KR20170048560A - 낮은 필드 자기 공명 이미징 방법들 및 장치 - Google Patents

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조나단 엠 로드버그
매튜 스캇 로젠
그레고리 엘 챠바트
윌리엄 제이 밀레스키
토드 리릭
마이클 스티븐 풀
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하이퍼파인 리서치, 인크.
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Abstract

일부 양태들에 따르면, 라미네이트 패널이 제공된다. 라미네이트 패널은 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI)에서의 이용을 위한 적당한 B0 필드에 기여하도록 구성된 B0 코일의 적어도 부분을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 비-전도성 층 및 적어도 하나의 전도성 층을 포함하는 적어도 하나의 라미네이트 층을 포함한다.

Description

낮은 필드 자기 공명 이미징 방법들 및 장치{LOW FIELD MAGNETIC RESONANCE IMAGING METHODS AND APPARATUS}
자기 공명 이미징(magnetic resonance imaging; MRI)은 다수의 응용들에 대한 중요한 이미징 양식을 제공하고, 인간 신체의 내부의 이미지들을 생성하기 위한 임상적 및 연구 설정들에서 폭넓게 사용된다. 일반론으로서, MRI는 인가된 전자기장들로부터 기인하는 상태 변경들에 응답하여 원자들에 의해 방출된 전자기파들인 자기 공명(magnetic resonance; MR) 신호들을 검출하는 것에 기초한다. 예를 들어, 핵 자기 공명(nuclear magnetic resonance; NMR) 기법들은 이미징되고 있는 객체에서의 원자들(예컨대, 인간 신체의 조직에서의 원자들)의 핵 스핀(nuclear spin)의 재정렬 또는 이완 시에 여기된 원자들의 핵들로부터 방출된 MR 신호들을 검출하는 것을 수반한다. 검출된 MR 신호들은 이미지들을 생성하기 위하여 프로세싱될 수도 있고, 이것은 의료적 응용들의 전후상황에서, 진단, 치료 및/또는 연구 목적들을 위한 신체 내의 내부 구조체들 및/또는 생물학적 프로세스들의 조사를 허용한다.
MRI는 다른 양식들의 안전 우려들 없이(예컨대, 대상자를 이온화 방사선, 예컨대, x-선들에 노출할 필요 없이, 또는 방사성 재료를 신체에 도입하지 않으면서) 상대적으로 높은 해상도(resolution) 및 콘트라스트(contrast)를 가지는 비-침습적(non-invasive) 이미지들을 생성하기 위한 능력으로 인해 생물학적 이미징을 위한 매력적인 이미징 양식을 제공한다. 추가적으로, MRI는 다른 이미징 양식들이 만족스럽게 이미징할 수 없는 대상물을 이미징하기 위하여 활용될 수 있는 연약한 조직 콘트라스트를 제공하기 위하여 특히 적합하다. 또한, MR 기법들은 다른 양식들이 취득할 수 없는 구조체들 및/또는 생물학적 프로세스들에 대한 정보를 포착(capture)할 수 있다. 그러나, 주어진 이미징 응용을 위하여, 장비의 상대적으로 높은 비용, 제한된 이용가능성(예컨대, 임상적 MRI 스캐너들에 대한 접근을 얻음에 있어서의 어려움 및 비용), 이미지 취득 프로세스의 길이 등을 포함할 수도 있는 기존의 MRI 기법들에 대한 다수의 단점들이 있다.
임상적 MRI에 있어서의 추세는 스캔 시간, 이미지 해상도, 및 이미지 콘트라스트 중의 하나 이상을 개선시키기 위하여 MRI 스캐너들의 필드 강도(field strength)를 증가시켜 왔고, 이것은 궁극적으로, MRI 이미징의 비용들을 끌어올린다. 막대한 다수의 설치된 MRI 스캐너들은 스캐너의 주 자기장(main magnetic field) B0의 필드 강도를 지칭하는 적어도 1.5 또는 3 테슬라(tesla)(T)를 이용하여 동작한다. 임상적 MRI 스캐너의 대략적인 비용 추정치는 대략 테슬라 당 백만 달러이고, 이것은 실질적인 동작, 서비스, 및 이러한 MRI 스캐너들을 동작시킴에 있어서 수반된 유지보수 비용들을 심지어 고려하지 않는다.
추가적으로, 기존의 높은-필드(high-field) MRI 시스템들은 전형적으로, 대상자(예컨대, 환자)가 이미징되는 강한 균일한 정적 자기장(B0)을 생성하기 위하여 큰 초전도 자석들 및 연관된 전자기기들을 요구한다. 초전도 자석들은 전도체들을 초전도 상태에서 유지하기 위하여 극저온(cryogenic) 장비를 추가로 요구한다. 이러한 시스템들의 크기는 자기적 컴포넌트(magnetic component)들, 전자기기들, 열 관리 시스템, 및 MRI 시스템의 자기적 컴포넌트들을 격리시키기 위하여 특수하게 차폐된 방을 포함하는 제어 콘솔 구역들을 위한 다수의 방들을 포함하는 전형적인 MRI 설비에 있어서 상당하다. MRI 시스템들의 크기 및 비용은 일반적으로 그 사용을, 충분한 공간과, 그것들을 구입하고 유지하기 위한 자원들을 가지는 병원들 및 학술적 연구 센터들과 같은 시설들로 제한한다. 높은-필드 MRI 시스템들의 높은 비용 및 실질적인 공간 요건들은 MRI 스캐너들의 제한된 이용가능성으로 귀착된다. 이와 같이, MRI가 유익할 것이지만, 전술된 제한들로 인해, 그리고 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이 비실용적이거나 불가능한 임상적 상황들이 빈번하게 있다.
발명자들은 라미네이트(laminate) 기법들이 그 위에 제작된 하나 이상의 자기적 컴포넌트들 또는 그 부분들을 가지는 라미네이트 패널을 생성하기 위하여 사용될 수도 있다는 것을 인식하였다. 이러한 라미네이트 패널은 자기 공명 이미징(magnetic resonance imaging; MRI)에서의 이용을 위한 자기장(들)을 제공하는 것을 가능하게 하기 위하여, 단독으로, 하나 이상의 추가적인 라미네이트 패널들과 조합하여, 및/또는 다른 자기적 컴포넌트들과 조합하여 이용될 수 있다. 일부 실시형태들은 낮은-필드(low-field) MRI에서의 이용을 위한 적당한 B0 필드에 기여하도록 구성된 B0 코일의 적어도 부분을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 비-전도성(non-conductive) 층 및 적어도 하나의 전도성 층을 포함하는 적어도 하나의 라미네이트 층을 포함하는 라미네이트 패널을 포함한다.
일부 실시형태들은, 권선형 전도체(wound conductor)에 의해 형성되고 낮은-필드 자기 공명 이미징에서의 이용을 위한 적당한 B0 필드에 기여하도록 구성된 적어도 하나의 B0 코일을 포함하는 하이브리드 자기적 컴포넌트와, 적어도 하나의 B0 코일 또는 그 부분, 및/또는 적어도 하나의 경사 코일(gradient coil) 또는 그 부분을 그 위에 패턴화한 복수의 라미네이트 층들을 포함하는 적어도 하나의 라미네이트 패널을 포함한다.
일부 실시형태들은 낮은-필드 자기 공명 이미징 시스템의 라미네이트 패널을 제조하는 방법을 포함하고, 방법은 적어도 하나의 비-전도성 층을 제공하는 단계, 적어도 하나의 전도성 층을 제공하는 단계, 적어도 하나의 라미네이트 층을 형성하기 위하여 적어도 하나의 비-전도성 층 및 적어도 하나의 전도성 층을 부착하는 단계, 및 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI)에서의 이용을 위한 적당한 B0 필드에 기여하도록 구성된 B0 코일의 적어도 부분을 형성하기 위하여 적어도 하나의 전도성 층을 패턴화하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태들은 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템을 포함하고, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템은 그 위에 형성된 적어도 하나의 제 1 자기적 컴포넌트를 가지는 제 1 라미네이트 패널, 그 위에 형성된 적어도 하나의 제 2 자기적 컴포넌트를 가지는 제 2 라미네이트 패널, 및 적어도 하나의 제 1 자기적 컴포넌트 및 적어도 하나의 제 2 자기적 컴포넌트를 동작시키기 위하여 전력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 전원을 포함하고, 적어도 하나의 제 1 자기적 컴포넌트 및 적어도 하나의 제 2 자기적 컴포넌는 동작될 때, 낮은-필드 MRI를 위하여 적당한 적어도 하나의 자기장을 생성한다.
개시된 기술의 다양한 양태들 및 실시형태들은 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 반드시 축척에 맞게 그려지지 않는다는 것이 인식되어야 한다.
도 1은 이중-평면(bi-planar) 자석 구성을 이용하는 낮은-필드 MRI 시스템의 개략적인 예시도이고;
도 2a 내지 도 2c는 일부 실시형태들에 따라, 라미네이트 패널을 생성하기 위한 단일-층 및 멀티-층 라미네이트 기법들의 개략적인 예시도이고;
도 3a는 그 위에 패턴화된 전도성 트레이스(conductive trace)들을 위한 재료로서 구리(copper)를 이용하는 라미네이트 층의 일 예의 부분을 예시하고;
도 3b는 그 위에 패턴화된 전도성 트레이스들을 위한 재료로서 알루미늄(aluminum)을 이용하는 라미네이트 층의 일 예의 부분을 예시하고;
도 4는 일부 실시형태들에 따라, 멀티-층 라미네이트 패널의 층들 상에 형성된 낮은-필드 MRI 시스템의 일 예의 자기적 컴포넌트들의 분해도를 도시하고;
도 5a 및 도 5b는 일부 실시형태들에 따라, B0 자석을 통합하는 라미네이트 패널의 예시적인 층들을 예시하고;
도 6a 및 도 6b는 일부 실시형태들에 따라, 라미네이트 패널의 라미네이트 층 상에 다수의 코일들을 패턴화하기 위한 예시적인 기법들을 예시하고;
도 7a 내지 도 7c는 일부 실시형태들에 따라, 멀티층 라미네이트 패널의 적어도 하나의 층 상에 형성된 B0 코일을 위한 나선형 설계들을 도시하고;
도 8a 내지 도 8c는 일부 실시형태들에 따라, 멀티층 라미네이트 패널의 적어도 하나의 층 상에 형성된 B0 코일을 위한 원형 설계들을 도시하고;
도 9a 내지 도 9c는 일부 실시형태들에 따라, x-경사, y-경사 코일, 및 z-경사 코일을 위한 예시적인 구성들을 예시하고;
도 10a 및 도 10b는 일부 실시형태들에 따라, B0 자석 및 경사 코일들을 통합하는 라미네이트 패널의 예시적인 층들을 예시하고;
도 11a 및 도 11b는 일부 실시형태들에 따라, 본원에서 논의된 라미네이션(lamination) 기법들을 이용하여 제작될 수도 있는 예시적인 심 코일(shim coil)들을 예시하고;
도 12는 일부 실시형태들에 따라, 본원에서 설명된 기법들을 이용하여 형성된 라미네이트 패널들을 위한 솔레노이드-기반 코일(solenoid-based coil)을 도시하고;
도 13은 일부 실시형태들에 따라, 낮은-필드 MRI 시스템의 예시적인 컴포넌트들의 블록도를 도시하고;
도 14a 내지 도 14d는 일부 실시형태들에 따라 B0 자석을 위한 하이브리드 설계들을 예시하고;
도 15a 내지 도 15c는 일부 실시형태들에 따라, 본원에서 설명된 기법들을 이용하여 형성된 라미네이트 패널들을 위한 예시적인 구성들을 예시하고;
도 16은 일부 실시형태들에 따라, 낮은-필드 MRI 시스템의 컴포넌트들의 개략적인 블록도이고;
도 17은 일부 실시형태들에 따라, 열 관리 컴포넌트를 예시하고;
도 18은 일부 실시형태들과의 이용을 위한 RF 신호 체인의 블록도이고;
도 19a 및 도 19b는 일부 실시형태들에 따라, 라미네이트 패널들을 이용하는 낮은-필드 MRI 시스템의 착석형(seated) 시스템 구성을 예시하고;
도 20a 내지 도 20c는 일부 실시형태들에 따라, 라미네이트 패널들을 이용하는 낮은-필드 MRI 시스템의 리클라이닝(reclining) 시스템 구성을 예시하고;
도 21a 내지 도 21g는 일부 실시형태들에 따라, 라미네이트 패널들을 이용하는 낮은-필드 MRI 시스템의 휴대용 변형가능한 시스템 구성들을 예시하고; 그리고
도 22a 내지 도 22c는 일부 실시형태들에 따라, 낮은 필드 MRI 자기적 컴포넌트들을 편입시키는 예시적인 헬멧들을 예시한다.
MRI 스캐너 시장은 높은-필드 시스템들에 의해 압도적으로 지배되고, 의료적 또는 임상적 MRI 응용들에 대하여 배타적으로 그러하다. 위에서 논의된 바와 같이, 의료적 이미징에서의 일반적인 추세는 점점 더 큰 필드 강도들을 갖는 MRI 스캐너들을 생성하여 왔고, 막대한 다수의 임상적 MRI 스캐너들은 1.5 T 또는 3 T에서 동작하고, 7 T 및 9 T의 더 높은 필드 강도들이 연구 설정들에서 이용된다. 본원에서 이용된 바와 같이, "높은-필드"는 임상적 설정에서 현재 이용 중인 MRI 시스템들, 및 더욱 상세하게는, 1.5 T 에서, 또는 1.5 T를 초과하는 주 자기장(즉, B0 필드)으로 동작하는 MRI 시스템들을 일반적으로 지칭하지만, .5 T 내지 1.5 T 사이에서 동작하는 임상적 시스템들이 "높은-필드"로 일반적으로 또한 고려된다. 대조적으로, "낮은-필드"는 대략 0.2 T 이하의 B0 필드로 동작하는 MRI 시스템들을 일반적으로 지칭한다.
