 초전도 전자석일 수 있으며, 원통형으로 형성될 수 있다. 피검자(16)는 신체 내부에 존재하는 원소 중 자기 공명 현상을 일으키는 원소, 즉 수소, 인, 나트륨 등의 원자핵을 자화시키기 위한 주자계를 발생시킬 수 있는 것이다.
그리고, 경사 자장코일(102)은 피검자(16)에 메인 마그넷(101)에 정자장이 인가된 상태에서 핵 스핀 방향으로 소정의 기울기를 지닌 경사 자장(gradient magnetic field)을 인가할 수 있는 것으로, 통상적으로 자기 공명 영상에는 x-, y-, z-방향으로 경사 자계를 각기 형성하는 세 개의 경사 자계 코일이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템에서 MRI 영역(10)의 단면을 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, MRI 영역(10)은 메인 마그넷(101), 메인 마그넷(101) 내측에 형성된 경사 자장코일(102) 및 경사 자장코일(102) 내측에 형성된 고주파 코일부(104)을 포함할 수 있다. 경사 자장코일(102) 및 고주파 코일부(104) 사이에는 고주파 코일부(104)로부터 발생하는 고주파를 차단할 수 있는 고주파 쉴드(103)가 더 형성될 수 있다.
MRI 영역(10)은 경사 자장코일(102) 내측에 형성된 고주파 코일부(104)를 포함하여, 피검자(16)의 생체 조직에 대한 정보를 포함하는 영상을 피침습적으로 얻을 수 있다. 보어(13) 내부의 피검자(16)에 메인 마그넷(101)에 의한 정자장 및 경사 자장코일(102)에 의한 경사 자장이 인가되는 상태에서, 고주파 코일부(104)의 고주파 펄스에 의한 고주파 자장을 피검자(16)에 인가할 수 있다. 이에 따라 피검자(16)로부터 발생하는 자기 공명 신호를 수신하며, 외부로 송신할 수 있다. MRI 영역(10) 내에 형성되는 보어(13)의 직경은 메인 마그넷(101), 경사 자장코일(101) 및 고주파 코일부(104)의 내부 직경에 따라 선택적으로 결정될 수 있다.
고주파 코일부(104)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이를 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명하고자 한다. 도 3a 내지 도 3c는 MRI 영역에 형성된 고주파 코일의 형성 예들을 개략적으로 나타낸 사시도(도 3a) 및 도 1의 x축 방향으로 자른 측단면도(도 3b, 도 3c)이다.
도 3a를 참조하면, 고주파 코일부(104)는 다수의 루프형 코일(105)을 포함하여 형성될 수 있다. 다수의 루프형 코일(105)은 보어(13)를 둘러싸는 형태의 원통형으로 형성된 고주파 코일부(104)내부를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 개개의 루프형 코일(105)에 각각 고유의 고주파 펄스를 인가함으로써 고주파 자장을 발생시킬 수 있다. 여기서, 도 3a에서는 다수의 루프형 코일(105)이 서로 일부 영역이 겹치도록 형성된 구조를 나타내었으나, 이는 선택적으로 것으로 루프형 코일(105)들을 서로 이격되도록 형성시킬 수 있다. 고주파 코일부(104)의 루프형 코일(105)들의 배열 방식 또는 갯수는 선택적으로 조절될 수 있다. 또한, 도 3a와 같이 루프형 코일들(105)의 일부 영역이 서로 겹쳐지도록 형성한 경우에도 각각 루프형 코일들(105) 사이는 절연체 등에 의해 서로 분리되며, 각각의 루프형 코일(105)들은 독립적으로 제어될 수 있다.
