KR20140119649A - Ｍｒｉ에서 병렬 송신 어레이들의 디커플링 - Google Patents

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KR20140119649A
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decoupling
coils
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matrix
mri
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KR1020140038021A
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마르쿠스 페스테르
엘파 아달스테인슨
로렌스 왈드
루카 다니엘
조하이브 마흐무드
바스티언 게린
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지멘스 악티엔게젤샤프트
매사추세츠 제네럴 호스피털 코퍼레이션
메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지
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Abstract

병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법은, 상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터를 획득하는 단계, 상기 코일들의 어레이에 대한 상기 임피던스 행렬 데이터에 기초하여, 상기 코일들의 어레이 ― 여기서, 상기 코일들의 어레이는 상기 디커플링 시스템을 통해 디커플링됨 ― 에 대한 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현하는 목적 함수를 결정하는 단계, 및 프로세서를 이용하여, 상기 목적 함수를 최소화하고 상기 디커플링된 동작 조건에 도달하기 위해 디커플링 행렬의 엘리먼트들을 최적화하는 반복 프로시저를 이용하여, 상기 디커플링 시스템의 임피던스들의 세트를 표현하는 상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계를 포함한다.

Description

ＭＲＩ에서 병렬 송신 어레이들의 디커플링{DECOUPLING OF PARALLEL TRANSMISSION ARRAYS IN MAGNETIC RESONANCE IMAGING}
연방정부에서 후원을 받은 연구 또는 개발에 관한 진술
본 발명은, NIH(National Institutes of Health)에 의해 수여된 연구 보조금 프로그램(R01) 계약 번호 EB006847 및 계약 번호 EB007942 하에서 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 일정 권리들을 갖는다.
본 기재는 일반적으로 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템들에 관한 것이고, 더욱 특히 병렬 송신 어레이들을 갖는 MRI 시스템들에 관한 것이다.
MRI(magnetic resonance imaging)는 인간 바디의 구조 및 기능을 보기 위해 널리 사용되고 있는 의료 이미징 기술이다. MRI 시스템들은 예컨대 많은 연조직 장애(disorder)들을 진단하기 위해 연조직 콘트래스트(contrast)를 제공한다. MRI 시스템들은 일반적으로 2-페이즈(phase) 방법을 구현한다. 제1 페이즈는, 주 편광 자기장(B0) 및 RF(radio frequency) 여기 장(B1 +)을 이용하여 자기 공명 신호가 대상(subject)에서 생성되는 여기 페이즈이다. 제2 페이즈는, 세차운동하는 핵들이 패러데이 효과(Faraday effect)를 통해 수신 코일에서 전압을 유도함에 따라 방출된 전자기 신호를 시스템이 수신하는 취득 페이즈이다. 여기 및 세차운동 페이즈 이후, 핵 자기 모멘트들은, 특성 시간 T1(예컨대, 뇌에서, 약 1초)이 흐름에 따라 주 자기장과 다시 정렬되게 릴렉스된다. 이미지를 구성하기에 충분한 데이터를 취득하기 위해 이들 두 개의 페이즈들은 쌍으로(pair-wise) 반복된다.
이미지 신호-대-잡음비(signal-to-noise ratio) 및 콘트래스트를 개선시키기 위해 더 높은 자기장 강도 스캐너들이 최근 사용되었다. 그러나, RF 여기 장(B1 +)의 크기의 공간적 변이가 예컨대 7 테슬라의 주 자기장 강도들에 의해 발생한다. 관심대상 구역에 걸친 여기에서의 이러한 원치 않는 비-균일성은 흔히 "중심 브라이트닝(center brightening)", "B1 + 비균질성" 또는 "숙임각 비균질성(flip angle inhomogeneity)"으로서 지칭된다.
더욱 새로운 세대의 MRI 시스템들은, 비균질성의 공간적 인버스(inverse)를 여기시킴으로써, 고 자기장들에 고유한 B1 + 비균질성을 완화시키기 위해 공간적으로 맞춤화된 여기 패턴을 갖는 RF 펄스들을 생성할 능력을 갖는다. 이들 시스템들에서, 독립적인 RF 송신 채널들, 예컨대 전신 안테나의 개별 로드들을 경유해 다수의 RF 펄스 트레인들이 병렬로 전송된다. "병렬 송신" 또는 "병렬 여기"로서 지칭되는 이러한 방법은, 멀티-엘리먼트 RF 코일 어레이의 상이한 공간적 프로파일들 사이의 변이들을 활용한다. 병렬 여기는, 유연하게 형상화된 여기 볼륨들과, SAR(specific absorption rate)에 의해 측정되는 바와 같은 조직 내 전력 디포지션(power deposition)의 최소화 및 관리를 포함하는, B1 + 비균질성의 완화를 넘는 여러 중요한 애플리케이션들을 가능케 했다.
불행하게도, 병렬 송신 시스템들에서, 하나의 채널로부터의 전력이 다른 채널들에 커플링, 즉 부분적으로 전달될 수 있다. 그러한 커플링은 다른 채널들의 펄스들의 입사 파들을 간섭한다. 또한, 커플링은, 하나의 채널로부터 다른 채널로 커플링된 전력이, 전력 증폭기들을 보호하기 위하여 소산(dissipation)을 위한 저항성 부하들로 재지향되는 한, MRI 시스템의 전력 효율성을 감소시킨다. 그러므로, 이러한 전력은 손실되고, MRI 신호를 여기시키기 위해 사용될 수 없다.
병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 행렬(decoupling matrix)들이, 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현하는 목적 함수(objective function)에 기초한 자동화된 기술을 통해 정의된다. 목적 함수는, 디커플링된 동작 조건으로부터의 디커플링 행렬의 응답의 편차들에 페널티를 줄 수 있다. 디커플링 행렬의 엘리먼트들을 최적화하기 위한 목적 함수를 최소화하기 위해 반복 프로시저가 사용된다.
일 양상에 따라, 병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법은, 상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터를 획득하는 단계, 상기 코일들의 어레이에 대한 상기 임피던스 행렬 데이터에 기초하여, 상기 코일들의 어레이 ― 여기서, 상기 코일들의 어레이는 상기 디커플링 시스템을 통해 디커플링됨 ― 에 대한 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현하는 목적 함수를 결정하는 단계, 및 프로세서를 이용하여, 상기 목적 함수를 최소화하고 상기 디커플링된 동작 조건에 이르기 위해 디커플링 행렬의 엘리먼트들을 최적화하는 반복 프로시저를 이용하여, 상기 디커플링 시스템의 임피던스들의 세트를 표현하는 상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계를 포함한다.
다른 양상에 따라, 병렬 송신 MRI 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법은, 상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터를 획득하는 단계, 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터에 기초하여, 상기 코일들의 어레이 ― 여기서, 상기 코일들의 어레이는 상기 디커플링 시스템을 통해 디커플링됨 ― 에 대한 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현하는 비용 함수를 결정하는 단계, 프로세서를 이용하여, 상기 비용 함수를 최소화하고 상기 디커플링된 동작 조건에 도달하기 위해 디커플링 행렬의 엘리먼트들을 최적화하는 반복 프로시저를 이용하여, 상기 디커플링 시스템의 임피던스들의 세트를 표현하는 상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계, 및 상기 디커플링 시스템을 상기 코일들의 어레이에 연결하는 단계 ― 상기 디커플링 시스템은, 상기 디커플링 행렬의 최적화된 엘리먼트들에 따라 구성됨 ― 를 포함한다.
또 다른 양상에 따라, 병렬 송신 MRI 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램 물건은, 컴퓨팅 시스템의 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨팅 시스템으로 하여금, 상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터를 획득하는 단계, 상기 코일들의 어레이에 대한 상기 임피던스 행렬 데이터에 기초하여, 상기 코일들의 어레이 ― 여기서, 상기 코일들의 어레이는 상기 디커플링 시스템을 통해 디커플링됨 ― 에 대한 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현하는 목적 함수를 결정하는 단계, 및 상기 목적 함수를 최소화하고 상기 디커플링된 동작 조건에 도달하기 위해 디커플링 행렬의 엘리먼트들을 최적화하는 반복 프로시저를 이용하여, 상기 디커플링 시스템의 임피던스들의 세트를 표현하는 상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계를 포함하는 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터-실행가능한 명령들을 저장하고 있는 하나 또는 그 초과의 컴퓨터-판독가능 스토리지 매체들을 포함한다.