높은-필드 MRI 시스템들의 매력은 더 낮은 필드 시스템들과 비교하여 개선된 해상도 및/또는 감소된 스캔 시간들을 포함하여, 임상적 및 의료적 MRI 응용들을 위한 점점 더 높은 필드 강도들에 대한 압박을 자극한다. 그러나, 위에서 논의된 바와 같이, MRI 시스템들의 필드 강도를 증가시키는 것은 점점 더 비싸고 복잡한 MRI 스캐너들을 산출하고, 이에 따라, 이용가능성을 제한하고, 일반적인 목적 및/또는 일반적으로 이용가능한 이미징 해결책으로서의 그 이용을 방지한다. 위에서 논의된 바와 같이, 높은-필드 MRI의 높은 비용에 대한 기여 인자들은 고가의 초전도 배선들과, 배선들을 초전도 상태에서 유지하기 위해 필요한 극저온 냉각 시스템들이다. 예를 들어, 높은 필드 MRI 시스템들을 위한 B0 자석은, 자체적으로 고가일뿐만 아니라, 초전도 상태를 유지하기 위하여 고가이고 복잡한 극저온 장비를 요구하는 초전도 배선을 빈번하게 채용한다.
낮은-필드 MR은 비-이미징(non-imaging) 연구 목적들과, 좁고 특정한 콘트라스트-증대된 이미징 응용들을 위한 제한된 전후상황들에서 탐구되었지만, 기존에는 임상적으로 유용한 이미지들을 생성하기 위하여 부적당한 것으로서 간주된다. 예를 들어, 해상도, 콘트라스트, 및/또는 이미지 취득 시간은 일반적으로, 조직 구별, 혈류(flood flow) 또는 관류(perfusion) 이미징, 확산-가중화된(diffusion-weighted; DW) 또는 확산 텐서(diffusion tensor; DT) 이미징, 기능적 MRI(functional MRI; fMRI) 등과 같은, 그러나 이것으로 제한되지 않는 임상적 목적들을 위하여 적당한 것으로서 간주되지 않는다.
발명자들은 병원들 및 연구 시설들에서의 대형 MRI 설비들을 초월하는 다양한 환경들에서 MRI 기술의 대규모 전개가능성(deployability)을 개선시킬 수 있는 개선된 품질의, 휴대용, 및/또는 더욱 저비용인 낮은-필드 MRI 시스템들을 생성하기 위한 기법들을 개발하였다. 발명자들의 기여의 일부 양태들은 그 인식으로부터, 높은-필드 및 낮은-필드 MRI의 비용 및 복잡도에 기여하는 중요한 인자가 이미징 응용들을 위하여 이용가능한 MR 신호들을 생성하기 위해 필요한 자기기기 컴포넌트들이라는 것을 유도한다.
간단하게, MRI는 B0 필드의 방향에서 원자들의 원자 스핀(atomic spin)들을 정렬하기 위하여, 이미징되어야 할 객체(예컨대, 환자의 전부 또는 부분)를 정적인, 균질의(homogenous) 자기장 B0에서 배치하는 것을 수반한다. 높은-필드 MRI 시스템들에 대하여, 초전도 배선의 코일들로 이루어진 초전도 자석들은 높은-필드 MRI에서 채용된 필드 강도들에서 B0의 균질성(homogeneity)을 달성하도록 일반적으로 요구된다. 초전도 자석들 자체가 고가일 뿐만 아니라, 그것들은 일반적으로 동작 동안에 극저온 냉각을 요구하여, 높은-필드 MRI 스캐너들의 비용 및 복잡도를 증가시킨다. B0 자기적 컴포넌트에 추가하여, 경사 코일(gradient coil)들은 객체로부터의 MR 신호들을 공간적으로 인코딩하도록 제공되고, 송신 및 수신 코일들은 원자 스핀들이 배향을 변화하게 하고 자기장 B0과의 원자 스핀들의 재정렬 시에 객체로부터 방출된 MR 신호들을 각각 검출하기 위하여, 자기장 B0의 필드 강도에 관련된 주파수에서 자기장 B1을 생성하도록 제공된다. 높은-필드 강도들 및 연관된 높은 주파수들에서, 이 자기적 컴포넌트들은 또한 상대적으로 복잡하고 비싸다.
발명자(들)는 낮은-필드 MRI 시스템들이 비싼 초전도 자석들 및/또는 연관된 극저온 냉각 시스템들을 요구하지 않고 감소된 필드 강도들이 시스템에서의 다른 자기적 컴포넌트들의 복잡도 및/또는 비용에 있어서의 감소를 가능하게 할 수도 있다는 것을 인식하였다. 이 목적을 위하여, 일부 실시형태들은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 상당히 덜 복잡하고 비싼 자기적 컴포넌트들을 가지는 낮은-필드 MRI 시스템들에 관한 것이다. 그러나, 이러한 자기적 컴포넌트들을 생성하는 것과, 그렇게 행하기 위한 기존의 기법들을 이용하여 낮은-필드 MRI를 수행하기 위하여 적당한 시스템을 제조하는 것은, 높은-필드 MRI보다 상당히 덜 복잡하고 비싸지만, 복잡도 및 비용을 증가시키는 기술적 과제들을 여전히 제시할 수도 있다. 예를 들어, 기존의 기법들을 이용하여 B0 자석들을 구성하는 것은 희망하는 필드 강도에서 만족스러운 균질성의 자기장을 생성할 수 있는 코일들을 생성하기 위한 정밀한 설계 사양들에 따라 프레임 주위에 상당한 양들의 높은-등급 구리 배선을 감을 것을 요구하고, 이 프로세스는 상대적으로 시간 소모적이고, 비싸며 생성 편차의 가능성이 있고, 게다가, 일반적으로 양호하게 스케일링(scaling)하지 않는다. 추가의 쟁점들은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, B0 자석들과의 정렬 및 다른 자기적 컴포넌트들과의 정렬에서 발생한다.
발명자(들)는 인쇄 회로 기판들을 생성함에 있어서 사용된 것들과 일부 점들에서 유사한 라미네이트 기법들이 낮은-필드 MRI 스캐너의 하나 이상의(또는 하나 이상의 부분) 자기적 컴포넌트들을 제작하기 위하여 채용될 수도 있다는 것을 인지하였다. 일부 실시형태들에 따르면, 낮은-필드 MRI에서의 이용을 위한 하나 이상의 자기적 컴포넌트들(또는 그 부분)은 하나 이상의 자기적 컴포넌트들 또는 그 부분을 형성하도록 패턴화된 하나 이상의 비-전도성 층들 및 하나 이상의 전도성 층들을 포함하는 라미네이트 패널로서 제공된다. 용어 "라미네이트"는 전형적으로, 적어도 하나 이상의 비-전도성 층들 및 하나 이상의 전도성 층들을 수반하는 복수의 겹쳐진 층들을 본원에서 지칭한다. 이와 다르게 특정되지 않으면, 용어 "라미네이트"는 이용된 재료들의 타입들을 총칭하고, 함께 다수의 층들의 고착(affixing)을 표시하지만, 임의의 특정한 타입의 재료, 또는 층들을 생성하기 위하여 이용된 재료들의 배열을 특정하지 않는다. 용어 "패널"은 다수의 라미네이트 층들의 라미네이트로부터 기인하는 구조체를 일반적으로 설명하고, 임의의 형상 또는 크기일 수 있고, 임의의 수의 층들을 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 B0 코일들, 하나 이상의 경사 코일들, 하나 이상의 송신/수신 코일들, 및/또는 하나 이상의 심 코일들, 또는 임의의 희망하는 부분들 또는 그 조합들은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 단일 라미네이트 패널 상에서 제작될 수도 있거나 다수의 라미네이트 패널들 사이에서 분산될 수도 있다. 라미네이트 기법들을 사용하는 것은 낮은-필드 MRI 자기기기를 생성하기 위한 비용-효과적이고, 스케일링가능하고, 신축성 있고, 반복가능하고, 및/또는 맞춤화가능한 접근법을 가능하게 할 수도 있다. 또한, 발명자들은 라미네이트 기법들을 이용하여 달성가능한 정밀도가 MRI 시스템의 자기기기를 제조하거나 생성하기 위한 기존의 기법들을 이용하여 가능하지 않은 기하구조들, 구성들, 및 배열들의 설계 및 제조를 허용한다는 것을 인식하였다.
낮은-필드 MRI를 포함하는 낮은 필드 자기 공명 응용들을 위한 방법들 및 장치에 관련된 다양한 개념들 및 이 방법들 및 장치의 실시형태들의 더욱 상세한 설명들이 이하에서 뒤따른다. 본원에서 설명된 다양한 양태들은 많은 방법들 중의 임의의 것으로 구현될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 특정 구현예들의 예들은 오직 예시적인 목적들을 위하여 본원에서 제공된다. 게다가, 이하의 실시형태들에서 설명된 다양한 양태들은 단독으로 또는 임의의 조합으로 이용될 수도 있고, 본원에서 명시적으로 설명된 조합들로 제한되지 않는다.
위에서 논의된 바와 같이, 발명자(들)는 높은-필드 MRI 시스템들과 연관된 문제들 중의 하나 이상을 해결하는 낮은-필드 MRI 시스템들을 개발하였다. 예를 들어, 예시적인 낮은-필드 MRI 시스템들은 초전도 자석들을 이용하지 않으면서, 그리고 결과적으로, 연관된 극저온 냉각 장치 없이 구현될 수도 있음으로써, 결과적인 MRI 시스템의 비용, 복잡도, 및 크기를 상당히 감소시킬 수도 있다. 높은-필드 MRI를 위하여 적당한 자기장 강도 및 자기장 균질성을 가지는 B0 필드를 생성하기 위하여, 초전도 재료로 형성된 솔레노이드 코일(solenoid coil)이 이용되고, 여기서, 생성된 B0 필드는 솔레노이드의 중심을 통한 축의 방향에 있다. 그 결과, 환자를 이미징하는 것은 환자를 솔레노이드 코일 내부에 배치하는 것을 요구한다. 솔레노이드 코일은 높은 필드 강도들에서 균질의 필드를 생성하기 위하여 특히 적합하지만, 이 기하구조는 장비의 크기를 증가시킬뿐만 아니라, 환자가 이미징되어야 할 원통형 구멍 내로 삽입될 것을 요구한다. 이에 따라, 이 기하구조는 폐소공포증(claustrophobia)을 갖는 환자들을 위하여 부적당할 수도 있고, 큰 환자들을 수용할 수 없을 수도 있다. 이에 따라, 높은-필드 MRI를 위한 적당한 B0 자석을 생성하기 위하여 일반적으로 요구된 솔레노이드 코일 기하구조는 높은-필드 MRI가 실용적이고 이용가능한 일반적인 목적의 이미저(imager)가 되는 것을 방지하는 제한들을 추가로 가진다.
발명자들은 낮은-필드 MRI의 특성들이 낮은-필드 MRI를 위하여 적당한 B0 필드를 생성하기 위하여 이용되어야 할 높은-필드 MRI를 위하여 적당하지 않은 대안적인 코일 기하구조들을 허용한다는 것을 인식하였다. 도 1은 일부 실시형태들에 따라, 낮은-필드 MRI 이미징을 위하여 적당한 B0 필드를 생성하기 위하여 사용될 수도 있는 이중-평면 자석 기하구조를 포함하는 낮은-필드 MRI 시스템(100)의 부분을 개략적으로 예시한다. 이중-평면 자석은 2 개의 외부 코일들(110a 및 110b) 및 2 개의 내부 코일들(112a 및 112b)을 포함한다. 적절한 전류가 코일들에 인가될 때, 자기장은, 적절하게 설계되고 구성될 때, 낮은-필드 MRI를 위하여 적당할 수도 있는 코일들 사이에서 시야(field of view)를 가지는 B0 필드를 생성하기 위하여 화살표에 의해 표시된 방향에서 생성된다.
도 1에서 예시된 이중-평면 기하구조는 높은-필드 MRI를 위한 충분한 균질성의 B0 필드를 획득함에 있어서의 어려움으로 인해 높은-필드 MRI를 위하여 일반적으로 부적당하다는 것이 인식되어야 한다. 도 1에서 예시된 이중-평면 B0 자석은 일반적으로 개방형 기하구조를 제공하여, 기존의 높은-필드 솔레노이드 코일 기하구조들로 이미징되는 것을 거부할 수도 있는 폐소공포증을 앓고 있는 환자들에 의한 그 이용을 가능하게 한다. 또한, 이중-평면 설계는 그 개방형 설계, 및 일부 사례들에서, 낮은-필드 강도들 및 균질성들에서 가능한 일반적으로 더 큰 시야의 결과로 더 큰 환자들에 의한 그 이용을 가능하게 할 수도 있다.
그러나, 도 1에서 예시된 이중-평면 B0 자석은 높은-필드 MRI를 위하여 가능한 것보다 훨씬 덜 복잡하고 더 낮은 비용의 B0 자석을 제공하지만, 코일들(110a, 110b, 112a, 및 112b)의 생성은 전형적으로, 코일들의 주어진 세트에 대한 특정 설계에 따라 다수의 턴(turn)들을 생성하기 위하여 지지 프레임 주위에 구리 배선의 반복된 권선(winding)을 일반적으로 수반하는 상대적으로 시간-소모적이고 민감한 프로세스이다. 낮은-필드 MRI를 위한 적당한 B0 필드를 생성하기 위하여, 일반적으로 높은-품질의 전도체(예컨대, 높은 등급의 절연을 갖는 두꺼운 구리 배선)는 희망하는 B0 필드를 생성하기 위하여 요구된 상대적으로 큰 전류를 지원하기 위하여 종종 이용된다. 전도체의 각각의 턴은 희망하는 균질성을 가지는 B0 필드를 생성하기 위하여 정밀하게 감기고 적당하게 정렬되는 것을 보장하기 위하여 주의를 기울여야 한다. 도 1에서 표시된 바와 같이, 이중-평면 자석에서의 외부 코일들의 예시적인 직경은 220 cm일 수도 있고, 전형적인 수의 턴들은 대략 50 턴들 이상일 수도 있음으로써, 많은 턴들 상에서의 정렬 시에 정밀하게 감겨져야 하는 (예컨대, 이중-평면 자석의 각각의 면에 대한 일반적으로 높은 등급의 배선의 킬로미터를 초과하는) 상당한 양의 전도체 재료를 요구할 수도 있다.