도 3b 및 도 3c를 참조하면, 고주파 코일부(104)는 스트립 라인(strip line) 형태의 플레이트형 코일(106, 107)들을 다수개 포함한 구조로 형성될 수 있다. 플레이트형 코일(106, 107)들은 도 1의 보어(13)를 중심으로 방사상으로 형성될 수 있다. 그리고, 플레이트형 코일(106, 107)은 도 3b에 나타낸 바와 같이 측면에 형성된 다른 플레이트형 코일(106, 107)과 서로 대응되는 위치에 나란히 형성될 수 있으며(도 3b), 또한 측면에 형성된 다른 플레이트형 코일(106, 107)과 일부 영역만 서로 겹치도록 배열된 형태로 형성될 수 있다(도 3c). 이러한 플레이트형 코일(106, 107)의 배열은 선택적으로 정해질 수 있다. 각각의 플레이트형 코일(106, 107)에 고유의 고주파 펄스를 인가함으로써 고주파 자장을 발생시킬 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 나타낸 각각의 루프형 코일(105) 및 플레이트형 코일(106, 107)의 간격 또는 배치 형태는 선택적으로 조절될 수 있으며, 고주파 코일부(104) 내에 포함되는 코일들의 형태는 한정되지 않는다. 그리고, 도 3a 내에 도 3c에서는 고주파 코일부(104)를 구성하는 개별 코일들이 루프형 및 플레이트형인 것을 나타내었으며, 고주파 코일부(104)의 형태는 이에 한정되지 않으며, 일부 영역이 구부러진 형태이거나 서로 다른 곡률을 지닌 영역을 포함할 수 있다. 또한, 루프형 코일(105) 및 플레이트형 코일(106, 107)들은 구동 제어부를 통하여 각각 독립적으로 제어될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템에서 PET 영역의 단면을 나타낸 도면이다. 그리고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템에서 PET 영역의 PET 유닛부를 나타낸 도면이다.
도 1, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, PET 영역(11)은 메인 마그넷(101), 메인 마그넷(101) 내측에 형성된 경사 자장코일(102) 및 경사 자장코일(102) 내측에 형성된 PET 유닛부(114)를 포함할 수 있다. 경사 자장코일(102) 및 PET 유닛부(114) 사이에는 PET 유닛부(114)의 주변에 형성된 고주파 자장코일(102)로부터 발생하는 고주파를 차단할 수 있는 고주파 쉴드(113)가 더 형성될 수 있다.
PET 유닛부(114)는 다수의 PET 검출기(115)를 포함하여 형성될 수 있으며, 도 4b에 나타낸 바와 같이, PET 유닛부(114)는 PET 검출기(115)들이 환형으로 배열된 구조를 지닐 수 있다. 그리고, 선택적으로 PET 검출기(115)들 사이에는 고주파 쉴드(116)가 더 형성될 수 있다. 피검자(16)가 검사대(16)에 위치한 상태에서 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템(100)의 보어(13) 내부로 이동하여 소정의 위치에서 정지하게 되며, 피검자(16)를 둘러싸며 형성된 주변의 PET 검출기(115)에서는 피검자(16)로부터 방출되는 감마선을 검출하여 원하는 영상 정보를 획득할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템(100)은 MRI 영역(10) 및 PET 영역(11)들를 포함하는 일체형 구조로 형성된 것일 수 있으며, PET 영역(11)을 MRI 영역(10)들 사이에 독립적으로 배치함으로써 각각의 장치들의 신호 송수신에서의 간섭을 최소화 할 수 있다. 도 1에서는 MRI-PET 시스템(100)에서 PET 영역(11) 양측에 MRI 영역(10)이 각각 하나씩 형성된 구조를 개시하였으나, 이에 한정되는 것을 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템(100)을 구성하는 MRI 영역(10) 및 PET 영역(11)은 동일한 메인 마그넷(101) 및 경사 자장코일(102)을 공유할 수 있으며, 원통 형상을 지닌 경사 자장코일(102) 내부의 중앙 영역에 보어(13)를 중심으로 방사상으로 형성된 PET 유닛부(114)를 포함하고, PET 유닛부(114)의 양쪽에 고주파 코일부(104)가 형성된 구조를 지닐 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 MRI-PET 시스템(200)은 MRI 영역(20) 및 PET 영역(21)들이 교대로 형성되어 있으며, 최외곽 양측에는 MRI 영역(20)이 형성된 구조를 나타내고 있다. MRI 영역(20) 및 PET 영역(21)들 사이와 MRI 영역(20) 및 PET 영역(21)들 표면에는 고주파 자장의 영향을 최소화 할 수 있도록 고주파 쉴드가 더 형성될 수 있다. 그리고, MRI-PET 시스템(200) 내에는 피검자(26)가 위치하는 검사대(25)가 진입할 수 있는 공간인 보어(23)가 형성될 수 있다. 피검자(26)가 검사대(25)에 의해 이동하여 보어(23) 내부에서 정지 상태로 MRI-PET 시스템(200)에 의한 검사된다. MRI 영역(20) 및 PET 영역(21)들의 구성은 도 2 내지 도 4b에 나타낸 루프형 코일, 플레이트형 코일이나 PET 검출기 등이 그대로 적용되어 형성될 수 있으며, 제한은 없다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 MRI-PET 시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 MRI-PET 시스템(300)은 도 1에 나타낸 원통형상의 메인 마그넷(101) 및 경사 자장코일(102) 내부에 고주파 코일부(30) 및 PET 유닛부(31)들이 교대로 형성된 구조를 지닐 수 있다.