또 다른 양상에 따라, MRI 시스템은, 병렬 송신 RF(radio frequency) 펄스를 생성하기 위한 복수의 송신기들, 상기 병렬 송신 RF 펄스를 대상에 인가하기 위해 상기 복수의 송신기들에 커플링된 코일들의 어레이, 및 상기 복수의 송신기들 및 상기 코일들의 어레이에 연결되고, 상기 코일들의 어레이에 대한 디커플링된 동작 조건에 이르기 위해 디커플링 행렬에 따라 구성된 디커플링 시스템을 포함한다. 상기 디커플링 행렬의 각각의 엘리먼트는 노드들의 각각의 쌍 사이의 임피던스를 표현하고, 각각의 노드는 송신기들 중 각각의 송신기와 연관되거나 또는 상기 코일들 중 각각의 코일과 연관되거나 어느 한 쪽이다. 상기 디커플링 행렬의 엘리먼트들은, 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터에 기초하여 비용 함수를 최소화하도록 최적화되고, 상기 비용 함수는 상기 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현한다.
도 1은 일 실시예에 따라 구성된 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 일 실시예의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따라 구성된 MRI 시스템의 병렬 송신 아키텍처를 묘사하기 위한, 도 1의 MRI 시스템의 다른 컴포넌트들 및 RF 시스템의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따라 구성된, 도 2의 병렬 송신 아키텍처의 디커플링 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 디커플링 시스템을 이용하여 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법의 흐름도이고, 상기 방법은 병렬 송신 MRI 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 행렬의 정의를 포함한다.
도 5는 도 4의 방법의 예시적 구현의 수렴 결과들을 나타내는 그래픽적인 플롯이다.
도 6은 도 3의 디커플링 시스템을 표현하는 디커플링 행렬의 개략도이다.
도 7은 도 4의 방법의 구현으로부터 야기되는 예시적 디커플링 행렬들의 그래픽적인 플롯들을 도시한다.
도 8은 도 4의 방법의 구현으로부터 야기되는 디커플링 행렬 계수들의 예시적인 특이 값(singular value)들의 그래픽적인 플롯이다.
도 9 및 도 10은 일 실시예에 따라 구성된 MRI 시스템 상에 구현된, RF 시밍(shimming) 펄스 및 2-스포크(spoke) 펄스 시퀀스들에 대한 로컬 SAR, 글로벌 SAR, 및 최대 전력의 시뮬레이션들의 그래픽적인 플롯들을 도시한다.
실시예들은 병렬 송신(pTx) MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 자동화된 구성으로 지향된다. MRI 시스템의 디커플링 시스템은 MRI 시스템의 디커플링 병렬 송신 RF(radio frequency) 어레이들에 대해 구성될 수 있다. 디커플링 시스템은 pTx MRI 시스템의 하나의 채널로부터 다른 채널들로의 전력 송신을 감소시키거나 또는 제거하기 위해 (예컨대, 전력 증폭기들과 코일들 사이에서 인터페이싱되는) 코일 어레이에 연결될 수 있다. 결과적인 개선된 전력 효율성을 이용하여, MRI 시스템은 더 낮은 동작 전력 레벨들을 가질 수 있다. 몇몇의 경우들에서, 더 낮은 동작 전력 레벨들은 더 낮은 비용의 전력 증폭기들과의 호환성을 유도할 수 있고, 동작 동안 더 낮은 전력 요구로 인해 다른 비용이 감소한다.
디커플링 시스템은 기재된 실시예들에 따라 최적화된 디커플링 행렬에 따라 구성될 수 있다. 최적화는, 송신 전력 전부(또는 거의 전부)가, 입력 신호들을 혼합시키는 것에도 불구하고, 환자로 전송되게 지향됨을 보장할 수 있다. 기재된 실시예들의 최적화 기술들은, 최적화된 디커플링 행렬에 따라 코일들에 연결된 디커플링 시스템의 임피던스 값들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇의 경우들에서, 디커플링 행렬은, 상기 디커플링 행렬의 어드미턴스 행렬(admittance matrix)을 식별함으로써 실현될 수 있고, 상기 어드미턴스 행렬은, 디커플링 행렬을 실현하는 컴포넌트들의 임피던스에 직접 관련된다.
기재된 시스템들 및 방법들은 MRI 시스템들을 구성하는데 사용하기 위한 디커플링 행렬을 결정하기 위한 최적화 프로시저를 구현한다. 최적화 프로시저는 디커플링 시스템에 대한 하나 또는 그 초과의 제약들, 예컨대 상호성(reciprocity), 수동성(passivity), 및 무손실 엘리먼트들에 기초하여 디커플링 행렬을 최적으로 선택한다. 최적화 프로시저는, 커플링된 어레이(즉, 디커플링 이전)를 표현하는 임피던스 행렬 및 제약(들)에 의해 제시되는 비-선형 문제점을 해결하도록 구성된다. 최적화 프로시저는 결과적 디커플링 행렬이 이상적인 디커플링을 달성하도록 수렴한다. 그런 다음, 결과적 디커플링 행렬은, 디커플링 행렬의 어드미턴스 네트워크에 의해서든 또는 임피던스에 의해서든 설명된, 디커플링 행렬에 따라 구성된 디커플링 시스템의 회로를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 다양한 상이한 디커플링 회로들이 디커플링 행렬에 따라 실현될 수 있거나 그리고/또는 구현될 수 있다.
기재된 실시예들에 의해 최적화된 디커플링 행렬은, MRI 시스템이 pTx 어레인지먼트에 의해 제시된 자유도들의 장점을 계속 취하도록 한다. 예컨대, 어레이의 코일들의 커플링은 예비 펄스 설계 조정들을 통해 다루어질 필요가 없다. 따라서, MRI 시스템은, 종래의 단일-채널 RF 시스템들에 대하여 다양한 자화 프로파일들을 생성하기 위해 pTx 어레인지먼트들의 증가된 유연성을 유지할 수 있다.
기재된 실시예들은, 디커플링 시스템이 특정 코일 어레이에 대해 구성되거나 또는 커스터마이징되도록 한다. 따라서, 기재된 실시예들은 코일 어레이들의 다양한 상이한 타입들 또는 설계들과 관련되어 유용할 수 있다. 기재된 실시예들은, 기재된 실시예들이 특정한 타입의 코일 어레이 또는 특정 개수의 채널들로 제한되지 않는다는 이해와 함께, 16개 채널 바디 코일과 관련되어 아래에 설명된다.
기재된 실시예들의 자동화는, 대형 또는 상당수의 어레이 엘리먼트들을 갖는 병렬 송신 시스템들에 의해 제시된 과제를 다룰 수 있다. 기재된 실시예들은, 많은 채널들을 갖는 pTx 어레이들에 대한 디커플링 행렬을 자동으로 설계하거나 또는 정의하기 위해 사용될 수 있다. 자동화는, 예컨대 래더(ladder) 네트워크 내의 많은 수의 엘리먼트들을 수동으로 튜닝해야 하는 것을 방지할 수 있다. 그러한 튜닝은, 네트워크 내의 많은 수의 엘리먼트들로부터 비롯되는 높은 감도 레벨들로 인해 특히 어려울 수 있다.
기재된 방법들 및 시스템들은, 예컨대 RF 시밍, 스포크 설계, 스파이럴 궤도 여기, 공간 선택적 여기, 균일 볼륨 여기, 작은 숙임각 근사화를 위한 공간-도메인 설계, 대형 팁(tip) 각도 펄스들의 선형 클래스, 및 최적 제어 방법들을 포함하는 다양한 상이한 펄스 시퀀스들과 함께 사용하기에 잘 맞추어진다.