추가적으로, 쌍(pair)에서의 각각의 코일(예컨대, 코일들(110a, 110b) 및 코일들(112a, 112b))은, 일단 코일들이 급전된다면, 결과적인 B0 필드의 균질성을 열화시키는 것을 회피하기 위하여 쌍에서의 그 대응하는 코일과 실질적으로 동일하도록 제조되어야 한다. 또한, 이중-평면 자석의 각각의 면 상의 코일들(예컨대, 코일들(110a, 112a) 및 코일들(110b, 112b))은 또한, 결과적인 B0 필드에서 비균질성(inhomogeneity)을 감소시키기 위하여 주의 깊게 위치되고 정렬될 수도 있다. 따라서, 기존의 구성 기법들을 이용하여 낮은-필드 MRI를 위한 충분히 균질의 B0 필드를 생성하기 위하여 이러한 코일들을 제조하고 설치하는 것은 상대적으로 고가이고, 시간 집약적이고, 오류를 일으키기 쉬운 경향이 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 발명자(들)는 라미네이트 기법들이 위에서 설명된 기존의 제조 기법들 대신에(또는 이와 조합하여) 낮은-필드 MRI에서의 이용을 위한 B0 자석 또는 그 부분을 제작하기 위하여 사용될 수도 있다. 특히, 발명자들은 B0 자기적 컴포넌트의 낮은-필드 특성들이 MRI를 위한 B0 자석을 생성하기 위하여 이전에 이용불가능한 기법들을 이용하여 B0 자기적 컴포넌트 또는 그 부분의 제작을 허용한다는 것을 인식하고 이해하였다. 예를 들어, 다른 이유들 중에서, 발명자들은 낮은-필드 MRI의 더 낮은 전력 요건들 및/또는 감소된 열 출력이 라미네이트 기법들을 이용하여 자기적 컴포넌트들의 생성을 허용하고, 이것은 하이-필드 상황에서 이용가능하지 않았다는 것을 인식하였다.
일부 실시형태들에 따르면, 라미네이트 패널은 낮은-필드 MRI를 위하여 적당한 B0 자기장을 생성할 수 있거나 이 B0 자기장에 기여할 수 있는 하나 이상의 B0 코일들, 또는 하나 이상의 B0 코일들의 부분을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 전도성 층을 포함한다. 본원에서 이용된 바와 같이, B0 코일은, B0 자기장을 제공하거나 B0 자기장에 기여하고, 하나 이상의 주 B0 코일들 또는 그 부분들, 하나 이상의 심 코일들 또는 그 부분들, 하나 이상의 정정 코일들 또는 그 부분들 등을 포함할 수도 있는 임의의 코일을 본원에서 지칭한다.
라미네이트 패널은 도 1에서 예시된 한 쌍의 이중-평면 B0 코일들의 하나의 "면(side)"을 형성하기 위한 복수의 동심 코일(concentric coil)들을 포함할 수도 있다. 제 2 라미네이트 패널은 이중-평면 설계에서 시야의 다른 "면"을 위한 B0 코일들을 편입시키도록 유사하게 구성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 낮은-필드 MRI 시스템을 위한 B0 필드를 생성하기 위하여 이용된 자기적 컴포넌트들은 라미네이트 패널 기법들을 이용하여 구성될 수도 있다.
이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 하나 이상의 B0 코일들(또는 그 부분)을 제작하기 위하여 라미네이트 기법들을 이용하는 것은 낮은 필드 MRI에서의 이용을 위한 B0 자석을 제조함에 있어서 위에서 논의된 단점들 중의 하나 이상을 해결할 수 있다. 예를 들어, B0 필드 균질성은 개개의 코일들의 파라미터들에서의 상대적으로 작은 변화들에 상당히 민감하다. 특히, 다양한 코일들의 코일 권선들, 위치, 및 정렬에서의 작은 변동들 등은 생성된 B0 필드의 필드 비균질성으로 귀착된다. 그 결과, 그러므로, 일반적으로 반복가능하고 낮은 비용의 프로세스에서 낮은 필드 MRI를 수행하기 위하여 적당한 필드 균질성을 갖는 B0 필드를 생성할 수 있는 B0 자석을 생성하는 것이 어려울 수도 있다. 특히, 기존의 제조 기법들이 반복가능하고, 신뢰성이 있는 생성에 가담하지 않고, 그러므로 양호하게 스케일링하지 않으므로, 이러한 B0 자석을 재현하는 것은 어려울 수도 있어서, 시간 및/또는 비용 효율적인 방식으로 많은 만족스러운 B0 자석들을 생성하기 위한 능력을 제한할 수도 있다. 라미네이트 기법들은 기존의 기법들을 이용하여 실현가능한 것보다 훨씬 더 정밀하게 그리고 정확하게 자기적 컴포넌트들을 생성할 수 있어서, 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 자기적 컴포넌트들을 생성하기 위한 신축성 있고, 반복가능하고, 고도로 스케일링가능한 기법을 가능하게 한다.
도 1은 또한, 예시된 낮은-필드 MRI 시스템의 부분에 대한 위상 및 주파수 인코딩을 가능하게 하기 위하여 자기장들을 생성하기 위한 한 쌍의 평면형 경사 코일 세트들(120a, 120b)을 개략적으로 예시한다. 위에서 논의된 바와 같이, MRI 시스템들은 수신된 MR 신호들의 공간적 위치를 주파수 또는 위상의 함수로서 인코딩하기 위하여 경사 코일들을 이용하는 알려진 방식으로 B0 필드를 체계적으로 변동시킴으로써 수신된 MR 신호들을 인코딩한다. 예를 들어, 경사 코일들은 특정한 방향을 따르는 공간적 위치의 선형 함수로서 주파수 또는 위상을 변동시키도록 구성될 수도 있지만, 더욱 복잡한 공간적 인코딩 프로파일들이 또한, 비선형 경사 코일들을 이용함으로써 제공될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 경사 코일은 제 1 (X) 방향에서 주파수 인코딩을 수행하기 위하여 그 방향에서 B0 필드를 선택적으로 변동시키도록 구성될 수도 있고, 제 2 경사 코일은 위상 인코딩을 수행하기 위하여 제 1 방향에 실질적으로 직교하는 제 2 (Y) 방향에서 B0 필드를 선택적으로 변동시키도록 구성될 수도 있고, 제 3 경사 코일은 용적계측 이미징 응용들을 위한 슬라이스 선택을 가능하게 하기 위하여 제 1 및 제 2 방향들에 실질적으로 직교하는 제 3 (Z) 방향에서 B0 필드를 선택적으로 변동시키도록 구성될 수도 있다.
경사 코일들은 특정 B0 자기적 컴포넌트(예컨대, 도 1에서 도시된 바와 같은 하나 이상의 B0 코일들)로 동작하도록 설계되고, 만족스럽게 동작시키기 위하여, 상대적으로 정밀한 제조와, B0 자기적 컴포넌트와의 추후의 정렬을 전형적으로 요구한다. 발명자들은 하나 이상의 경사 코일들(또는 그 부분들)을 제작하기 위하여 라미네이트 기법들을 이용하는 것이 낮은 필드 MRI 시스템의 자기적 컴포넌트들을 제조하기 위한 더 간단하고 더욱 비용 효과적인 접근법을 가능하게 할 수도 있다는 것을 인지하였다.
일부 실시형태들에 따르면, 라미네이트 패널은 낮은-필드 MRI 장치에서 동작될 때에 검출된 MR 신호들의 공간적 인코딩을 제공하기 위하여 적당한 자기장을 생성할 수 있거나 이 자기장들에 기여할 수 있는 하나 이상의 경사 코일들, 또는 하나 이상의 경사 코일들의 부분을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 전도성 층을 포함한다. 예를 들어, 라미네이트 패널은 하나 이상의 X-경사 코일들(또는 그 부분들), 하나 이상의 Y-경사 코일들(또는 그 부분들), 및/또는 하나 이상의 Z-경사 코일들(또는 그 부분들)을 형성하도록 패턴화된 하나 이상의 전도성 층들을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 경사 코일들(또는 그 부분들)을 형성하는 라미네이트 패턴은 대응하는 B0 자기적 컴포넌트로부터 분리되어 있을 수도 있거나, 동일한 라미네이트 패널의 하나 이상의 층들에서 형성될 수도 있다. 후자에 대하여, 하나 이상의 경사 코일들은 하나 이상의 B0 코일들(또는 그 부분들)과 공유된(그러나 전기적으로 그로부터 격리된) 전도성 층들에 의해 형성될 수도 있거나, 하나 이상의 B0 코일들(또는 그 부분들)로부터 분리되어 있는 하나 이상의 전도성 층들에서 형성될 수도 있다. 라미네이트 패널에서의 하나 이상의 B0 코일들(또는 그 부분들)과의 하나 이상의 경사 코일들(또는 그 부분들)의 통합은, 그 추가의 양태들이 이하에서 논의되는 낮은-필드 MRI를 위한 자기적 컴포넌트들을 설계하고 제조하기 위한 더 간단하고 더 신축적인 접근법을 가능하게 할 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, MRI 시스템들은 각각 송신 및 수신 코일들(종종 라디오 주파수(radio frequency; RF) 코일들로서 지칭됨)을 이용하여 방출된 MR 신호들을 자극시키고 검출한다. 송신/수신 코일들의 구성은 구현예와 함께 변동되고, 송신하는 것과 수신하는 것의 양자를 위한 단일 코일, 송신하고 수신하기 위한 별도의 코일들, 송신하고 및/또는 수신하기 위한 다수의 코일들, 단일 채널 또는 병렬 MRI 시스템들을 달성하기 위한 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 이에 따라, 송신/수신 자기적 컴포넌트는 MRI 시스템의 송신 및 수신 컴포넌트를 위한 다양한 구성들을 일반적으로 지칭하기 위하여 Tx/Rx 또는 Tx/Rx 코일들로서 종종 지칭된다.
발명자들은 라미네이트 기법들이 또한, 낮은 필드 MRI 시스템에서 하나 이상의 송신/수신 코일들을 제작하기 위하여 이용될 수도 있다는 것을 인식하였다. 일부 실시형태들에 따르면, 라미네이트 패널은, 공간적으로 인코딩하기 위한 B0 필드 및/또는 대응하는 경사 필드들을 생성하도록 구성된 자기적 컴포넌트들과 함께 동작될 때, B1 여기 필드(송신)를 생성함으로써 MR 응답을 자극시키고 및/또는 수신된 MR 신호들(수신)을 수신하도록 구성된, 하나 이상의 송신 및/또는 수신 코일들, 또는 하나 이상의 송신 및/또는 수신 코일들의 부분을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 전도성 층을 포함한다. 이러한 라미네이트 패널은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 단일 채널 또는 병렬 MRI를 각각 수행하기 위한 단일 송신 및/또는 수신 코일들(또는 그 부분들) 또는 다수의 송신 및/또는 수신 코일들(또는 그 부분들)을 편입시킬 수도 있고, 별도의 라미네이트 패널에서 형성될 수도 있거나 하나 이상의 B0 코일들(또는 그 부분들) 및/또는 하나 이상의 경사 코일들(또는 그 부분들)을 포함하는 라미네이트 패널에서 통합될 수도 있다.
낮은 필드 MRI 시스템은 예를 들어, 강도 및/또는 B0 필드의 균질성을 증가시키거나, 이미징되고 있는 객체의 효과들을 로딩하는 경사 코딩들의 동작에 의해 생성된 것들과 같은 해로운 필드 효과들에 대항하거나, 또는 그렇지 않을 경우에, 낮은 필드 MRI 시스템의 자기기기를 지원하기 위하여, 시스템의 지원 하에 자기장들을 생성하도록 배열된 하나 이상의 심 코일들과 같은 추가적인 자기적 컴포넌트들을 더 포함할 수도 있다. 심 코일이 MRI 시스템의 B0 필드에 기여하도록(예컨대, 필드 강도에 기여하고 및/또는 균질성을 개선시키도록) 동작될 때, 심 코일은 시스템의 B0 코일로서 기능하고 이와 같이 이해되어야 한다. 일부 구현예들에서, 하나 이상의 심 코일들은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 시스템의 다른 B0 코일들에 관계 없이 동작될 수도 있다.
또한, 낮은 필드 MRI 시스템은 환경에서 및/또는 컴포넌트들 사이에서 원하지 않는 전자기 방사선을 억압하도록 배열된 차폐 컴포넌트(들)를 더 포함할 수도 있다. 발명자(들)는 라미네이트 기법들이 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 별도의 라미네이트 패널(들)에서 이러한 컴포넌트들을 형성함으로써, 또는 낮은 필드 MRI 시스템의 다른 자기적 컴포넌트들(또는 그 부분들) 중의 임의의 하나 또는 조합을 포함하는 라미네이트 패널에서 이러한 컴포넌트들을 통합함으로써, 이러한 컴포넌트들, 예를 들어, 하나 이상의 심 코일들(또는 그 부분들) 및/또는 하나 이상의 차폐 컴포넌트들을 제작하기 위하여 사용될 수도 있다는 것을 인식하였다.