도 1 및 도 5에 나타낸 구조에서는 보어(13)의 형성 방향, 즉 z방향으로 고주파 코일부(104) 및 PET 유닛(114)이 교대로 형성된 구성을 나타내었으나, 도 6에서는 보어(33) 형성 방향, 즉 z 방향을 둘러싼 링구조 내에서 고주파 코일부(30) 및 PET 유닛부(31)들이 교대로 형성된 구조를 나타내었다. 고주파 코일부(30) 및 PET 유닛부(31)들 사이 및 이들의 표면에는 고주파 자장의 영향을 최소화하기 위한 고주파 쉴드가 더 형성될 수 있다. 고주파 코일부(30)의 구성은 도 3a 내지 도 3c에 나타낸 개별 유닛들이 포함된 구성일 수 있다. 그리고, PET 유닛부(31)는 도 4b에 나타낸 것과 같은 PET 검출기(115)를 포함하는 구성일 수 있으며, 제한은 없다.
이처럼 개시된 MRI-PET 시스템에 따르면, MRI 유닛부와 분리된 구조를 지닌 MRI-PET 시스템을 제공함으로써, MRI 및 PET 장비들 각각의 신호 송수신에 간섭 현상을 최소화할 수 있으며, PET 수신부와 MRI 수신부의 구성을 다양하게 형성할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다.
100, 200, 300... MRI- PET 시스템 101... 메인 마그넷
102... 경사 자장코일 104, 30... 고주파 코일부
114, 31... PET 유닛부 10, 20... MRI 영역
11, 21... PET 영역 13, 23, 33... 보어
15, 25, 35... 검사대 16, 26, 36, 46... 피검자
115... PET 검출기

Claims (8)

  1. 정자장을 발생시키는 메인 마그넷;
    상기 메인 마그넷의 내측에 형성된 것으로 경사 자장을 발생시키는 경사 자장코일;
    상기 경사 자장코일 내부의 보어를 둘러싸며 형성된 PET 유닛부; 및
    상기 경사 마그넷 내부의 상기 PET 유닛부 양쪽에 형성된 고주파 코일부;를 포함하는 MRI-PET 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고주파 코일부는 다수의 루프형 코일을 포함하는 MRI-PET 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 고주파 코일부은 원통형으로 형성되며, 상기 루프형 코일은 상기 고주파 코일부 내의 보어를 둘러싸는 구조로 형성된 MRI-PET 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고주파 코일부는 스트립 라인(strip line) 형태의 다수의 플레이트형 코일을 포함하는 MRI-PET 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 고주파 코일부 및 상기 PET 유닛부 사이에 형성된 고주파 실드를 더 포함하는 MRI-PET 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 PET 유닛부는 PET 검출기를 포함하는 MRI-PET 시스템.
  7. 정자장을 발생시키는 메인 마그넷;
    상기 메인 마그넷의 내측에 형성된 것으로 경사 자장을 발생시키는 경사 자장코일;
    상기 경사 자장 코일 내부의 보어를 둘어싸는 링구조로 형성되며, 고주파 코일부 및 PET 유닛부들이 교대로 형성된 영역을 포함하는 MRI-PET 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 고주파 코일부 및 상기 PET 유닛부 사이에 형성된 고주파 실드;를 더 포함하는 MRI-PET 시스템.
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