이제 드로잉 도면들로 돌아가면, 도 1은 본 기재의 여러 양상들에 따라 구성된 자기 공명 이미징("MRI") 시스템(100)을 묘사한다. MRI 시스템(100)은 일반적으로 스캐너 또는 데이터 취득 유닛(102), 그리고 스캐너(102)의 동작을 지시하기 위한 제어 시스템(104)을 포함한다. 여기 동작 페이즈에서, 데이터 취득 유닛(102)은, 분극 장의 축(전통적으로, z-축)과 조직 내 핵들의 개별 자기 모멘트들 또는 스핀들을 정렬시키기 위해 대상을 주 자기장(B0)에 종속시킴으로써 자기 공명 신호를 생성한다. 또한, 주 자기장은, 자기 모멘트들로 하여금 각자의 특성 라머(Larmor) 주파수로 상기 축을 중심으로 공명하여 세차운동하도록 한다. 그런 다음, 데이터 취득 유닛(102)이 라머 주파수에 가까운 주파수를 이용하여 조직을 RF(radio frequency) 여기 펄스(B1)에 종속시켜, x-y 평면 내의 자기장이 순 정렬 모멘트(net aligned moment)(Mz)를 x-y 평면으로 또는 x-y 평면 쪽으로 재지향시키거나, 플립(flip)시키거나 또는 기울여, 순 횡단 자기 모멘트(Mxy), 소위 횡단 스핀 자화가 생성된다. 여기 페이즈는 일반적으로, 여기 펄스를, 3D 조각(slab) 또는 비교적 얇은 2D 슬라이스와 같은, 대상 내의 특정 구역에 로컬화하도록 맞춤화된다. 후속하는 취득 동작 페이즈에서, 데이터 취득 유닛(102)은, 3D 조각에 대해 세 개의 차원들 전부에서 또는 얇은 슬라이스에 대해 평면 내에서만 로컬화된 구역을 인코딩한다. 이미징될 구역은 측정 주기들의 시퀀스에 의해 스캐닝될 수 있고, 여기서 자기장 구배들(Gx, Gy, 및 Gz)은 사용되는 특정한 로컬화 방법에 따라 가변한다. 맞춤화된 RF 펄스들이 여기들을 로컬화하기 위해 사용될 수 있다.
제어 시스템(104)은, 하나 또는 그 초과의 출력 인터페이스들(112)(예컨대, 디스플레이 인터페이스들)과 하나 또는 그 초과의 입력 인터페이스들(예컨대, 키보드)(114)을 갖는 워크스테이션(110)을 포함한다. 워크스테이션(110)은, 상업적으로 이용가능한 운영체제를 실행시키는 상업적으로 이용가능한 프로그램가능 머신일 수 있는 컴퓨터(또는 그 프로세서)(116)를 포함한다. 워크스테이션(110)은, 스캔 시퀀스들이 제어 시스템(104) 및 MRI 시스템(100)으로 들어가거나 또는 그렇지 않으면 제어 시스템(104) 및 MRI 시스템(100)에 대해 정의되는 것을 가능케 하는 오퍼레이터 인터페이스를 제공한다. 워크스테이션(110)은, 본 예에서, 펄스 시퀀스 서버(118), 데이터 취득 서버(120), 데이터 프로세싱 서버(122), 및 데이터 스토어 서버(124)를 포함하는 다수의 서버들에 커플링될 수 있다. 워크스테이션(110) 및 서버들(118, 120, 122 및 124)은 임의의 원하는 통신 기술, 프로토콜, 또는 표준을 통해 서로 통신할 수 있다. 서버들(118, 120, 122, 및 124)은, 워크스테이션(110)과 같은 단일 워크스테이션에 의해 제공되는 각각의 서비스들에 대응할 수 있다. 제어 시스템(104)의 컴포넌트들은 데이터 버스 또는 네트워크(미도시)를 통해 서로 커플링될 수 있고, 도시된 바와 같이 각각의 전용 통신선들을 통해 연결될 필요가 없다. 제어 시스템(104)의 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과는 서비스 유닛으로서, 모듈로서, 또는 공통 물리적 머신 또는 다른 디바이스에 의해 구현된 다른 유닛으로서 구현될 수 있다. 부가적이거나, 상이하거나, 또는 더 적은 개수의 컴포넌트들이 제공될 수 있는데, 예컨대 두 개 또는 그 초과의 서버들이 결합되거나 또는 워크스테이션 기능이 서버 상에 제공되거나 또는 그 반대로 된다.
펄스 시퀀스 서버(118)는, 구배 시스템(126) 및 무선 주파수("RF") 시스템(128)을 동작시키기 위해 워크스테이션(110)으로부터 다운로딩되는 명령들에 응답하여 기능한다. RF 펄스들 및 구배들을 표시하는 데이터를 포함하는 스캔 시퀀스들이 펄스 시퀀스 서버(118)의 라이브러리 또는 다른 메모리, 또는 제어 시스템(104)의 다른 컴포넌트 내에 저장될 수 있다. 규정된 스캔을 수행하기 위한 구배 파형들이 생성되고 구배 시스템(126)에 인가되고, 상기 구배 시스템(126)은 MR 신호들을 포지션-인코딩하기 위해 사용되는 자기장 구배들(Gx, Gy, 및 Gz)을 생성하기 위해 구배 코일 어셈블리(130) 내의 구배 코일들을 여기시킨다. 구배 코일 어셈블리(130)는, 고리형 또는 다른 분극 자석(134) 및 전신 RF 코일 어레이(136)를 포함하는 자석 어셈블리(132)의 일부를 형성한다. 몇몇의 경우들에서, 전신 RF 코일 어레이(136)는 소위 버드케이지 안테나의 형태로 구성되고 다수의 개별 안테나 로드들을 가지며, 상기 다수의 개별 안테나 로드들은 환자 터널에 평행하게 이어지고 환자 터널 둘레에 원주 어레인지먼트로 균일하게 분포된다. 개별 안테나 로드들은 버드케이지 안테나의 하나의 단부에서 링 형상으로 서로 용량성으로 커플링될 수 있다. 예시적 버드케이지 안테나의 묘사가 미국 특허 공개공보 번호 2010/0327868("SAR Calculation for Multichannel MR Transmission Systems")에서 도시 및 설명되고, 그 전체 기재가 인용에 의해 포함된다.
RF 여기 파형들이 RF 시스템(128)에 의해 RF 코일 어레이(136)에 인가되어, 선택된 자기 공명 펄스 시퀀스가 수행된다. RF 코일 어레이(136) 또는 별도의 로컬 코일(미도시)에 의해 검출된 응답 MR 신호들이 RF 시스템(128)에 의해 수신되고, 펄스 시퀀스 서버(118)의 지시 하에서 증폭되고, 복조되고, 필터링되고 디지털화된다. RF 시스템(128)은 MR 펄스 시퀀스들 내에 사용되는 매우 다양한 RF 펄스들을 생성하기 위한 RF 송신기를 포함한다. RF 송신기는, 원하는 주파수, 페이즈 및 펄스 진폭 파형의 RF 펄스들을 생성하기 위해 펄스 시퀀스 서버(118)로부터의 지시 및 선택된 스캔 시퀀스에 응답한다. 생성된 RF 펄스들은 전신 RF 코일 어레이(136) 또는 하나 또는 그 초과의 로컬 코일들 또는 코일 어레이들에 인가될 수 있다. 아래에 설명되는 바와 같이, RF 송신기는, 각각의 송신 채널에 의해 생성되는 RF B1 + 장들의 중첩을 통해 형성되는 RF 펄스들을 생성하기 위해 복수의 송신 채널들을 포함한다.
또한, RF 시스템(128)은 하나 또는 그 초과의 RF 수신기 채널들을 포함한다. 각각의 RF 수신기 채널은 RF 증폭기를 포함하고, 상기 RF 증폭기는 상기 RF 증폭기가 연결된 코일에 의해 수신된 MR 신호를 증폭시킨다. 또한, 각각의 수신기는 검출기를 포함할 수 있고, 상기 검출기는 수신된 MR 신호의 동상(in-phase)(I) 및 직교(quadrature)(Q) 컴포넌트들을 수집하고 디지털화한다.
펄스 시퀀스 서버(118)는 생리학적 취득 제어기(138)로부터 환자 데이터를 수신할 수 있다. 제어기(138)는 환자에 연결된 다수의 상이한 센서들로부터의 신호들, 예컨대 전극들로부터의 ECG 신호들 또는 벨로즈(bellows)로부터의 호흡 신호들을 수신한다. 그러한 신호들은 통상적으로, 대상의 호흡 또는 심장 박동을 이용한 스캔 시퀀스의 구현을 동기화하거나 또는 "게이트로 제어(gating)"하기 위해 펄스 시퀀스 서버(118)에 의해 사용된다.
또한, 펄스 시퀀스 서버(118)는 스캔 룸 인터페이스 회로(140)에 연결되고, 상기 스캔 룸 인터페이스 회로(140)는 자석 시스템 그리고 환자 또는 대상의 조건과 연관된 다양한 센서들로부터 신호들을 수신한다. 또한, 스캔 룸 인터페이스 회로(140)를 통해, 대상 포지셔닝 시스템(142)이 스캔 시퀀스 동안 대상을 원하는 포지션들로 이동시키기 위한 커맨드들을 수신한다. 대상 포지셔닝 시스템(142)은, 침대 및 그에 따라 대상을 원하는 포지션으로 구동시키는 하나 또는 그 초과의 모터들(미도시)에 지시할 수 있다.