위에서 논의된 바와 같이, 낮은 필드 MRI 시스템의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 포함하는 패널들, 판들, 또는 "기판들"을 생성하기 위한 라미네이트 기법들은 스케일, 전력, 및 열 요건들 등에서 상이하지만, 인쇄 회로 기판(PCB)들 및 어떤 제한된 인쇄 전자기기들을 제작하기 위하여 기존에 이용된 기법들과 원리적으로 유사할 수도 있다. 이러한 라미네이트 기법들은 재료의 비-전도성 및 전도성 층들을 형성하는 것과, 희망하는 전도 패턴 또는 "회로"를 생성하기 위하여 (예컨대, 재료를 선택적으로 제거하고 및/또는 추가함으로써) 전도성 및/또는 비-전도성 층(들)을 패턴화하는 것을 일반적으로 수반한다. 이러한 기법들은 단일-층 및 멀티-층 PCB들을 생성하기 위하여, 예를 들어, PCB의 표면 상에 장착된 개별 컴포넌트들 사이의 전기적 상호접속을 제공하기 위하여 기존에 이용되고, 또한, 어떤 전자적 컴포넌트들을 생성하기 위하여 제한된 한도까지 이용되었다.
위에서 논의된 바와 같이, 높은 필드 MRI 시스템들의 높은 필드 강도들, 상당한 전력 요건들, 복잡한 극저온 냉각 시스템들 등으로 인해, 라미네이트 기법들은 높은 필드 상황에서 실용적인 해결책을 제시하지 못하고, MRI를 위한 자기적 컴포넌트들을 생성함에 있어서의 이용을 위하여 이전에 고려되지 않았다. 그러나, 발명자(들)는 낮은 필드 상황에서, 라미네이트 기법들이 낮은 필드 MRI 시스템의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 제작하기 위하여 이용될 수도 있다는 것을 인식하였고, 그 예들은 이하에서 더욱 상세하게 논의된다.
또한, 위에서 논의된 바와 같이, 기존의 기법들(예컨대, 하나 이상의 권선형 코일들)을 이용하여 B0 자석을 생성하는 것은 시간 소모적 프로세스일 수 있고 제조 편차 등으로 인해 정렬 에러들 및/또는 비균질성의 가능성이 있을 수도 있다. 그러나, 발명자들은 자기적 컴포넌트들을 생성하기 위한 이러한 기존의 기법들이 본원에서 설명된 라미네이트 기법들과 함께 유리하게 이용될 수도 있다는 것을 인식하였다. 예를 들어, 기존의 기법들을 이용하여 제조된 하나 이상의 B0 코일들은 라미네이트 기법들을 이용하여 제작된 하나 이상의 B0 코일들로 보충될 수도 있다. "하이브리드" 자석들의 일부 예들은 이하에서 더욱 상세하게 논의된다.
도 2a는 단일 비-전도성 층(210), 및 비-전도성 층 상에 형성된 단일 전도성 층(212)을 포함하는 라미네이트 패널(200)을 개략적으로 예시한다. 비-전도성 층(210)(또한, 기판으로서 본원에서 지칭됨)은 임의의 적당한 재료로부터 형성될 수도 있다. 예를 들어, 기판(210)은 적당한 코어 재료들, 합성물들, 접착제들 중의 임의의 하나 또는 조합으로부터 형성될 수도 있고, 및/또는 라미네이트들은, 비-전도성 층들을 형성하고, FR4, 세라믹, 플라스틱, 유리, 폴리마이드(polymide), 에폭시(epoxy), 사전-함침된 복합물 섬유(pre-impregnated composite fiber)들(프리-프레그(pre-preg)), 92ML과 같은 다기능 에폭시 라미네이트들, 또는 적당한 성질들을 가지는 임의의 다른 재료(들) 또는 그 조합들을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 라미네이트 패널을 생성하는 것을 가능하게 하기 위하여 사용될 수도 있다. 기판(210)은 단일 층일 수도 있거나, 비-전도성 재료의 다수의 층들로 구성될 수도 있고, 그 각각의 층은 동일하거나 상이한 비-전도성 재료로 이루어질 수도 있다. 기판을 층상화(layering)하는 것은 상이한 재료들의 유익한 성질들을 사용하는 기판의 구성을 허용할 수도 있다. 기판(210)은 주어진 설계를 위하여 적당한 길이, 폭, 및 두께를 가지는 임의의 희망하는 치수들로 구성될 수도 있다.
마찬가지로, 전도성 층(212)은 임의의 적당한 전도 재료로부터 형성될 수도 있다. 예를 들어, 전도성 층(212)은 구리 또는 다른 적당한 전도성 재료의 얇거나 두꺼운 막, 두껍거나 극단적으로 두꺼운 전도성 층(예컨대, "극단적인 구리(extreme copper"), 전도성 판, 또는 임의의 적당한 기법 또는 프로세스에 의해(예컨대, 딥 코팅(dip coating), 전기도금(electroplating), 인쇄(printing), 몰딩(molding), 본딩(bonding), 진공 함침(vacuum impregnating), 가압, 건식 접착, 또는 임의의 다른 적당한 기법(들)을 통해) 비-전도성 기판(210) 상에 라미네이트로서 형성될 수 있는 임의의 다른 타입의 전도성 층일 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 알루미늄은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 연관된 비용 및 중량 감소들을 활용하기 위하여 전도체로서 이용될 수도 있다.
희망하는 "회로부"를 생성하기 위하여, 전도성 층(들)(212)은 다양한 차감(subtractive), 부가(additive), 및/또는 반-부가(semi-additive) 프로세스들 중의 임의의 하나 또는 조합을 이용하여 낮은-필드 MRI 장치의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들의 희망하는 부분들을 위한 전기적 전도체들을 형성하도록 패턴화될 수도 있다. 차감 프로세스들은 전도성 층으로부터 전도성 재료(예컨대, 구리)를 선택적으로 제거하여, 화학적 에칭(chemical etching), 사진제판(photoengraving) 등을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 예를 들어, 다양한 리소그래픽 프로세스들 중의 임의의 것을 이용하여 희망하는 전도 회로 또는 회로의 부분을 제공하는 희망하는 전도성 패턴을 남긴다. 이러한 프로세스들은 희망하는 패턴에서 레지스트 재료(resist material)를 제공함으로써, 그리고 레지스트 재료로 처리되지 않은 위치들에서 전도성 재료를 제거하기 위하여 전도성 층을 대응하는 에천트(etchant)에 도입함으로써 수행된다. 또 다른 차감 프로세스는 전도성 층의 원하지 않는 부분들을 절삭제거(milling away)하여 희망하는 전도성 패턴을 남기는 것을 수반한다. 본원에서 설명된 차감 프로세스들 및/또는 임의의 다른 적당한 프로세스는 희망하는 전도성 패턴을 제작하기 위하여 단독으로 또는 임의의 조합으로 이용될 수도 있다.
부가 프로세스들은 기판 상에 희망하는 전도성 패턴을 전기도금하는 것, 또는 전도성 잉크(conductive ink)를 이용하여 패턴을 "인쇄"하는 것을 수반할 수도 있다. 예를 들어, 전기도금은 희망하는 패턴으로 마스킹된 감광성 막(photosensitive film)을 노출시키는 것을 수반할 수도 있다. 그 다음으로, 노출된 패턴은 패턴이 금속 이온 본딩(metal ion bonding)을 할 수 있는 것을 허용하기 위하여 화학적 욕조로 도입될 수도 있고, 그 다음으로, 희망하는 전도성 패턴을 형성하기 위하여 화학적 욕조에서 민감하게 된 패턴과 결합하는 전도체로(예컨대, 구리로) 도금될 수도 있다. 부가 프로세스들은 차감 기법들보다 희망하는 전도성 패턴을 형성하기 위하여 더 적은 전도성 재료가 필요하다는 장점을 가진다. 다른 프로세스들은 희망하는 전도성 패턴을 형성하기 위하여 차감 및 부가 기법들의 양자를 조합한다.
일부 실시형태들에 따르면, 기법들이 전도체 재료의 선택에 관계 없이 적용되지만, 라미네이트 기법들을 이용하여 제작된 하나 이상의 자기적 컴포넌트들은 '무거운 구리(heavy copper)"(예컨대, 5 oz/ft2 내지 19 oz/ft2) 또는 "극단적인 구리"(예컨대, 20 oz/ft2 내지 200 oz/ft2)로서 종종 지칭된, 상대적으로 큰 두께들에서 제작되어야 할 전도성 층들을 요구할 수도 있다. 무거운 또는 극단적인 구리를 패턴화하기 위한 적당한 기법들의 예들은 염화제이구리 에칭(cupric chloride etch), 기계적 절삭, 플라즈마 에칭, 레이저 에칭, 전기-방전-가공(electro-discharge-machining; EDM), 플레이팅 업(plating up) 등 중의 임의의 하나 또는 조합을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는다. 라미네이트 패널에서 낮은 필드 MRI 시스템의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들(또는 그 부분들)을 형성하는 양태들은 그렇게 행하기 위한 임의의 특정한 기법 또는 기법들의 조합으로 제한되지 않으므로, 본원에서 설명된 임의의 단일 기법 또는 기법들의 조합이 사용될 수도 있거나, 비-전도성 기판 상에 전도성 층을 패턴화하고 및/또는 라미네이트 패널을 생성하기 위하여 적당한 임의의 다른 기법이 이용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
도 2b는 복수의 비-전도성 층들(210), 및 비-전도성 층들 사이에 형성된 복수의 전도성 층들(212)을 포함하는 라미네이트 패널(205)을 개략적으로 예시한다. 전도성 층들(212) 사이의 접속들은 이하에서 더욱 상세하게 설명된 바와 같이, "비아들(vias)"로 칭해진 매개하는 비-전도성 층들에서 전도성 재료로 충전된 구멍들(예컨대, 도금된 관통-구멍들)을 형성함으로써 달성될 수도 있다. 오직 2 개의 비-전도성 층들 및 2 개의 전도성 층들이 도 2b에서 명시적으로 예시되지만, 생략부호(ellipsis)들에 의해 표시된 바와 같이, 임의의 수의 비-전도성 층들 및 전도성 층들은 희망하는 설계에 따라 라미네이트 패널을 달성하기 위하여 이용될 수도 있고, 그 일부 예들은 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.
추가적으로, 다수의 전도성 층들은 각각의 비-전도성 층, 예를 들어, 양면들에 라미네이팅된 전도성 층을 가지는 비-전도성 층에 대하여 제공될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 도 2c는 각각이 개개의 비-전도성 층의 양면들에 라미네이팅된 전도성 층을 갖는 비-전도성 층(210)을 가지는 2 개의 라미네이트 층들을 함께 부착함으로써 형성된 멀티-층 패널을 예시한다. 멀티층 라미네이트들은 하나 이상의 접착제 층들(214)을 이용하여 부착될 수도 있다. 접착제 층(들)(214)은 프리-프레그, 건식 접착제, 에폭시, 및/또는 (예컨대, 열 및/또는 압력을 통해) 활성화될 때, 멀티-층 라미네이트들을 함께 결합하는 임의의 다른 적당한 층 또는 층들의 조합과 같은 임의의 적당한 접착제 또는 재료들의 조합일 수도 있다. 라미네이션 기법들 중의 임의의 하나 또는 조합을 이용하는 전도성 및 비-전도성 층상화, 접착제들 등의 임의의 구성은 희망하는 라미네이트 패널을 생성하기 위하여 이용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
위에서 논의된 바와 같이, 라미네이트 패널의 타입들은 라미네이트 패널에서의 적절한 층들을 통해 형성된 비아들의 희망하는 배열을 이용하여 전기적으로 접속될 수도 있다. 도 3a는 전도성 트레이스들이 비-전도성 재료(325) 상에 구리 전도체들(350)을 패턴화함으로써 형성되고 층들 사이에서 비아들을 이용하여 접속되는 예시적인 라미네이트 층의 부분의 단면을 예시한다. 구리 전도체들(350)은 임의의 희망하는 기하구조로 패턴화될 수도 있고, 낮은-필드 MRI 시스템 및/또는 임의의 지원 전자기기들, 제어 전자기기들 등의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들(또는 그 부분들)에 대응하는 희망하는 회로부를 형성하도록 구성될 수도 있다. 상이한 층들 상의 구리 전도체들은 도금된 관통-구멍 비아들(355)과 같은 비아들을 이용하여 전기적으로 접속될 수도 있다. 도금된 관통-구멍들은 라미네이트 패널의 하나 이상의 층들을 통해 구멍들을 천공(drill)함으로써, 그리고 상이한 층들 상에서 전기적 전도체들을 접속하기 위하여 비-전도성 재료를 통해 전도성 경로를 형성하기 위한 적당한 도금 기법을 이용함으로써 형성될 수도 있다. 인접한 층들 또는 다수의 인접한 층들을 접속하기 위한 것을 포함하여, 비아들은 전체 라미네이트 패널을 통해 형성될 수도 있거나, 라미네이트 패널의 층들의 서브세트를 통해 형성될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 라미네이트 패널의 라미네이트 층은 라미네이트 패널의 상이한 층들에 접속하도록 배열된 다수의 비아들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 컴포넌트들 또는 다수의 컴포넌트들의 부분들을 가지는 층은 서로로부터 전기적으로 격리될 수 있고, 다른 층들 상에 적절하게 패턴화된 전도체들에 독립적으로 접속될 수 있다. 라미네이트 패널의 층들 상에 패턴화된 전도체들은 희망하는 임의의 방법으로 접속될 수도 있고, 하나 이상의 층들은 비아들을 전혀 포함하지 않을 수도 있고, 그러므로, 라미네이트 패널의 다른 층들로부터 전기적으로 격리된 상태로 유지될 수도 있다.
발명자들은 구리가 전기적 전도체를 위한 매력적인 선택으로 되게 하는 성질들을 가지지만, 알루미늄이 또한, 대안으로서, 또는 라미네이트 패널의 층들 상에 하나 이상의 자기적 컴포넌트들(또는 그 부분들)을 패턴화하기 위한 구리와 같은 다른 전도체들과 조합하여 이용될 수도 있다는 것을 인식하였다. 알루미늄은 구리보다 중량이 덜 나가고 덜 비싸고, 이에 따라, 일부 실시형태들에 따라, 더 가벼운 중량, 감소된 비용의 라미네이트 패널을 제작하기 위한 능력을 가능하게 한다. 도 3b는 전도성 패턴이 알루미늄 전도체들(370)을 이용하여 형성되는 라미네이트 층의 부분의 단면을 예시한다. 알루미늄 전도체들(370)은 본원에서 설명된 동일한 라미네이트 기법들을 이용하여 형성될 수도 있다. 알루미늄은 구리에 비해 더 낮은 전도성을 가져서, 알루미늄 전도체들(370)은 일반적으로, 동일한 전도성을 획득하기 위하여 구리 전도체들(350)보다 더 큰 두께로 형성될 필요가 있다(예컨대, 유사한 성능을 달성하기 위하여, 80 밀(mil) 알루미늄 층이 50 mil 구리 층 대신에 필요하게 될 수도 있음).