RF 시스템(128)에 의해 생성된 디지털화된 MR 신호 샘플들은 데이터 취득 서버(120)에 의해 수신된다. 데이터 취득 서버(120)는, 실시간 MR 데이터를 수신하고 데이터 오버런에 의해 어떠한 데이터도 손실되지 않도록 버퍼 스토리지를 제공하기 위해, 워크스테이션(110)으로부터 다운로딩된 명령들에 응답하여 동작한다. 몇몇의 스캔 시퀀스들에서, 데이터 취득 서버(120)는 취득된 MR 데이터를 데이터 프로세서 서버(122)에 전달한다. 스캔의 추가 수행(performance)을 제어하기 위해 취득된 MR 데이터로부터 도출된 정보를 요구하는 스캔들에서, 데이터 취득 서버(120)는 그러한 정보를 생성하고 상기 정보를 펄스 시퀀스 서버(118)에 전달하도록 프로그래밍될 수 있다. 예컨대, 보정 또는 다른 프리-스캔들 동안, MR 데이터가 취득되고, 펄스 시퀀스 서버(118)에 의해 수행되는 펄스 시퀀스를 보정하기 위해 사용된다. 보정 데이터는, 전술된 서버들 또는 다른 디바이스들 중 임의의 것의 메모리 또는 스토리지 디바이스 또는 다른 유닛, 전술된 서버들 또는 다른 디바이스들 중 임의의 것과 연관된 메모리 또는 스토리지 디바이스 또는 다른 유닛, 또는 전술된 서버들 또는 다른 디바이스들 중 임의의 것과 통신하는 메모리 또는 스토리지 디바이스 또는 다른 유닛 내에 저장될 수 있다. 또한, 내비게이터 신호들이 스캔 동안에 취득될 수 있고, RF 또는 구배 시스템 동작 파라미터들을 조정하기 위해 사용될 수 있거나 또는 k-공간이 샘플링되는 뷰 오더(view order)를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 데이터 취득 서버(120)는 MRA(magnetic resonance angiography) 스캔에서 조영제의 도달을 검출하기 위해 사용되는 MR 신호들을 프로세싱하기 위해 사용될 수 있다. 이들 예들 전부에서, 데이터 취득 서버(120)는 MR 데이터를 취득할 수 있고, 스캔을 제어하기 위해 사용되는 정보를 생성하기 위해 상기 MR 데이터를 실시간으로 프로세싱할 수 있다.
데이터 프로세싱 서버(122)는 데이터 취득 서버(120)로부터 MR 데이터를 수신하고, 워크스테이션(110)으로부터 다운로딩된 명령들에 따라 MR 데이터를 프로세싱한다. 그러한 프로세싱은 예컨대, 2차원 또는 3차원 이미지들을 생성하기 위한 로우(raw) k-공간 MR 데이터의 푸리에 변환, 재구성된 이미지에 필터들의 적용, 취득된 MR 데이터의 역-투사(back-projection) 이미지 재구성의 수행, 기능적 MR 이미지들의 계산, 운동 또는 흐름 이미지들의 계산, 세그멘테이션, 렌더링, 또는 다른 시각화 프로세스들을 포함할 수 있다.
데이터 프로세싱 서버(122)에 의해 재구성된 이미지들은 스토리지 및/또는 디스플레이를 위해 워크스테이션(110)에 다시 전달된다. 실시간 이미지들이 데이터베이스 메모리 캐시(미도시) 내에 저장될 수 있고, 상기 데이터베이스 메모리 캐시로부터 실시간 이미지들이, 주치의인 의사들 또는 다른 오퍼레이터들에 의한 사용을 위해 자석 어셈블리(132) 근처에 위치될 수 있는 디스플레이(112) 또는 보조 단말 또는 콘솔(144)에 출력될 수 있다. 배치(batch) 모드 이미지들 또는 선택된 실시간 이미지들은, 임의의 원하는 스토리지 매체를 포함할 수 있는 대용량 스토리지 디바이스(146) 상의 데이터베이스 내에 저장된다. 그러한 이미지들이 재구성되었고 스토리지에 전달되었을 때, 데이터 프로세싱 서버(122)는 워크스테이션(110)을 통해 데이터 스토어 서버(124)에 통지한다. 워크스테이션(110)은, 이미지들을 아카이빙(archiving)하거나, 필름들을 생성하거나, 또는 네트워크를 통해 다른 설비들에 이미지들을 전송하기 위해 오퍼레이터에 의해 사용될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, RF 시스템(128)과 시스템(100)의 다른 컴포넌트들이 더욱 상세히 도시된다. 전신 코일 어레이(136)는 일반적으로, 원하는 RF 여기장(field-of-excitation)을 생성하기 위해 복수의 RF 송신기들(200)에 의해 별도로 구동될 수 있는 복수의 코일 엘리먼트들을 포함한다. 각각의 RF 송신기(200)는, 중첩될 때 복합 RF 신호를 집합적으로 정의하는 채널들의 어레이 중 하나를 형성한다. 또한, 코일 어레이(136)는 복수의 수신 채널들(202)과 함께 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 부가하여, 다른 전신 RF 코일 어레이(미도시) 또는 다른 로컬 RF 코일이 MR 신호들을 취득하는데 사용될 수 있다. 다양한 상이한 코일 어레이 구조물들이 도 1의 시스템(100)의 일부로서 사용될 수 있다.
RF 시스템(126)은 송신기들(200)의 세트를 포함하고, 상기 송신기들(200) 각각은 개별적인, 선택된 RF 여기장을 생성한다. 이러한 RF 여기장의 베이스 주파수 또는 캐리어 주파수는 주파수 합성기(204)의 제어 하에서 생성되고, 상기 주파수 합성기(204)는 펄스 시퀀스 서버(118)로부터 디지털 제어 신호들의 세트를 수신한다. 이들 제어 신호들은, 출력부(206)에 생성될 수 있는 RF 캐리어 신호의 주파수 및 페이즈를 표현하는 데이터를 포함할 수 있다. RF 캐리어는 각각의 송신기(200) 내의 변조기 및 업 컨버터(208)에 인가되고, 여기서 그 진폭은 펄스 시퀀스 서버(118)로부터 또한 수신된 신호에 응답하여 변조된다. 신호는, 생성될 RF 여기 펄스의 엔벨로프를 정의하고, 저장된 디지털 값들의 시리즈를 순차적으로 판독함으로써 생성된다. 이들 저장된 디지털 값들은, 임의의 원하는 RF 펄스 엔벨로프가 각각의 송신기(200)에 의해 생성되도록 하기 위해 변경될 수 있다.
출력부(210)에 생성된 RF 여기 펄스의 크기는 각각의 송신기(200) 내의 여자기 감쇠기 회로(212)에 의해 감쇠된다. 각각의 감쇠기 회로(212)는 펄스 시퀀스 서버(118)로부터 디지털 커맨드를 수신한다. 감쇠된 RF 여기 펄스들은 각각의 송신기(200) 내의 전력 증폭기(214)에 인가된다. 전력 증폭기들(214)은, 송/수신 스위치들(216)의 세트 상의 각각의 송신 입력부들에 연결되는 전류원 디바이스들이다. 이러한 예에서, 원하는 개수(N)(예컨대, 16개)의 송신기들(200)이 사용되고, 대응하는 개수(N)의 송/수신 스위치들(216)을 통해 RF 코일 어레이(136) 내의 대응하는 개수(N)의 코일 엘리먼트들에 연결된다. 다른 송신기 어레인지먼트들이 사용될 수 있다.
대상에 의해 생성된 신호는 코일 어레이(200)에 의해 픽업되고, 수신 채널들(202)의 세트의 입력부들에 인가된다. 각각의 수신기 채널(202) 내의 전치-증폭기(218)는, 펄스 시퀀스 서버(118)(도 1)로부터 수신된 디지털 감쇠 신호에 의해 결정된 양만큼 신호를 증폭시킨다. 수신된 신호는 라머 주파수로 있거나 또는 라머 주파수 근처에 있고, 이러한 고주파수 신호는 다운 컨버터(220)에 의해 2-단계 프로세스로 다운 컨버팅되고, 상기 다운 컨버터(220)는 처음으로 NMR 신호를 라인(206) 상의 캐리어 신호와 믹싱(mixing)하고 그런 다음 결과적인 차이 신호를 라인(222) 상의 기준 신호와 믹싱한다. 다운 컨버터 NMR 신호는 아날로그-투-디지털("A/D") 컨버터(224)의 입력부에 인가되고, 상기 아날로그-투-디지털("A/D") 컨버터(224)는 아날로그 신호를 샘플링 및 디지털화하고 그것을 디지털 검출기 및 신호 프로세서(226)에 인가한다. 디지털 검출기 및 신호 프로세서(226)는 수신된 신호에 대응하는 16-비트 동상(I) 값들 및 16-비트 직교(Q) 값들을 생성하지만, 다른 포맷들이 사용될 수 있다. 수신된 신호의 디지털화된 I 및 Q 값들의 결과적인 스트림이 데이터 취득 서버(120)(도 1)에 출력된다. 기준 신호 뿐만 아니라 A/D 컨버터(224)에 인가된 샘플링 신호는 기준 주파수 생성기(228)에 의해 생성된다.
송/수신 스위치들(216)은, RF 장이 생성될, 펄스 시퀀스의 해당 부분들 동안, N개 송신기들(200)을 코일 어레이(136) 내의 N개 코일 엘리먼트들에 연결시키기 위해, 펄스 시퀀스 서버(118)(도 1)에 의해 제어되고 지시받는다. 각각의 송신기(200)는, N개 코일 엘리먼트들 각각에서 원하는 진폭, 주파수, 페이즈, 및 엔벨로프의 RF 장을 생성하기 위해, 펄스 시퀀스 서버(118)(도 1)에 의해 별도로 제어된다. N개 코일 엘리먼트들의 결합된 RF 장들은 프로시저의 이미징 페이즈 동안 대상 내의 관심대상 구역 전체에 걸쳐 규정된 B1 장을 생성한다.
B1 장이 생성되지 않을 때, 펄스 시퀀스 서버(118)는 N개 수신 채널들 각각을 각각의 N개 코일 엘리먼트들에 연결시키도록 송/수신 스위치들(216)에게 지시한다. 대상 내의 여기된 스핀들에 의해 생성된 신호들이 위에서 설명된 바와 같이 픽업되고 별도로 프로세싱된다.
서큘레이터(circulator)들(230)이 각각의 송신 채널에 포함될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 각각의 송신 채널은 전력 증폭기(214)와 송/수신 스위치(216) 사이에 연결된 서큘레이터들(230) 중 각각의 서큘레이터를 포함한다. 서큘레이터들(230)은, 코일 어레이(136)로부터 다시 반사되거나 또는 다른 채널들 중 하나의 채널로부터 커플링된 전력으로부터 전력 증폭기들(214)을 보호하는 것을 지시받는다. 각각의 서큘레이터(230)는, 소산을 위해, 그러한 반사되거나 또는 커플링된 전력을 접지된, 저항성 부하(232)로 리다이렉트하도록 구성된다.
RF 시스템(128)은 코일 어레이(136)의 코일들 사이의 유도성 및 저항성 커플링을 제거하거나 또는 감소시키기 위해 디커플링 시스템(234)을 포함한다. 디커플링 시스템(234)은 코일 어레이(136) 및 송신기들(200)에 커플링된다. 도 2에 도시된 예에서, 디커플링 시스템(234)은, 몇몇의 실시예들에서 디커플링 시스템(234)이 RF 시스템(128)의 송수신 채널들 둘 다를 코일 어레이(136)에 연결시킬 수 있다는 가능성을 반영하기 위해, 송/수신 스위치들(216)과 코일 어레이(136) 사이에 배치된다. 예컨대, 디커플링 시스템(234)이 송신 채널들만을 코일 어레이(136)에 연결시키는 것들을 포함하는, 다른 연결 어레인지먼트들이 사용될 수 있다. 디커플링 시스템(234)에 의해 제공되는 코일 어레이(136)의 디커플링에도 불구하고, 서큘레이터들(230)은 송신기들(200) 및 그 전력 증폭기들(214)에 부가의 보호를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
디커플링 시스템(234)은 디커플링 행렬에 따라 코일 어레이(136)에 대한 디커플링된 동작 조건에 이르도록 구성된다. 디커플링 행렬의 각각의 엘리먼트는 노드들의 각각의 쌍 사이의 임피던스를 표현하고, 각각의 노드는 송신기들(200) 중 각각의 송신기 또는 코일 어레이(136)의 코일들 중 각각의 코일 중 어느 한 쪽과 연관된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 디커플링 행렬의 엘리먼트들은, 디커플링 시스템(234) 없이 코일 어레이(136)에 대한 임피던스 행렬 데이터에 기초하여, 목적 함수(예컨대, 비용 함수)를 최소화하도록 최적화된다. 목적 함수는 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현한다.
몇몇의 경우들에서, 디커플링 시스템(234)은 리액티브 엘리먼트들(예컨대, 커패시터들)의 세트를 포함한다. 리액티브 엘리먼트들은 노드들 사이의 네트워크에서 배열된다. 예컨대, 각각의 리액티브 엘리먼트는 송신기들(200) 및 코일 어레이(136)와 연관된 노드들의 각각의 쌍에 연결된다. 몇몇의 실시예들에서, 각각의 리액티브 엘리먼트는 디커플링 행렬로부터 도출된 어드미턴스 행렬의 각각의 엘리먼트에 따라 구성된다.
도 3은 일 실시예에 따른 디커플링 시스템(234)을 더욱 상세히 묘사한다. 디커플링 시스템(234)은 N개 채널들(예컨대, 16개 채널들)을 코일 어레이(136) 내의 동일한 개수의 코일들에 커플링시킨다. 각각의 채널은 송신기들(200) 중 각각의 송신기를 갖는다. 각각의 송신기(200)는 전압원(또는 발전기) 및 임피던스(Zg)(예컨대, 50 오옴)로서 표현된다. 채널들 사이의 어떠한 커플링도 없이, 코일 어레이(136)의 각각의 개별 코일이 임피던스들(Zg) 중 각각의 임피던스에만 커플링될 것이다. 디커플링 시스템(234)은 아래에서 설명되는 바와 같이 그러한 커플링을 제거하도록 구성될 수 있다.
디커플링 시스템(234)은, 총 2N개 포트들에 대해, 입력 측 상의 노드들에 대한 N개 포트들과 출력 측 상의 노드들에 대한 N개 포트들을 갖는다. 디커플링 시스템(234)은 2N개 포트 네트워크로서 구성된다. 이러한 예에서, 노드 1 내지 노드 n은 입력 측 상에 있고, 노드 n+1 내지 노드 2n은 출력 측 상에 있다. 네트워크는 각각의 노드를 모든 각각의 다른 노드에 커플링시키는 각각의 임피던스들(또는 어드미턴스들)을 포함한다. 노드가 또한, 예컨대 자기-임피던스(또는 자기-어드미턴스)를 통해 자신에 연결될 수 있다. 따라서, 네트워크는 2N×2N 디커플링 행렬에 따라 구성될 수 있다.
디커플링 행렬은 디커플링 조건에 따라 구성된다. 디커플링 조건은 코일 어레이(136)가 완전히 디커플링되는 조건을 표현한다. 디커플링 조건은 송신기들(200)의 임피던스들에 대응하는 타겟 임피던스 행렬(Zout)로서 표현될 수 있다. 따라서, 타겟 임피던스 행렬(Zout)은 소스 측에 있는 디커플링 네트워크의 결과적인 출력 임피던스에 대응한다. 따라서, 타겟 임피던스 행렬(Zout)은 대각선을 따라서 값들(Zg)을 갖는 대각선 행렬이다(예컨대, diag(50 오옴)).
{Z11, Z12, Z21, Z22}로서 표현되는 디커플링 행렬(Zc)의 알려지지 않은 임피던스를 이용하여, 디커플링 조건(및 디커플링 행렬의 대각화)이 다음과 같이 표현될 수 있고: Zout=Z11-Z12(Z22+Z)-1Z21, 여기서 Z는 디커플링(즉, 유도성 커플링을 갖는 코일 어레이(136)가 제거되거나 또는 감소됨) 이전 코일 어레이(136)의 임피던스를 표현하는 행렬이다. 코일 어레이(136) 내의 각각의 코일과 코일 어레이(136) 내의 모든 각각의 다른 코일 사이의 커플링은 N×N 행렬로서 표현될 수 있다. 코일 어레이(136)의 커플링으로 인해, 행렬(Z)은 디커플링된 채널들을 표현하는 대각선 행렬로부터 크게 벗어날 수 있고, 이때 임의의 개수의 복소수 엘리먼트들이 대각선을 벗어난다.