도 3b는 압입 핀(press-in pin)들을 이용하여 라미네이트 패널의 층들 사이에 비아들을 제공하는 또 다른 방법을 추가로 예시한다. 특히, 알루미늄 핀 비아(377)는 라미네이트 패널의 층들 사이에서 천공된 구멍을 통해 삽입될 수도 있다. 전체 라미네이트 패널을 통해 핀 비아들을 제공하는 것을 포함하여, 핀 비아들은 인접한 층들 또는 다수의 인접한 층들을 접속하기 위하여 이용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 유사하게, 핀 비아들은 주어진 라미네이트 패널의 다양한 층들 상에 패턴화된 전도체들을 전기적으로 접속하도록 희망된 임의의 수 및 구성으로 이용될 수도 있다. 핀 비아(377)는 알루미늄 전도체의 이용과 관련하여 도 3b에서 도시되어 있지만, 핀 비아들이 사용될 수도 있고 임의의 적당한 전도체로부터 형성될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 하나 이상의 컴포넌트들 또는 그 부분들이 제 1 전도체(예컨대, 구리)를 이용하여 형성되고 하나 이상의 컴포넌트들 또는 그 부분들이 제 2 전도체(예컨대, 알루미늄)를 이용하여 형성되도록, 라미네이트 패널은 전도체들의 조합을 이용하여 제작될 수도 있다는 것이 추가로 인식되어야 한다. 또한, 구리 및 알루미늄은 도 3a 및 도 3b에서 예시되어 있지만, 본원에서 설명된 기법들이 임의의 특정한 전도체 또는 전도체들의 조합과의 이용을 위하여 제한되지 않으므로, 임의의 적당한 전도체는 낮은-필드 MRI 시스템의 희망하는 자기적 및/또는 전기적 컴포넌트들을 패턴화하기 위하여 이용될 수도 있다.
라미네이트 기법들은 상대적으로 정밀하고 정확하고, 어떤 프로세스들은 밀(mil), 마이크론(micron), 또는 심지어 마이크론-미만(sub-micron) 레벨에서 정밀도 및 정확도를 산출할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 이와 같이, 하나 이상의 자기적 컴포넌트들(또는 그 부분들)을 제작하기 위하여 라미네이트 기법들을 이용하는 것은, 기존의 기법들을 이용할 때에 수반된, 자기적 컴포넌트들을 제조하고, 정렬하고, 설치함에 있어서의 복잡도 및 어려움의 많은 것을 감소시키거나 제거할 수도 있다. 이에 따라, 차감, 부가, 및/또는 반-부가 접근법들 중의 임의의 적당한 하나 또는 조합을 이용하면, 전도성 층(들)(212)은 MRI를 위한 자기적 컴포넌트들을 생성하는 더 간단하고, 더 신축성 있고, 신뢰성 있고, 스케일링가능한 모드를 제공하기 위하여 낮은 필드 MRI 시스템의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들(예컨대, B0 자기적 컴포넌트 또는 그 희망하는 부분들의 하나 이상의 코일들, 하나 이상의 경사 코일들, 하나 이상의 송신/수신 코일들, 하나 이상의 심 코일들, 하나 이상의 차폐 층들 등)을 형성하도록 패턴화될 수도 있고, 그 일부 특정 예들은 도 4에서 예시되어 있다. 다수의 낮은-필드 MRI 컴포넌트들은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 희망하는 구성에 따라 컴포넌트들의 제조를 가능하게 하기 위하여, 단일 패널 상에 통합될 수도 있거나 다수의 패널들 사이에서 분산될 수도 있다.
도 4는 일부 실시형태들에 따라, 낮은-필드 MRI 시스템과의 이용을 위한 예시적인 멀티-층 라미네이트 패널(400)의 개략적인 도면을 예시한다. 라미네이트 패널(400)은 라미네이트 기법들을 통해 제작될 수도 있는 컴포넌트들의 일부 예들을 예시하기 위하여 이러한 바와 같이 도시되어 있다는 것이 인식되어야 한다. 그러나, 라미네이트 패널은 도 4에서 예시된 컴포넌트들의 전부를 포함할 필요가 없고, 예시된 컴포넌트들 중의 임의의 하나 이상은 희망하는 대로 생략될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 즉, 라미네이트 패널은 라미네이트 패널에서 컴포넌트들(또는 그 부분들) 중의 임의의 하나 또는 조합을 형성하기 위하여 도 4에서 예시된 예시적인 층들 중의 임의의 하나 또는 조합을 포함할 수도 있다. 게다가, 라미네이트 패널은 도 4에서 예시되지 않은 다른 층들(예컨대, 열 관리를 위한 하나 이상의 층들, 하나 이상의 상호접속 층들, 제어 전자기기들 또는 다른 전자적 컴포넌트들을 가지는 하나 이상의 층들 등)을 포함할 수도 있다.
예시된 컴포넌트들(또는 임의의 희망하는 서브세트)은 하나 또는 다수의 층들에서 형성될 수도 있고, 별도의 컴포넌트들은 다른 컴포넌트들과 공유된 층들 상에 형성될 수도 있거나, 다른 컴포넌트들로부터 독립적인 별도의 층들 상에서 형성될 수도 있다. 멀티-층 패널(및 층들 및 그 구성들의 거의 제한 없는 조합)의 예시를 간략화하기 위하여, 도 4에서 예시된 자기적 컴포넌트들은 자기적 컴포넌트들의 기하구조, 그것들이 제작될 수도 있는 층들의 수에 대한 제한 없이 개략적으로 도시되어 있다. 이와 같이, 도 4에서 예시되고 본원에서 설명된 예시적인 층들은 적어도 하나의 비-전도성 층 및 적어도 하나의 전도성 층으로 구성된 단일 라미네이트 층, 또는 각각이 하나 이상의 비-전도성 층들 및 하나 이상의 전도성 층들로 구성된 다수의 이러한 라미네이트 층들의 어느 하나를 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이와 다르게 특정되지 않으면, 층은 하나 이상의 라미네이트 층들을 지칭한다.
패널(400) 내에서 제작될 수도 있는 다양한 컴포넌트들을 도시하는 도 4에서의 예시들은 개개의 컴포넌트를 일반적으로 나타내기 위하여 이용되고, 임의의 특정한 기하구조 또는 구성을 도시하도록 의도되지 않는다는 것이 추가로 인식되어야 한다. 라미네이트 패널 내에서 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 통합하기 위하여 본원에서 설명된 기법들은 임의의 특정한 기하구조, 구성, 또는 배열과의 이용을 위하여 제한되지 않으므로, 도 4에서 예시된 컴포넌트들은 임의의 희망하는 기하구조 및 구성에 따라 패턴화될 수도 있다. 사용될 수도 있는 적당한 기하구조들의 일부 예들은 이하에서 더욱 상세하게 제한 없이 논의된다.
도시된 바와 같이, 예시적인 라미네이트 패널(400)은 그 위에 형성된 하나 이상의 B0 코일들(411a, 411b)을 가지는 복수의 B0 층들(410a, 410b)을 포함한다. B0 코일들은 적절한 전류가 코일(들)에 인가될 때에 낮은-필드 MRI 시스템을 위한 B0 필드의 적어도 부분을 생성하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 각각의 B0 층은 희망하는 B0 필드의 부분을 생성하기 위하여 전도성 층 상에 패턴화된 전도성 트레이스의 하나 이상의 턴들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 층(410a)은 임의의 희망하는 기하구조에 따라 패턴화될 수도 있는 코일(411a)을 그 위에 패턴화하였다. 예를 들어, 코일(411a)은 전도성 트레이스들의 하나 이상의 턴들을 가지는 일반적으로 원형의 기하구조에 따라 패턴화될 수도 있다. 코일(411a)은 (예컨대, 층들 사이의 비아에 의해) 층(410b) 상에 패턴화된 코일(411b)에 전기적으로 접속될 수도 있고, 이것은 또한, 임의의 희망하는 기하구조(예컨대, 전도체의 하나 이상의 턴을 가지는 일반적으로 원형의 코일)일 수도 있다.
그 위에 형성된 B0 코일들을 가지는 임의의 적당한 수의 층들은, 적당한 전류로 급전될 때, 낮은-필드 MRI에서의 이용을 위하여 구성된 B0 필드의 적어도 부분을 각각이 제공하는, 그 위에 형성된 하나 이상의 개개의 코일들을 가지는 층들(410a 및 410b)(예컨대, 1, 10, 20, 50 이상의 층들 등) 사이에 개재(interpose)될 수도 있고 이 층들(401a 및 410b)에 전기적으로 접속될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 각각의 층은 단일 코일 또는 다수의 코일들을 가질 수도 있고, 각각의 코일은 희망하는 코일 설계의 자기적 및/또는 전기적 성질들을 달성하기 위하여 그 위에 형성된 임의의 수의 턴들을 가지도록 패턴화될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
발명자들은 MRI 컴포넌트들을 설계하고 제조하기 위하여 라미네이트 기법들을 이용하는 것이 낮은-필드 MRI 시스템들을 위한 B0 코일들을 제조하기 위한 기존의 기법들을 이용하여 실현가능하거나 가능하지 않은 임의적인 기하구조들 및 구성들을 가지는 B0 코일들의 제작을 가능하게 하여, 가상적으로 임의의 기하구조, 구성, 및/또는 배열의 코일 설계들을 허용한다는 것을 인지하였고 인식하였다. 일부 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 코일들 또는 그 부분들이 그 위에 형성되는 적어도 일부 B0 층들은 희망하는 B0 필드를 달성하기 위하여 다른 층들과는 상이한 코일 기하구조들을 이용하여 패턴화될 수도 있다. 일부 B0 층들은, 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 상이한 응용들 및 환경들을 위하여 B0 필드를 튜닝하도록, 또는 희망하는 강도 및/또는 균질성의 B0 필드를 교정하거나 또는 그렇지 않을 경우에 달성하기 위하여 B0 필드를 조절하도록 독립적으로 제어될 수 있는 하나 이상의 코일들을 그 위에 형성하였을 수도 있다.
특정한 코일 기하구조 또는 코일 기하구조들의 조합과, 라미네이트 패널 내에서의 코일들의 배열 및 분산의 선택은 낮은-필드 MRI 응용들과의 이용을 위하여 생성되어야 할 희망하는 B0 필드에 적어도 부분적으로 종속될 수도 있다. 추가적으로, 동일하거나 상이한 B0 코일 설계를 가지는 하나 이상의 라미네이트 층들은 다수의 층들 상에서 전도성 트레이스들을 접속하는 하나 이상의 비아들에 의해 접속될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 비아들의 위치들은 결과적인 B0 필드의 균질성에 대한 그 효과를 최소화하고 및/또는 급전된 코일의 하나 이상의 전기적 성질들을 일반적으로 최적화기 위하여 선택될 수도 있다. 낮은-필드 MRI에서의 이용을 위한 B0 자석을 적어도 부분적으로 형성하기 위하여 이용될 수도 있는 B0 코일 설계들의 비-제한적인 예들은 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.
라미네이트 기법들은 이러한 높은 정밀도 및 정확도로 전기적 전도체들을 패턴화할 수 있으므로, B0 자석(또는 그 부분)은 희망하는 강도 및 균질성의 B0 필드를 달성하기 위하여 특정한 B0 자석을 위한 설계 사양들에 따라 신뢰성 있게 그리고 높은 충실도로 라미네이트 패널 형태로 제작될 수도 있다. 추가적으로, 라미네이트 패널의 다수의 층들 상에서 B0 자석(또는 그 부분)을 형성하는 하나 이상의 B0 코일들을 분산시키기 위한 능력은 B0 자석을 생성하기 위한 기존의 기법들을 이용하여 가능하지 않은 방식으로 희망하는 B0 필드를 생성하기 위하여 B0 자석의 파라미터들을 최적화하는 것을 허용한다. 시뮬레이션들은 희망하는 B0 필드를 생성하기 위한 구성들 및 배열들(예컨대, B0 필드에 기여하는 각각의 층 상의 전기적 전도체들의 위치, 기하구조, 또는 다른 성질들이 일반적으로 최적화될 수도 있음)을 많은 기하구조들 중에서 선택하기 위하여 이용될 수도 있다. 그 다음으로, 결과적인 설계는 적당한 라미네이트 기법들을 이용하여 정밀하게 그리고 정확하게 제작될 수도 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 라미네이트 층들은 감소된 전력 요건들로 희망하는 B0 필드의 생성을 가능하게 하거나, 자기적 재료들의 이용 없이 필요한 대로 동일한 전력 요건들을 이용하여 더 높은 B0 필드를 생성하기 위한, 자기적 재료들로 패턴화된 하나 이상의 층들과 같은 수동 자기적 컴포넌트(들)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 라미네이트 패널(400)은 희망하는 B0 필드를 달성하기 위하여 하나 이상의 B0 코일들에 의해 생성된 자기장에 기여하는 자기적 컴포넌트들을 형성하도록 배열된 제 1 철(ferrous) 또는 다른 자기적 재료들로 패턴화된 하나 이상의 라미네이트 층들(415)을 포함할 수도 있다. 이러한 자기적 재료들은 자기장을 생성하기 위한 전류를 제공하기 위하여 전원을 필요로 하지 않으면서 자기장을 생성하거나 맞추므로, 희망하는 B0 필드는 감소된 전력 요건들로 생성될 수도 있다. 추가적으로, 자기적 재료들은 전력 요건들에서의 대응하는 증가 없이 더 높은 B0 필드를 생성하기 위하여 이용될 수 있으므로, 자기적 재료들은 잠재적으로 .2 T를 초과하는(예컨대, .2 T 내지 .5 T) 더 높은 B0 필드를 가지는 낮은-필드 MRI 시스템의 구성을 가능하게 할 수도 있다.
하나 이상의 층들(415) 상에 형성된 자기적 컴포넌트(들)(416)는 희망하는 필드 강도 및/또는 균질성의 B0 필드를 생성하거나 맞추는 것을 보조하기 위하여 상대적으로 높은 자기적 투자율(permeability)(μ)을 가지는 재료들 중의 임의의 하나 또는 조합을 포함할 수도 있다. 자기적 컴포넌트(들)(416)는 시트(sheet)로서 제공된 하나 이상의 패턴화된 층들에 의해 형성될 수도 있거나, 또는 그렇지 않을 경우에, 희망하는 자기장을 생성하기 위하여 하나 이상의 라미네이트 층들 내에 제조되고 편입될 수도 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 수동 자기적 컴포넌트들의 이용은 주어진 B0 필드를 생성하기 위하여 필요한 전력 요건들을 감소시킬 수 있다. 즉, 희망하는 B0의 부분은 수동으로(예컨대, 컴포넌트들을 동작시키기 위한 전원을 요구하지 않으면서) 생성될 수 있으므로, 능동 자기적 컴포넌트들(예컨대, 하나 이상의 희망하는 B0 코일들) 상의 부담은 감소될 수 있다. 그 결과, 하나 이상의 B0 셀들은 자기적 컴포넌트(들)(16)와 조합하여, 희망하는 필드 강도 및/또는 균질성을 가지는 B0 필드를 생성하기 위하여 감소된 전류로 동작될 수 있다. 능동 자기적 컴포넌트들의 전력 요건들을 감소시키는 것은 자기적 컴포넌트들을 구동하는 전력 전자기기의 비용 및 복잡도를 간략화하고, 라미네이트 패널의 열 출력에서의 대응하는 감소로 귀착되고, 또한, 그렇지 않을 경우에, 희망하는 강도 및/또는 균질성의 B0 필드를 생성함에 있어서의 능동 자기적 컴포넌트들에 관한 제약들을 경감시킬 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 라미네이트 패널은 낮은-필드 MRI 시스템에서 동작될 때에 검출된 MR 신호들의 공간적 인코딩을 제공하기 위하여 적당한 자기장을 생성할 수 있거나 이 자기장들에 기여할 수 있는 하나 이상의 경사 코일들, 또는 하나 이상의 경사 코일들의 부분을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 전도성 층을 더 포함할 수도 있다. 도 4에서 예시된 예에서, 라미네이트 패널(400)은 경사 코일들(421a, 421b, 421c)이 그 위에 형성되는 복수의 라미네이트 층들(420a, 420b, 420c)을 포함한다. 층(들)(420a)은 Z-경사 코일(421a)의 전부 또는 부분을 형성하도록 패턴화된 전도성 트레이스를 포함하고, 층(들)(420b)은 Y-경사 코일(421b)의 전부 또는 부분을 형성하도록 패턴화된 전도성 트레이스를 포함하고, 층(들)(420c)은 X-경사 코일(421c)의 전부 또는 부분을 형성하도록 패턴화된 전도성 트레이스를 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, 도 4에서의 경사 코일들(421a, 421b, 및 421c)의 도시는 하나 이상의 희망하는 경사 코일들을 제공하기 위하여 임의의 수 및 구성의 층들을 이용하여 임의의 적당한 기하구조의 경사 코일들을 일반적으로 나타내도록 의도된다.
경사 코일들이 라미네이트 패널(예컨대, 라미네이트 패널(400))에서 적어도 부분적으로 형성되는 하나의 비-제한적인 예로서, Z-경사 코일은 일반적으로 원형의 기하구조를 이용하여 하나 이상의 층들에서 적어도 부분적으로 형성될 수도 있고, X-경사 코일 및 Y-경사 코일은 (예컨대, 도 1에서 개략적으로 예시된 기하구조와 유사한) 그리드(grid)로서 패턴화된 하나 이상의 전도체들을 통한 것과 같은 일반적으로 직사각형의 기하구조를 이용하여 하나 이상의 층들에서 적어도 부분적으로 형성될 수도 있다. 경사 코일들을 위한 전도체들은, 낮은 필드 MRI 시스템의 다른 자기적 컴포넌트들과 함께, 또는 이 다른 자기적 컴포넌트들 없이, 그리고 다른 자기적 컴포넌트들과 층들을 공유하는 및/또는 라미네이트 패널의 별도의 층들 상에 패턴화된, 통합된 경사 코일들을 생성하도록 희망된 바와 같은 임의의 조합으로 하나 또는 다수의 층들에 걸쳐 분산될 수도 있다.
그것을 위한 B0 코일들 및 경사 코일들의 양자를 갖는 라미네이트 패널의 일부 실시형태들에서, 라미네이트 패널의 적어도 하나의 층은 낮은-필드 이미징 응용들을 위한 희망하는 자기장 특성들을 제공하기 위하여 선택적으로 제어될 수도 있는 B0 코일들(또는 그 부분) 및 경사 코일들(또는 그 부분)의 양자를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트 패널의 층 상의 동일한 전도성 트레이스의 적어도 부분은 코일이 어떻게 동작되는지에 따라 B0 코일로서, 또는 경사 코일로서 기능할 수도 있다. 본원에서 설명된 기법들은 라미네이트 패널의 다수의 층들 또는 다수의 라미네이트 패널들 상에서 자기적 컴포넌트(들)를 분산시키는 임의의 특정한 방식으로 제한되지 않으므로, 일부 실시형태들에 따르면, 경사 코일이 다수의 층들 상에서 분산될 수도 있고, 일부 실시형태들에 따르면, 다수의 경사 코일들(또는 그 부분들)이 단일 층에서 형성될 수도 있다(예컨대, X, Y, 및/또는 Z 경사 코일들 중의 하나 이상). 라미네이트 기법들을 이용하여 제작된 하나 이상의 경사 코일들은 (예컨대, 하나 이상의 경사 코일들을 공유되거나 별도의 라미네이트 패널에서 통합함으로써) 라미네이트 기법들을 이용하여 제작된 하나 이상의 다른 자기적 컴포넌트들과 관련하여 사용될 수도 있거나, 낮은 필드 MRI 시스템의 일부로서, 기존의 기법들을 이용하여 제작된 하나 이상의 다른 자기적 컴포넌트들과 관련하여 사용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
또한, 위에서 논의된 바와 같이, 라미네이트 패널은, B0 필드 및 대응하는 경사 필드들을 생성하도록 구성된 코일들과 함께 동작될 때, B1 여기 필드(송신)를 생성함으로써 MR 응답을 자극시키고 및/또는 방출된 MR 신호들(수신)을 수신하도록 구성된, 하나 이상의 송신 및/또는 수신 코일들, 또는 하나 이상의 송신 및/또는 수신 코일들의 부분을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 전도성 층을 더 포함할 수도 있다. 이러한 라미네이트 패널은 단일 채널 또는 병렬 MRI를 수행하기 위한 단일 송신 및/또는 수신 코일들(또는 그 부분들) 또는 다수의 송신 및/또는 수신 코일들(또는 그 부분들)을 편입시킬 수도 있다. 도 4에서 예시된 예에서, 라미네이트 패널(400)은 송신/수신 코일(431)의 전부 또는 부분이 그 위에 형성되는 층(들)(430)을 포함한다.
임의의 적당한 기하구조는 송신/수신 코일 또는 송신/수신 코일들의 세트를 패턴화하기 위하여 이용될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 나선형-형상 전도체는 하나 이상의 송신/수신 코일(또는 그 부분들)을 형성하기 위하여 하나 이상의 층들에서 패턴화될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 실질적으로 직사각형의 기하구조는 라미네이트 기법들을 이용하여 하나 이상의 송신 및/또는 수신 코일들을 제작하기 위하여 사용될 수도 있다. 상이한 코일들이 송신 및 수신을 위하여 이용되는 일부 실시형태들에 따르면, 송신 및 수신 코일들은 상이한 개개의 기하구조들을 이용하여 하나 이상의 층들에서 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 다수의 층들 및/또는 다수의 라미네이트 패널들은 낮은 필드 MRI 시스템에서의 이용을 위한 송신/수신 코일 및/또는 송신/수신 코일들의 세트를 집합적으로 형성하기 위하여 이용될 수도 있다. 라미네이트 기법들을 이용하여 제작된 하나 이상의 송신/수신 코일들은 (예컨대, 하나 이상의 다른 자기적 컴포넌트들을 공유되거나 별도의 라미네이트 패널에서 통합함으로써) 라미네이트 기법들을 이용하여 제작된 하나 이상의 다른 자기적 컴포넌트들과 관련하여 사용될 수도 있거나, 낮은 필드 MRI 시스템의 일부로서, 기존의 기법들을 이용하여 제작된 하나 이상의 다른 자기적 컴포넌트들과 관련하여 사용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
라미네이트 패널은, 환경으로부터의, 및/또는 MRI 시스템의 컴포넌트들로부터 생성된 전자기 에너지가 MRI 자기기기에 의해 생성된 자기장들을 교란시키는 것을 방지하도록 배열된, 및/또는 그렇지 않을 경우에, 전자기 간섭으로부터 장치를 차폐시키기 위한 하나 이상의 전자기 차폐부들을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 전도성 층을 더 포함할 수도 있다. 도 4에서 예시된 예에서, 라미네이트 패널(400)은 전자기 차폐부를 제공하기 위하여 이용된 층(들)(440)을 포함한다. 오직 단일 차폐 층이 도시되어 있지만, 임의의 적당한 수의 차폐 층들은 임의의 상이한 수의 위치들에서 이용될 수도 있고, 하나 이상의 차폐부들을 형성하는 패턴화된 전도성 층(들)은 별도의 층들에서 형성될 수도 있거나, (예컨대, 다른 자기적 컴포넌트들 또는 다른 자기적 부분들의 부분들이 그 위에 형성되는 하나 이상의 라미네이트 층들의 미이용된 부분들 상에서 전기적으로 격리되도록 패턴화된) 다른 컴포넌트들이 그 위에 형성되는 층들 상에 형성될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 차폐 층(들)(440)은 라미네이트 패널(400)의 하나 이상의 층들에서 전도체 메쉬(conductor mesh)를 패턴화함으로써 형성될 수도 있지만, 차폐부는 임의의 희망하는 기하구조를 형성하기 위하여 임의의 적당한 전도체 패턴을 이용하여 제공될 수도 있고, 이 기하구조는 개개의 차폐부가 어디에서 제공되는지, 및/또는 특정한 차폐부가 억압하거나 제거하기 위하여 채용되는 전자기 간섭의 특성들에 기초하여 선택될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
전자기 차폐부는 능동 차폐부 또는 수동 차폐부를 제공하도록 구성될 수도 있고, 실시형태들은 이 점에서 제한되지 않는다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트 패널의 다수의 층들 상에 형성된 차폐부는 하나 이상의 비아들을 이용하여 접속된다. 따라서, 낮은 필드 MRI 시스템을 위한 적어도 일부 차폐부는, 하나 이상의 별도의 층들 상에서, 또 다른 자기적 컴포넌트(또는 그 부분)이 그 위에 형성되는 하나 이상의 층들 상에서 중의 어느 하나에서, 하나 이상의 자기적 컴포넌트들이 제작되는 하나 이상의 라미네이트 패널들로 통합될 수도 있다. 전자기 차폐부는 자기장들, 전기장들, 또는 양자의 정적 또는 동적 차폐부를 포함할 수도 있다.
희망하는 자기장들의 생성을 가능하게 하도록 배열된 심 코일들은 또한, 라미네이트 패널의 하나 이상의 층들 상에서 패턴화될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 라미네이트 패널은, 자기장(들)을 생성하거나 자기장(들)에 기여하도록 배열되고, 하나 이상의 B0 코일들에 의해 생성된 B0 필드의 균질성을 개선시키고, 그렇지 않을 경우에, 주어진 시야 내의 B0 필드를 개선시키고, 및/또는 B0 필드에 부정적으로 영향을 주는 다른 자기장들에 대항하도록 구비된 하나 이상의 심 코일들, 또는 하나 이상의 심 코일들의 부분을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 전도성 층을 포함할 수도 있다. 도 4에서 예시된 예에서, 라미네이트 패널(400)은 하나 이상의 심 코일들(452)(또는 그 부분들)이 그 위에 형성되는 층(들)(450)을 포함한다. 적어도 하나의 B0 코일 및 적어도 하나의 심 코일을 갖는 라미네이트 패널을 포함하는 실시형태들에 대하여, 적어도 하나의 심 코일은 적어도 하나의 B0 코일(또는 그 부분들)과 공유된(그러나 그것으로부터 전기적으로 분리된) 전도성 층들에 의해 형성될 수도 있거나, 적어도 하나의 B0 코일(또는 그 부분들)로부터 분리된 하나 이상의 전도성 층들에서 형성될 수도 있다. 논의된 다른 자기적 컴포넌트들에서와 같이, 라미네이트 기법들을 이용하여 제작된 심 코일들은 (예컨대, 심 코일들을 공유되거나 분리된 라미네이트 패널에서 통합함으로써) 라미네이트 기법들을 이용하여 제작된 다른 컴포넌트들과 함께 사용될 수도 있거나, 낮은 필드 MRI 시스템의 일부로서 기존의 기법들을 이용하여 제조된 다른 컴포넌트들과 함께 사용될 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 다수의 낮은-필드 MRI 컴포넌트들(또는 그 부분들)은 라미네이트 패널의 단일 층(즉, 단일 라미네이트 층) 상에서 형성될 수도 있다. 즉, 다수의 자기적 컴포넌트들 또는 다수의 자기적 컴포넌트들의 부분들은 단일 라미네이트 층의 동일한 전도성 층 상에서 패턴화될 수도 있다. 예를 들어, 단일 라미네이트 층의 전도성 층은 (완전한 B0 자석을 형성하거나, 완전한 B0 자석에 기여하는 것의 어느 하나인) 하나 이상의 B0 코일들과, 하나 이상의 경사 코일들 또는 하나 이상의 경사 코일들의 부분을 형성하도록 패턴화될 수도 있다.