디커플링 조건을 이용하여, 디커플링 행렬(Zc)이 코일 어레이(136)의 임피던스(Z)에 기초하여 결정된다. 따라서, 결과적인 디커플링 시스템(234)이 주어진 코일 어레이에 대해 커스터마이징될 수 있다.
알려지지 않은 임피던스(Zc)는 4 블록 또는 컴포넌트 구조를 포함한다. 블록(Z11)은 입력 노드들 사이의 임피던스들(또는 어드미턴스들)을 표현한다. 블록들(Z12 및 Z21)은 입력 노드들과 출력 노드들 사이의 임피던스들(또는 어드미턴스들)을 표현한다. 몇몇의 실시예들에서, 디커플링 행렬은, 아래에서 설명되는 바와 같이, 대칭 조건에 따라 구성될 수 있다. 블록(Z22)은 출력 노드들 사이의 임피던스들(또는 어드미턴스들)을 표현한다. 행렬(Zc)의 대각선은 입력들 자체들과 출력들 자체들 사이의 임피던스들(또는 어드미턴스들)에 대응한다.
그런 다음, 디커플링 행렬(Zc)이, 디커플링 조건에 부가하여, 하나 또는 그 초과의 조건들 또는 제약들에 따라 정의되거나 또는 결정된다. 예컨대, 하나의 조건은, 디커플링 시스템(234)이 리액티브 컴포넌트들(즉, 패시브 및 비-저항성 회로 컴포넌트들)만을 포함함을 특정하는 무손실 조건일 수 있다. 패시브 상호 네트워크들에 대한 다른 예시적 조건은, 디커플링 행렬이 대칭적이어서, Z12=Z21 T, Z11=Z11 T, 그리고 Z22=Z22 T라는 것일 수 있다. 부가의, 더 적은 개수의, 또는 대안적인 조건들이 특정될 수 있다. 예컨대, 몇몇의 실시예들에서, 디커플링 시스템(234)은 하나 또는 그 초과의 액티브 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 다른 조건들은 컴포넌트들의 성질(예컨대, 집중된(lumped) 또는 분산된(distributed)) 및/또는 컴포넌트들의 개수 또는 네트워크의 복잡성, 또는 실제 구현에서 결함들에 대한 디커플링 조건의 강인성(robustness)에 관한 것일 수 있다.
디커플링 및 다른 조건들에 따라 디커플링 행렬(Zc)을 결정하기 위해, 목적 함수를 최소화하기 위한 최적화 프로시저가 구현된다. 목적 함수는 타겟 임피던스 행렬(예컨대, 50 오옴 대각선 행렬)로부터의 편차에 기초한 최소 자승 비용 함수를 포함할 수 있다. 비용 함수는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pat00001
. 행렬(Zu)은 타겟 임피던스 행렬(예컨대, 50 오옴 대각선 행렬)을 표현한다. 최소 자승 비용 함수는 또한 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pat00002
여기서, x는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pat00003
최적화 프로시저는, 디커플링 조건을 충족하는 디커플링 행렬을 숫자상으로 결정하거나 또는 정의하기 위해 비-선형 최적화 솔버(solver)를 구현할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 최적화 프로시저를 지원하기 위해 비용 함수의 야코비안(Jacobian)이 컴퓨팅된다. 야코비안은 아래와 같이 표현될 수 있다:
Figure pat00004
그리고, 비용 함수(f) 면에서 아래와 같다:
Figure pat00005
그런 다음, 비-선형 최적화 솔버는 비용 함수를 최소화하는 디커플링 행렬(Zc)을 결정할 수 있다. 다양한 상이한 최적화 솔버들이 사용될 수 있다.
그런 다음, 결과적인 디커플링 행렬은, 디커플링 시스템(234)의 임피던스(또는 어드미턴스) 네트워크를 구성시키기 위해 사용될 수 있다. 디커플링 시스템(234)은 주어진 코일 어레이에 대해 커스터마이징된다. 도 3에 도시된 바와 같이 디커플링 시스템(234)을 송신기들(200) 및 코일 어레이(136)에 연결시키는 것은, 송신기들(200)에 의해 보여지는 임피던스 네트워크를 대각화하여, 이로써 코일 어레이(136)에 의해 제시되는 커플링이 제거된다.
도 4는 병렬 송신 MRI 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법을 묘사한다. 상기 방법은, 디커플링 시스템의 디커플링 행렬, 예컨대 위에서 설명된 디커플링 행렬을 결정하거나 또는 정의한다.
상기 방법은 컴퓨터-구현된다. 예컨대, 상기 방법은 워크스테이션(110)(도 1)에 의해 구현될 수 있다. 따라서, 상기 방법의 하나 또는 그 초과의 동작들은 프로세서(116)(도 1)를 이용하여 구현될 수 있다. 다른 워크스테이션들, 컴퓨터들, 또는 다른 컴퓨팅 시스템들이 사용될 수 있다. 상기 방법을 구현하기 위한 그러한 컴퓨팅 시스템들의 프로세서(들)에 의해 실행될 컴퓨터-실행가능한 명령들은 하나 또는 그 초과의 컴퓨터-판독가능 스토리지 매체들 상에 저장될 수 있다. 예컨대, 그러한 명령들은 워크스테이션(110)의 메모리 및/또는 스토리지 디바이스, 데이터 스토어 서버(124)(도 1), 또는 임의의 다른 메모리 및/또는 스토리지 디바이스 내에 저장될 수 있다.
동작들의 순서는 가변할 수 있다. 예컨대, 하나 또는 그 초과의 솔루션 제약들 또는 조건들(예컨대, 무손실 컴포넌트들)이 처음에 획득될 수 있거나, 정의될 수 있거나, 또는 특정될 수 있다. 부가의, 더 적은 개수의, 또는 대안적인 동작들이 구현될 수 있다. 예컨대, 솔루션 제약들 중 하나 또는 그 초과가 미리정의될 수 있다.
상기 방법은 동작(400)에서 시작할 수 있고, 동작(400)에서, 디커플링 시스템 없이 주어진 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터(예컨대, 위에서 설명된 임피던스 행렬(Z))가 수신되거나, 액세스되거나, 또는 다른 방식으로 획득된다. 몇몇의 실시예들에서, 임피던스 행렬 데이터는, 동작(402)에서, 어레이에 대한 커플링 측정 데이터로부터 결정될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 시뮬레이션들 또는 다른 측정들이 수행될 수 있다. 다른 경우들에서, 임피던스 행렬 데이터는 데이터 스토어로부터 액세스될 수 있다.
하나 또는 그 초과의 솔루션 제약들 또는 조건들은 동작(404)에서 정의될 수 있거나 또는 다른 방식으로 획득될 수 있다. 예컨대, 제약들은 디커플링 시스템이 무손실 컴포넌트들만 및/또는 패시브 컴포넌트들만을 포함함을 특정할 수 있다. 다른 제약들은 위에서 설명된 바와 같이 디커플링 행렬 대칭성으로 지향될 수 있다. 솔루션 제약들의 개수 및 성질은 위에서 설명된 바와 같이 가변할 수 있다. 몇몇의 경우들에서, (디커플링 조건 이외의) 어떠한 제약들도 특정되지 않는다.
동작(406)에서, 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터에 기초하여 목적 함수가 결정된다. 목적 함수는 코일들의 어레이 ― 여기서, 상기 코일들은 디커플링 시스템을 통해 디커플링됨 ― 에 대한 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현한다. 목적 함수는 디커플링 동작 조건에서 코일들의 어레이를 표현하는 타겟 임피던스 행렬과 디커플링 행렬 사이의 차이에 기초한 최소 자승 비용 함수를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 목적 함수는 또한 솔루션 제약(들)에 따라 결정된다.
그런 다음, 동작(408)에서 프로세서를 이용하여 자동화된 방식으로 디커플링 행렬이 결정되거나 또는 정의된다. 디커플링 행렬은 디커플링 시스템의 임피던스들의 세트를 표현한다. 디커플링 행렬의 각각의 엘리먼트는 코일들의 어레이와 연관된 노드들의 각각의 쌍 사이의 임피던스를 표현할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 디커플링 행렬은, 목적 함수를 최소화하고 디커플링된 동작 조건에 도달하기 위해 디커플링 행렬의 엘리먼트들을 최적화하는 반복 프로시저의 구현을 통해 정의된다. 반복 프로시저는 최적화 프로시저의 구현을 포함할 수 있다.