추가의 예로서, 라미네이트 패널의 단일 라미네이트 층은 경사 코일의 전부 또는 부분, 또는 송신/수신 코일의 전부 또는 부분을 형성하도록 패턴화될 수도 있다. 경사 코일 및 송신/수신 코일(또는 그 부분들)은 라미네이트 층 상에 형성된 적어도 일부 전도성 엘리먼트들을 공유할 수도 있거나, 경사 코일 및 송신/수신 코일(또는 그 부분들)은 동일한 라미네이트 층 상에 별도로(예컨대, 서로 전기적으로 격리됨) 형성될 수도 있다. 또 다른 예로서, 라미네이트 패널의 단일 라미네이트 층은 하나 이상의 B0 코일들의 전부 또는 부분과, 낮은-필드 MRI 시스템을 위한 B0 필드의 균질성을 튜닝하기 위하여 이용된 하나 이상의 심 코일들의 전부 또는 부분을 형성하도록 패턴화될 수도 있다. 심 코일(들) 및 B0 코일(들)(또는 그 부분들)은 라미네이트 층 상에 형성된 적어도 일부 전도성 엘리먼트들을 공유할 수도 있거나, 심 코일(들) 및 B0 코일(또는 그 부분들)은 동일한 라미네이트 층 상에 별도로(즉, 서로 전기적으로 격리됨) 형성될 수도 있다. 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 컴포넌트들(또는 그 부분들)의 임의의 조합은 특정 설계에 따라 희망하는 대로 하나 이상의 공유된 라미네이트 층들에서 유사하게 제작될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
발명자들은 일부 실시형태들에 따라 라미네이트 패널들 상에 형성된 일부 전도체들이 별도의 MRI 컴포넌트들에 의해 수행된 기능들을 전형적으로 특징으로 하는 다수의 기능들을 수행하도록 구성될 수도 있다는 것을 인지하였고 인식하였다. 상이한 기능들을 수행하기 위하여 동일한 전도체들을 다른 목적으로 함으로써, 및/또는 다수의 컴포넌트들과 다수의 컴포넌트들의 부분들 사이의 라미네이트 패널의 라미네이트 층들을 공유함으로써, 라미네이트 패널을 제조하는 것과 연관된 치수들 및 비용들이 감소될 수도 있다.
도 4에서 도시된 라미네이트 패널(400)의 라미네이트 층들의 순서는 단지 예시를 위햐여 제공되고, 층들의 임의의 적당한 순서화가 이용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 즉, 다수의 자기적 컴포넌트들(또는 그 부분들)이 라미네이트 패널로 통합될 때, 라미네이트 층들의 임의의 순서화는 통합된 자기적 컴포넌트들의 희망하는 시퀀스(sequence)를 달성하기 위하여 이용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 층들 및 그 위에 형성된 컴포넌트들의 구성은 하나 이상의 시스템을 최적화하기 위한 설계 고려사항들 및/또는 전력 소비, 경사 선형성, B0 필드 균질성, 경사 강도, RF 강도, 열 고려사항들 등을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 이미징 파라미터들에 적어도 부분적으로 기초하여 선택될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 B0 코일들의 전부 또는 부분을 포함하는 하나 이상의 층들은 낮은-필드 MRI 시스템의 전력 소비를 감소시키기 위하여 라미네이트 패널의 가장 내부 층(들)으로서 위치될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 라미네이터 패널의 하나 이상의 외부 층들은 전자기 차폐부를 제공하기 위하여 패턴화될 수도 있다. 따라서, 본원에서 설명된 기법들은 이 점에서 임의의 특정한 구성과의 이용을 위하여 제한되지 않으므로, 라미네이트 패널의 층들의 임의의 순서화가 이용될 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 라미네이트 패널(400)은 라미네이트 기법들을 이용하여 제작될 수도 있는 예시적인 컴포넌트들을 예시하기 위하여, B0 코일들, 경사 코일들, 송신/수신 코일들, 심 코일들, 및 전자기 차폐부의 전부 또는 부분들을 그 안에서 제작한 것으로서 도시되어 있지만, 라미네이트 패널은 컴포넌트들 중의 임의의 하나 또는 조합, 또는 그 희망하는 부분들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 예시적인 컴포넌트들의 적어도 일부는 (예컨대, 그 컴포넌트들을 위한 기존의 제조 기법들을 이용하여) 라미네이트 패널(들)로부터 분리되어 제공된다. 예를 들어, 일부 실시형태들은 그 위에 형성된 하나 이상의 B0 코일들을 가지는 라미네이트 패널(들)을 포함하고, 낮은-필드 MRI 시스템의 다른 컴포넌트들은 라미네이트 패널(들)로부터 분리되어 제공된다. 다른 실시형태들은 그 위에 형성된 하나 이상의 경사 코일들을 가지는 라미네이트 패널들을 포함하고, 낮은-필드 MRI 시스템의 다른 컴포넌트들은 라미네이트 패널들로부터 분리되어 제공된다. 예를 들어, 이러한 실시형태들에서, 낮은-필드 MRI 시스템을 위한 주 자기장 B0은 (예컨대, 도 1에서의 이중-평면 B0 코일 아키텍처와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이) 기존의 기법들을 이용하여 제조될 수도 있고, 송신/수신 코일은 이미징되어야 할 객체 주위 또는 근처에 배치된 헬멧-기반(helmet-based) 및/또는 표면-기반(surface-based) 코일에 의해 제공될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 라미네이트 패널들은 하나 이상의 B0 코일들 및 하나 이상의 경사 코일들(또는 그 부분들)의 양자를 그 위에 형성하였을 수도 있고, 낮은-필드 MRI 시스템의 다른 컴포넌트들은 라미네이트 패널(들)로부터 분리되어 생성될 수도 있다.
따라서, 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 본원에서 설명된 기법들에 따라 제조된 라미네이트 패널들은 낮은-필드 MRI 컴포넌트들(또는 그 부분들) 중의 임의의 하나 또는 조합이 그 위에 형성되는 임의의 적당한 수의 층들을 포함할 수도 있고, 이러한 라미네이트 패널(들)은 다른 기법들을 이용하여 생성된 임의의 수의 다른 라미네이트 패널(들) 또는 다른 컴포넌트들 중의 임의의 하나 또는 조합과 관련하여 사용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 일부 실시형태들에 따르면, 하이브리드 접근법이 이용될 수도 있고, 여기서, 하나 이상의 자기적 컴포넌트들은 라미네이트 기법들을 이용하여 제작되는 부분 및 기존의 기법들을 이용하여 생성된 부분으로 구현된다.
위에서 논의된 바와 같이, 자기적 컴포넌트들은 임의의 수의 상이한 구성들로 라미네이트 패널의 복수의 층들 상에서 자기적 컴포넌트(들)의 부분들을 분산시킴으로써 부분적으로 또는 전체적으로 제작될 수도 있다. 도 5a 및 도 5b는 일부 실시형태들에 따라, 그 안에 제작된 B0 코일을 가지는 멀티-층 라미네이트 패널(500)을 예시한다. 도 5a 및 도 5b는 급전될 때, 낮은-필드 MRI를 수행하기 위해 적당한 B0 필드에 기여하는 자기장을 생성하기 위하여 라미네이트 패널의 다수의 층들에 걸쳐 분산될 수도 있다. 일 예의 층들이 그 안에 제작된 B0 코일의 부분들을 개략적으로 예시하지만, 각각의 층은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 다른 자기적 컴포넌트들(예컨대, 하나 이상의 경사 코일들, 송신/수신 코일들, 심 코일들 등)을 포함하는 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다(그러나 그러하지 않을 필요가 있음).
예시적인 라미네이트 패널(5)은 개개의 전도성 층들을 이에 따라 패턴화함으로써 B0 자석의 부분들이 그 상에서 분산되는 14 개의 라미네이트 층들을 포함한다. 도 5a 및 도 5b에서, 일 예의 층들 상에 제공된 전도성 패턴들은 일반적으로 원형의 코일에 의해 예시되고, 그 폭은 대표적인 방식으로 개개의 코일을 형성하는 턴들의 수를 나타낸다. 코일들은 급전될 때, 실선들로 나타낸 코일을 통한 전류가 파선들로 나타낸 코일들을 통한 전류와 반대의 방향으로 흐른다는 것(예컨대, 시계 대 반-시계, 또는 그 반대)을 표시하기 위하여 실선 및 파선으로 나타내어진다. 일 예의 라미네이트 패널(500)은 오직 예로서, 이하에서 설명된 방식으로 그 위에 제작되고 분산된 코일들(510A, 510B, 510C, 510D, 510E, 510E, 510F, 및 510G)을 포함한다.
도 5a 및 도 5b에서의 예시적인 층들(1 내지 14)의 각각은 복수의 턴들, 예를 들어, 전도성 트레이스들 각각의 24 턴들을 포함하는 코일(510A)을 그 위에서 제작하였다. 즉, 도시된 층들에서 도시된 바와 같이, 14 개의 층들의 각각은 전도성 트레이스들의 24 개의 턴들을 가지는 개개의 외부 코일을 형성하도록 패턴화될 수도 있다. 각각의 코일(510A)은 층들 사이의 하나 이상의 비아들(예컨대, 도금된 관통-구멍들, 핀들, 또는 다른 적당한 전도성 비아들)을 이용하여 추후의 층에서 코일(510A)에 접속될 수도 있다. 대안적으로, 외부 코일들(510A) 중의 하나 이상은 다른 코일들(510A)로부터 전기적으로 격리될 수도 있고, 예를 들어, 독립적으로 급전되도록 구성될 수도 있다(예컨대, 코일들(510A) 중의 하나 이상은 심 코일로서 사용될 수도 있음). 최초의 6 개의 층들(예컨대, 도 5a 및 도 5b에서 예시된 층들(1 내지 6))의 각각은 통합된 B0 코일에 대한 외부 코일(510A)로 구성되지만, (다른 자기적 컴포넌트들을 포함하는) 다른 컴포넌트들이 추가로 그 위에서 제작될 수도 있다.
층들(7 내지 14)의 각각은 또한, 파선들에 의해 나타내어진 바와 같이, 동작될 때에 코일들(510A)과 반대의 방향으로 전류를 전도시킬 수도 있는 개개의 코일(510B)을 그 위에서 제작하였다. 일 예의 라미네이트 패널(500)에서, 각각의 코일(510B)은 개개의 층들 상에 형성된 코일들(510A)에서의 턴들의 수보다 더 적은 다수의 턴들을 포함한다. 코일들(510B)을 나타내기 위하여 이용된 감소하는 라인 폭에 의해 표시된 바와 같이, 개개의 코일을 형성하는 전도성 트레이스들의 턴들의 수는 또한, 코일들이 그 위에 분산되는 층들에 걸쳐 감소할 수도 있다(또는 그렇지 않을 경우에 변동됨). 예를 들어, 층들(7 및 8)에서의 코일들(510B)은 전도성 트레이스들 각각의 11 개의 턴들을 포함할 수도 있고, 개개의 층들(9 내지 11)에서 제작된 코일들(510B)은 10 개의 턴들로 형성될 수도 있고, 층(12)에서 제작된 코일(510B)은 9 개의 턴들로 형성될 수도 있고, 개개의 층들(13 및 14)에서 제작된 코일들(510B)은 8 개의 턴들로 형성될 수도 있다. 턴 구성은 예시적이고, 턴들의 수 및 턴들의 수가 어떻게 변동되는지(또는 일정하게 유지됨)는 임의의 점에서 제한되지 않는다는 것이 인식되어야 한다.
층들(7 내지 14)의 각각은 또한, 실선들에 의해 나타내어진 바와 같이, 동작될 때에 코일들(510A)과 동일한 방향으로 전류를 전도시킬 수도 있는 개개의 코일(510C)을 그 위에서 제작하였다. 일 예의 라미네이트 패널(500)에서, 각각의 코일(510C)은 개개의 층에서 코일들(510B)을 형성하는 턴들의 수보다 더 적은 다수의 턴들을 포함하고, 그 수는 코일들(510C)이 그 위에서 패턴화되는 라미네이트 층들에 걸쳐 변동될 수도 있거나 동일하게 유지될 수도 있다. 예를 들어, 개개의 층들(7 내지 10)에서 제작된 코일들(510C)은 6 개의 턴들로 형성될 수도 있고, 층(11)에서 제작된 코일(510C)은 5 개의 턴들로 형성될 수도 있고, 개개의 층들(12 내지 14)에서 제작된 코일들(510C)은 4 개의 턴들로 형성될 수도 있다. 그러나, 이 배열은 단지 예시적이고, 턴들의 수 및 그것들이 어떻게 변동되는지(또는 일정하게 유지됨)는 이 예의 배열에 의해 제한되지 않는다.
층들(7 내지 11)의 각각은 또한, 개개의 코일(510D) 및 개개의 코일(510E)을 그 위에서 제작하였고, 층들(7 내지 9)의 각각은 개개의 코일(510F)을 그 위에서 제작하였고, 층들(7 및 9)의 각각은 개개의 코일(510G) 및 개개의 코일(510H)을 그 위에서 제작하였다. 도 5a 및 도 5b에서 예시된 예에서, 연속적인 코일들은 그것들이 동작될 때에 전류를 전도시키는 방향을 교대하고, 각각의 연속적인 코일은 선행 코일보더 더 적은 전도체들의 다수의 턴들을 포함한다. 그러나, 이 구성은 단지 예시적이고, 전류가 전도되는 방향, 각각의 코일에서의 턴들의 수, 라미네이트 패널의 각각의 층 상의 코일들의 수는 낮은 필드 MRI를 위한 B0 필드를 생성하거나 이 B0 필드에 기여하도록 희망된 바와 같이 선택될 수도 있다.