반복 프로시저의 처음에, 디커플링 행렬의 엘리먼트들에 대한 초기 값들이 동작(410)에서 특정될 수 있거나 또는 선택될 수 있다. 초기 값들은 랜덤하게 할당될 수 있다.
도 4의 실시예에서, 디커플링 행렬을 정의하는 단계는, 프로세서를 이용하여, 동작(412)에서 비-선형 최적화 솔버를 반복적으로 구현하는 단계를 포함한다. 임의의 비-선형 최적화 솔버가 사용될 수 있다. 목적 함수의 야코비안이 각각의 반복 동안 컴퓨팅된다. 예컨대, 반복 프로시저는 위에서 설명된 바와 같은 최소 자승 비용 함수의 컴퓨팅된 야코비안 행렬에 기초할 수 있다.
그런 다음, 주어진 코일 어레이에 대해 MRI 시스템을 구성시키기 위해 결과적인 디커플링 행렬이 사용될 수 있다. 동작(414)에서, 디커플링 시스템 회로가 디커플링 행렬에 따라 설치되거나 또는 연결된다. 디커플링 행렬이 디커플링 시스템 회로로 실현되는 방식은 가변할 수 있다. 예컨대, 몇몇의 경우들에서, 디커플링 행렬에 의해 특정된 임피던스 네트워크는 단계(416)에서 (예컨대, 행렬 역변환(matrix inversion)을 통해) 어드미턴스 행렬로 컨버팅된다. 그런 다음, 어드미턴스 행렬은, 동작(418)에서 리액티브 엘리먼트들의 연결된 네트워크를 이용하여 구현될 수 있다. 어드미턴스 행렬 내의 각각의 어드미턴스는 디커플링 시스템의 어드미턴스 네트워크 내의 각각의 어드미턴스에 대응할 수 있다.
도 5-도 10은 두 개의 행들로 분산된 16개 채널들을 갖는 pTx 3T 바디 코일과 관련되어 기재된 실시예들의 예시적 시뮬레이션의 결과들을 제시한다. Ansys 바디 모델의 조직 타입들(예컨대, 33개 타입들)을 이용하여 로딩될 때의 바디 코일의 코일들의 장들 및 주파수 응답이 (예컨대, HFSS 전자기장 시뮬레이션을 통해) 시뮬레이팅되어, 바디 코일의 임피던스 행렬이 획득되었다. 시뮬레이션 동안, 코일은 튜닝되었고(123.2㎒), 매칭되었지만(-30㏈), 디커플링되지 않았다.
도 5는 다수의 랜덤 초기 추측(guess)들이 주어질 때 최적화 프로시저의 약 150-200회 반복들에서의 수렴을 묘사하는 잔차(residual)들의 기준(norm)의 플롯을 묘사한다. 최적화 프로시저는 초기 추측에 따라 별개 솔루션들로 수렴된다. 솔루션 행렬들의 비특이성(non-uniqueness)은, 커패시턴스 및 인덕턴스 값들의 제한과 같은 부가의 조건들 또는 제약들의 사양, 및 외부 요인에 대한 솔루션 행렬의 강인성을 허용하는데에 유용할 수 있다.
약 100회 내지 약 200회 반복들 내에서 수렴된 도 5에 도시된 최적화들은 약 50초 내에서 완료되었고, 대칭 제약을 이용하여 구성되어, 이로써 대칭적 디커플링 시스템이 정의되었다. 도 5에 도시된 다른 최적화들(약 300회 또는 그 초과 반복들 내에서 수렴)은 비-대칭적 디커플링 시스템을 정의하도록 구성되었고, 약 150초 내에서 완료되었다.
도 6은 디커플링 행렬의 믹싱 계수들(S)의 표현을 묘사한다. 예컨대, 블록(S21)은 송신기들과 코일 어레이 사이의 믹싱 계수들을 포함한다. 16-채널 예에서, 믹싱 계수들은 32×32 행렬로서 표현된다. 따라서, 송신기들이 전압 벡터(x)(16개 전압들)를 생성한다면, 곱
Figure pat00006
를 이용하여 개별 코일들이 여기된다.
도 7은 최적화 프로시저로부터 야기된 디커플링 행렬들 중 두 개의 구조 및 임피던스 크기들을 도시한다. 각각의 디커플링 행렬은 Z11 블록(왼쪽 상단), Z12 블록(오른쪽 상단), Z21 블록(왼쪽 하단, 이 예에서 다른 Z12 블록), 및 Z22 블록(오른쪽 하단)을 포함한다. 디커플링 행렬의 블록들은 도 6에 도시된 믹싱 계수들에 대응한다. 디커플링 행렬의 오른쪽 하단 블록(Z22)은 본래 코일 어셈블리에 의해 정의된 특정 구조를 갖고, 여기서 모든 각각의 코일이 자신의 이웃들에 커플링된다. S12가 약 -2㏈로부터 약 -200㏈로 감소되었기 때문에, 디커플링 행렬은 숫자상으로 시뮬레이팅된 어레이에서 거의 완벽한 디커플링을 달성한다.
최적화 프로시저의 구현이 비-특이성 아웃컴(outcome)들(예컨대, 하나보다 많은 최적 디커플링 행렬)을 생성할 수 있다는 사실은 유용할 수 있는데, 그 이유는 부가의 제약들이 추가의 커스터마이제이션을 위해 특정될 수 있기 때문이다. 비-특이성 아웃컴들은 또한 견고한 최적화를 위한 기회를 제시할 수 있다.
도 8은 S21의 특이 값들이 크기가 전부 유사하고 0이 아님을 나타내는 플롯이다. 이들 값들은, 디커플링 시스템의 출력들이 퇴보하지 않음을 반영한다. 따라서, 모든 각각의 출력과 연관된 장들은 펄스 설계에 유용하도록 충분히 상이할 수 있다. 따라서, 기재된 실시예들의 디커플링 시스템들은 자유도들의 개수를 감소시키는 것을 방지할 수 있다.
도 9 및 도 10은 커플링된(즉, 넌-디커플링된) 어레이들이, 기재된 실시예들의 디커플링 시스템들에 의해 한 번 디커플링된 어레이들보다 훨씬 더 많은 전력을 소모함을 나타내기 위한 다수의 플롯들을 포함한다. 상기 플롯들은, (ⅰ) 커플링된 어레이, (ⅱ) 본 발명의 디커플링 행렬을 이용하여 디커플링된 어레이 및 (ⅲ) 시뮬레이션에서 이상적으로 디커플링된 어레이를 이용하여 인가된 RF-시밍 펄스들 및 2 스포크스(two spokes) 펄스 설계에 대응하는 L 곡선들을 나타낸다. 로컬 SAR 및 전력을 명시적으로 제한하면서, 최소-자승 펄스들이 컴퓨팅된다. 상기 플롯들은 커플링된 어레이가, 그러나 크게 증가된 전력 소모량을 비용으로 지불하면서 커플링되지 않은 어레이들과 비교하여 유사한 로컬 SAR 대 정확도(fidelity) 트레이드오프(tradeoff)를 달성할 수 있었음을 나타낸다.
도 9 및 도 10의 플롯들에서 도시된 바와 같은 디커플링 시스템을 통해 제한된 총 전력을 이용하여, 액세스될 수 있는 로컬 SAR L-곡선의 구역이 또한 필수적으로 제한된다.
이상적으로 디커플링된 어레이와 본 발명의 디커플링 행렬을 이용하여 디커플링된 어레이 사이에는 성능에 큰 차이가 없었다. 이는 또한, 디커플링 행렬이 퇴보하지 않은 믹싱된 출력들을 생성하고 그러므로 펄스 설계에 유용함(즉, 믹싱 행렬의 특이 값들이 전부 동일 크기를 가짐)을 나타낸다.
기재된 실시예들은 많은 채널들(예컨대, 8개보다 많은 채널들)을 갖는 pTx 어레이들에 대한 디커플링 행렬들을 자동으로 설계하기 위한 프레임워크를 제시한다. 기재된 실시예들은, 디커플링 시스템의 네트워크에 대해 하나 또는 그 초과의 다른 조건들 또는 제약들, 예컨대 상호성, 수동성, 및 무손실성을 강제함으로써, 디커플링 행렬을 최적으로 선택한다. 기재된 실시예들은, 거의 완벽한 디커플링을 달성하는 디커플링 행렬을 정의하도록 수렴되는 최적화 프로시저를 활용한다. 디커플링 행렬은, 예컨대 집중된 엘리먼트들을 이용하여 회로를 구현하거나 또는 실현하기 위해 사용될 수 있다. 회로는 위에서 설명된 바와 같이 어드미턴스 행렬로의 역변환(inversion)을 통해 실현될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 다양한 실시예들은 단독으로 또는 서로 결합되어 사용될 수 있다. 앞선 상세한 설명은 본 발명의 많은 가능한 구현들 중 몇몇의 구현들만을 설명했다. 이러한 이유로, 이러한 상세한 설명은 예시로서 의도되고, 제한으로서 의도되지 않는다.

Claims (23)

  1. 병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법으로서,
    상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터를 획득하는 단계;
    상기 코일들의 어레이에 대한 상기 임피던스 행렬 데이터에 기초하여, 상기 코일들의 어레이 ― 여기서, 상기 코일들은 상기 디커플링 시스템을 통해 디커플링됨 ― 에 대한 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현하는 목적 함수를 결정하는 단계; 및
    프로세서를 이용하여, 상기 목적 함수를 최소화하고 상기 디커플링된 동작 조건에 도달하기 위해 디커플링 행렬의 엘리먼트들을 최적화하는 반복 프로시저를 이용하여, 상기 디커플링 시스템의 임피던스들의 세트를 표현하는 상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계
    를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디커플링 행렬의 각각의 엘리먼트는 상기 코일들의 어레이와 연관된 노드들의 각각의 쌍 사이의 임피던스를 표현하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터를 획득하는 단계는, 상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 커플링 측정 데이터에 기초하여, 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬을 결정하는 단계를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 목적 함수는 상기 디커플링된 동작 조건에서 상기 코일들의 어레이를 표현하는 타겟 임피던스 행렬과 상기 디커플링 행렬 사이의 차이에 기초한 최소 자승 비용 함수를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계는, 상기 프로세서를 이용하여, 상기 최소 자승 비용 함수의 컴퓨팅된 야코비안(Jacobian) 행렬에 기초하여 비-선형 최적화 솔버(solver)를 반복적으로 구현하는 단계를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 최소 자승 비용 함수는 상기 디커플링된 동작 조건에 대한 복수의 제약들에 따라 결정되는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 최소 자승 비용 함수는 상기 디커플링 시스템의 임피던스의 세트가 무손실임을 특정하는 제약에 따라 결정되는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 최소 자승 비용 함수는 상기 디커플링 행렬이 대칭적임을 특정하는 제약에 따라 결정되는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계는, 상기 반복 프로시저를 구현하기 이전에 상기 디커플링 행렬의 상기 엘리먼트들의 초기 값들을 선택하는 단계를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하는 방법.
  10. 병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법으로서,
    상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터를 획득하는 단계;
    상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터에 기초하여, 상기 코일들의 어레이 ― 여기서, 상기 코일들은 상기 디커플링 시스템을 통해 디커플링됨 ― 에 대한 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현하는 비용 함수를 결정하는 단계;
    프로세서를 이용하여, 상기 비용 함수를 최소화하고 상기 디커플링된 동작 조건에 도달하기 위해 디커플링 행렬의 엘리먼트들을 최적화하는 반복 프로시저를 이용하여, 상기 디커플링 시스템의 임피던스들의 세트를 표현하는 상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계; 및
    상기 디커플링 시스템을 상기 코일들의 어레이에 연결하는 단계 ― 상기 디커플링 시스템은, 상기 디커플링 행렬의 최적화된 엘리먼트들에 따라 구성됨 ―
    를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디커플링 시스템을 연결하는 단계는, 상기 디커플링 행렬을 어드미턴스 행렬로 컨버팅하는 단계를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 디커플링 시스템은 리액티브 엘리먼트들의 세트를 포함하고;
    각각의 리액티브 엘리먼트는 상기 어드미턴스 행렬의 각각의 엘리먼트에 따라 구성되는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 디커플링 행렬의 각각의 엘리먼트는 상기 코일들의 어레이와 연관된 노드들의 각각의 쌍 사이의 임피던스를 표현하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터를 획득하는 단계는, 상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 커플링 측정 데이터에 기초하여, 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬을 결정하는 단계를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 비용 함수는 상기 디커플링된 동작 조건에서 상기 코일들의 어레이를 표현하는 타겟 임피던스 행렬과 상기 디커플링 행렬 사이의 차이에 기초한 최소 자승 비용 함수를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계는, 상기 프로세서를 이용하여, 상기 최소 자승 비용 함수의 컴퓨팅된 야코비안 행렬에 기초하여 비-선형 최적화 솔버를 반복적으로 구현하는 단계를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 최소 자승 비용 함수는 상기 커플링된 동작 조건에 대한 복수의 제약들에 따라 결정되는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 최소 자승 비용 함수는 상기 디커플링 시스템의 임피던스의 세트가 무손실임을 특정하는 제약에 따라 결정되는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 최소 자승 비용 함수는 상기 디커플링 행렬이 대칭적임을 특정하는 제약에 따라 결정되는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계는, 상기 반복 프로시저를 구현하기 이전에 상기 디커플링 행렬의 상기 엘리먼트들의 초기 값들을 선택하는 단계를 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템을 이용하여 상기 병렬 송신 MRI 시스템을 구성하는 방법.
  21. 병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램 물건으로서,
    컴퓨팅 시스템의 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨팅 시스템으로 하여금,
    상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터를 획득하는 단계;
    상기 코일들의 어레이에 대한 상기 임피던스 행렬 데이터에 기초하여, 상기 코일들의 어레이 ― 여기서, 상기 코일들의 어레이는 상기 디커플링 시스템을 통해 디커플링됨 ― 에 대한 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현하는 목적 함수를 결정하는 단계; 및
    상기 목적 함수를 최소화하고 상기 디커플링된 동작 조건에 도달하기 위해 디커플링 행렬의 엘리먼트들을 최적화하는 반복 프로시저를 이용하여, 상기 디커플링 시스템의 임피던스들의 세트를 표현하는 상기 디커플링 행렬을 정의하는 단계
    를 포함하는 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터-실행가능한 명령들을 저장하고 있는 하나 또는 그 초과의 컴퓨터-판독가능 스토리지 매체들을 포함하는,
    병렬 송신 MRI(magnetic resonance imaging) 시스템의 코일들의 어레이에 대한 디커플링 시스템의 디커플링 행렬을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램 물건.
  22. MRI(magnetic resonance imaging) 시스템으로서,
    병렬 송신 RF(radio frequency) 펄스를 생성하기 위한 복수의 송신기들;
    상기 병렬 송신 RF 펄스를 대상에 인가하기 위해 상기 복수의 송신기들에 커플링된 코일들의 어레이; 및
    상기 복수의 송신기들 및 상기 코일들의 어레이에 연결되고, 상기 코일들의 어레이에 대한 디커플링된 동작 조건에 이르기 위해 디커플링 행렬에 따라 구성된 디커플링 시스템
    을 포함하고,
    상기 디커플링 행렬의 각각의 엘리먼트는 노드들의 각각의 쌍 사이의 임피던스를 표현하고, 각각의 노드는 송신기들 중 각각의 송신기와 연관되거나 또는 상기 코일들 중 각각의 코일과 연관되거나 어느 한 쪽이고,
    상기 디커플링 행렬의 상기 엘리먼트들은, 상기 디커플링 시스템 없이 상기 코일들의 어레이에 대한 임피던스 행렬 데이터에 기초하여 비용 함수를 최소화하도록 최적화되고, 상기 비용 함수는 상기 디커플링된 동작 조건으로부터의 편차를 표현하는,
    MRI(magnetic resonance imaging) 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 디커플링 시스템은 리액티브 엘리먼트들의 세트를 포함하고;
    각각의 리액티브 엘리먼트는 상기 복수의 송신기들 및 상기 코일들의 어레이와 연관된 노드들의 각각의 쌍에 연결되고;
    각각의 리액티브 엘리먼트는 상기 디커플링 행렬로부터 도출된 어드미턴스 행렬의 각각의 엘리먼트에 따라 구성되는,
    MRI(magnetic resonance imaging) 시스템.
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