코일(510A)과 관련하여 논의된 바와 같이, 도 5a 및 도 5b에서 예시된 예시적인 코일들을 형성하는 전도체들은 (이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이) 인트라-층으로 함께 접속될 수도 있고, 및/또는 층들 사이의 전도성 비아들을 이용하여 인터-층으로 접속될 수도 있다. 또한, 도 5a 및 도 5b에서 예시된 코일들 중의 하나 이상은 격리되게 패턴화될 수도 있고, 독립적으로 급전될 수 있을 수도 있다. 이러한 방식으로, 이러한 코일들은 (예컨대, 낮은-필드 MRI 시스템의 교정(calibration) 동안에) 주어진 환경에서 또는 주어진 로딩 조건 하에서 결과적인 B0 필드의 균질성을 개선시키기 위하여 필요한 대로 동작될 수 있는 심 코일들로서 이용될 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 동일한 라미네이트 층에서 제공된 코일들은, 동작될 때, 전류가 상이한 개개의 코일들에서 상이한 방향들로 흐르도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 주어진 라미네이트 층 상에서 패턴화된 하나 이상의 코일들은 동일한 라미네이트 층에서 패턴화된 하나 이상의 다른 코일들의 반대 방향으로 전류를 전도시킬 수도 있다. 도 6a는 B0 코일이 그 위에 패턴화되는 라미네이트 패널의 예시적인 층(605)을 예시한다(예컨대, 층(605)은 도 5a 및 도 5b에서 예시된 층(12)과 유사할 수도 있음). 층(605)은 각각이 전도성 트레이스의 복수의 턴들(예컨대, 각각 20 개의 턴들, 10 개의 턴들, 및 5 개의 턴들)을 가지는 코일들(610A, 610B, 및 610C)을 포함한다. 도 6b는 층(605) 상에 패턴화된 전도성 트레이스 또는 트랙(track)에 관하여 더욱 상세하게 도시하기 위하여 확대된 도 6a에서 표시된 영역(645)을 예시한다.
도 6b에서 예시된 바와 같이, 코일들(610A, 610B, 및 610C)은, 전기적 전류가 전도성 트레이스(615)에 제공될 때, 전류가 코일들(610A, 610B, 및 610C)에 대하여 반-시계 및 시계 방향들을 교대할 시에 전도되도록 패턴화된 단일 전도성 트레이스(615)에 의해 형성된다. 특히, 코일(610A)은 반-시계 방향으로 전류를 전도시키고, 코일(610B)은 시계 방향으로 전류를 전도시키고, 코일(610C)은 반-시계 방향으로 전류를 전도시킨다. 전도성 트레이스(615)는 전류가 전도되는 방향에 대하여 임의의 희망하는 구성을 구현하도록 패턴화될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 예를 들어, 다수의 코일들이 그 위에서 제작되는 층들은, 본원에서 설명된 기법들이 전도체들의 임의의 특정한 구성 또는 전류 흐름의 방향과의 이용을 위하여 제한되지 않으므로, 전류가 각각의 코일을 통해 동일한 방향으로 전도되거나, 전류 전도의 방향이 하나 이상의 희망하는 코일들을 통해 변경될 수도 있도록 패턴화될 수도 있다.
도 6a 및 도 6b는 또한, 비아(675)가 도 6b에서 표기되는 예시적인 비아들을 예시한다. 이 비아들은 (예컨대, 위에서 설명된 도 3a 및 도 3b에서 도시된 예시적인 비아들에 의해 예시된 바와 같이) 하나의 라미네이트 층 상에 패턴화된 전도성 트레이스들을, 하나 이상의 다른 라미네이트 층들 상에 패턴화된 전도성 트레이스들과 접속한다. 비아들은 인접한 라미네이트 층들에서 전도성 트레이스들을 접속하기 위하여 제공될 수도 있고, 및/또는 임의의 수의 희망하는 라미네이트 층들 상에서 패턴화된 전도성 트레이스들을 접속하기 위하여 다수의 층들을 통해 제공될 수도 있다. 따라서, 라미네이트 패널의 상이한 층들 상에 패턴화된 전도성 트레이스들은 라미네이트 패널 내에서 제작된 자기적 컴포넌트들(또는 다른 전자적 컴포넌트들)을 위한 희망하는 회로부를 생성하기 위하여 임의의 방식으로 접속될 수도 있다.
도 5a 및 도 5b 및 도 6과 관련하여 위에서 예시된 예시적인 코일들은 실질적으로 원형이고 실질적으로 균일한 동심 턴들을 가지지만, 본원에서 설명된 기법들이 임의의 특정한 기하구조 또는 구성과의 이용을 위하여 제한되지 않으므로, 다른 기하구조들 및 구성들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8은 본원에서 설명된 라미네이트 기법들을 이용하여 실현될 수도 있는 B0 코일 설계들의 비-제한적인 예들을 개략적으로 예시한다. 강성 지지 구조체 주위로 정사각형 또는 원형의 전도체를 감는 것을 전형적으로 수반하는 기존의 생성 기법들을 이용하여 낮은-필드 MRI 시스템들을 위하여 실제로 실현될 수 있는 B0 코일 설계들과 달리, 다른 설계들이 라미네이트 프로세스들의 신축성 및 정밀도에 의해 실현될 수도 있다. 예를 들어, 라미네이트 기법들을 이용하여 형성된 B0 코일을 위한 전도성 트레이스들은 일반적으로 말하면, 임의의 희망하는 치수들에 따라, 그리고 임의의 희망하는 기하구조에 따라 제작될 수도 있고 패턴화될 수도 있다. 이와 같이, 기존의 배선 전도체들을 이용하여 일반적으로 실현가능하지 않은 상대적인 치수들을 가지는 전도성 경로들이 제작될 수 있고, 심지어 가능한 경우, 기존의 제조 기법들을 이용하여, 실용적이지 않은 기하구조들에 따라 패턴화될 수 있다. 이와 같이, 라미네이트 기법들은 B0 자석뿐만 아니라, 마찬가지로 다른 자석 컴포넌트들(예컨대, 경사 코일들, 송신/수신 코일들, 심 코일들 등)을 위한 더욱 최적의 코일 설계들의 제조를 가능하게 할 수도 있다.
또한, 라미네이트 기법들이 코일이 다수의(그리고 일부 설계들에서, 상대적으로 많은) 층들 상에서 분산될 것을 허용하므로, 각각의 주어진 층에서의 코일의 부분의 치수들, 위치, 기하구조 등은 결과적인 자기장을 일반적으로 최적화하기 위하여 선택될 수도 있다. 예를 들어, 발명자들은 결과적인 자기장에 영향을 주는 각각의 층 상의 전도성 패턴의 전도체 치수, 위치, 기하구조, 턴들의 수, 및/또는 임의의 다른 파라미터(들) 중의 임의의 하나 또는 조합에 관한 일반적으로 최적의 해결책을 결정하기 위하여 각각의 층 상의 전도성 패턴의 하나 이상의 파라미터들을 변동시키기 위한 시뮬레이션들을 개발하였다. 상이한 MRI 응용들은, 라미네이트 기법들이 특정한 MRI 응용들을 위하여 맞추어진 낮은-필드 MRI 시스템들을 설계하고 구현하기 위하여 사용될 수도 있도록, 상이한 최적의 해결책들을 가질 수도 있다.
도 7a 내지 도 7c는 예를 들어, 라미네이트 패널의 단일 층 상에서 패턴화될 수도 있거나 다수의 라미네이트 층들 상에서 분산될 수도 있고, 적절하게 배치된 비아들을 이용하여 접속될 수도 있는 복수의 턴들을 포함하는 나선형 B0 코일 설계들을 예시한다. 도 7a는 하나 이상의 라미네이트 층들 상에서 패턴화된 전도성 재료의 상대적으로 넓은 나선형 트레이스를 예시한다. 도 7b는 전도성 경로의 폭이 도 7b에서 예시된 전도성 경로보다 더 얇지만, 턴들의 수가 더 큰 나선형 B0 코일 설계를 도시한다. 도 7c는 나선의 턴들의 비-균일한 밀도를 가지는 나선형 B0 코일 설계를 도시한다(즉, 나선형 기하구조는 그것이 내부를 향해 이동함에 따라 더 빽빽해짐). 하나 이상의 가변적인 밀도의 나선형 B0 코일들을 이용하는 것은 주어진 원형 코일 설계들에 비해 희망하는 강도의 B0 필드를 생성하기 위하여 요구된 전력의 양을 감소시킬 수도 있다. 이러한 가변적인 나선형 밀도 B0 코일들의 제조는 기존의 배선-포장(wire-wrapping) 기법들을 이용하여 비실용적이거나 실현가능하지 않다. 다른 나선형-기반 B0 코일 설계들이 또한 가능하고, 본원에서 예시된 기하구조들 및 구성들은 가능한 코일 설계들의 단지 예시라는 것이 인식되어야 한다.
도 8a 내지 도 8c는 라미네이트 패널의 단일 라미네이트 층 상에서 패턴화될 수도 있거나 적절하게 배치된 비아들을 이용하여 다수의 라미네이트 층들 상에서 분산될 수도 있는 복수의 턴들을 포함하는 동심 링 B0 코일 설계들을 예시한다. 도 8a는 하나 이상의 라미네이트 층들 상에 형성되고 전도체의 턴들에 대하여 균일한 밀도를 가지는 전도체 재료의 복수의 접속된 원형 트레이스들을 예시한다. 도 8b는 턴들의 균일한 밀도를 유지하면서, 라미네이트 층 상에 형성된 B0 코일의 턴들의 수 및 밀도가 도 8a의 설계에 비해 증가되는 B0 코일 설계를 도시한다. 도 8c는 동심 코일들의 턴들의 비-균일한 밀도를 가지는 B0 코일 설계를 도시한다. 다른 원형-기반 B0 코일 설계들이 또한 가능하고, 예를 들어, 도 5a 및 도 5b, 도 6, 및 도 10a 및 도 10b와 관련하여 위에서 설명된 예시적인 B0 코일 구성들 및 실시형태들은 이 점에서 제한되지 않는다는 것이 인식되어야 한다.
도 4와 관련하여 논의된 바와 같이, 라미네이트 기법들은 부분적으로 또는 전체적으로의 어느 하나, 및/또는 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 자기적 컴포넌트들과 조합하여, 라미네이트 패널 내에서 통합된 경사 코일들을 생성하기 위하여 이용될 수도 있다. 경사 코일들은 특정한 구현예를 위하여 적당한 임의의 희망하는 기하구조에 따라 패턴화될 수도 있다. 도 9a 내지 도 9c는 일부 실시형태들에 따라 예시적인 x-경사, y-경사, 및 z-경사 코일들을 예시한다. 예를 들어, 도 9a는 단일 라미네이트 층 상에서 패턴화될 수도 있거나 라미네이트 패널의 다수의 라미네이트 층들 상에서 분산될 수도 있는 x-경사 코일(920A)의 예를 예시한다. x-경사 코일(920A)은 예를 들어, 주파수 인코딩을 수행하도록 구성될 수도 있다. 유사하게, y-경사 코일(920B)은 단일 또는 다수의 라미네이트 층들 상에서 패턴화될 수도 있고, 예를 들어, 위상 인코딩(phase encoding)을 제공하도록 구성될 수도 있고, z-경사 코일(920C)은 하나 이상의 라미네이트 층들 상에서 패턴화될 수도 있고, 예를 들어, 이미지 슬라이스(image slice)들의 국소화(localization)를 제공하도록 구성될 수도 있다. 그러나, 경사 코일들은 임의의 적당한 공간적 인코딩을 수행하도록 배열될 수도 있고 구성될 수도 있다. 도 9a 내지 도 9c에서 예시된 패턴들은 단지 예시적이고, 본원에서 설명된 기법들이 경사 코일들을 구현하기 위한 임의의 특정한 설계 또는 구성으로 제한되지 않으므로, 임의의 구성 또는 기하구조는 낮은 필드 MRI를 위한 경사 코일들을 구현하기 위하여 이용될 수도 있다.
도 10a 및 도 10b는 경사 코일들이 B0 자석을 적어도 부분적으로 형성하는 코일들과 동일한 층들의 적어도 일부 상에서 제작되는 예를 예시한다. 특히, 도 10a 및 도 10b는 x-경사 코일들(1020A), y-경사 코일들(1020B), 및 z-경사 코일들(1020C)이 B0 자석의 부분들과 동일한 층들(예컨대, 하나 이상의 B0 코일들 또는 그 부분들을 그 위에서 패턴화한 층들)에서 패턴화되는 라미네이트 패널의 6 개의 라미네이트 층들을 예시한다. B0 자석에 대하여, 코일들(1010A)은 도 5a 및 도 5b에서 예시된 코일들(510A)과 유사할 수도 있다. 발명자들은 이러한 B0 코일들의 중심에서의 라미네이트 층의 영역들이 하나 이상의 경사 코일들 또는 그 부분들을 패턴화하기 위하여 사용될 수도 있다는 것을 인식하였다. 예를 들어, x-경사 코일들(1020A)은 층들(1000A 및 1000B) 상에서 패턴화될 수도 있고, y-경사 코일들(1020B)은 층들(1000C 및 1000D) 상에서 패턴화될 수도 있고, z-경사 코일들(1020C)은 라미네이트 패널의 개개의 층들 상에서 패턴화된 B0 코일들(1020A)과 함께, 층들(1000E 및 1000F) 상에서 패턴화될 수도 있다. 라미네이트 패널에서 다수의 자기적 컴포넌트들을 통합하는 것은 그렇게 행하는 임의의 특정한 방식으로 제한되지 않으므로, 경사 코일들은 라미네이트 패널의 적어도 일부 별도의 라미네이트 층들 상에서 전체적으로 또는 부분적으로 경사 코일들을 패턴화하는 것을 포함하는 다른 방법들로 낮은-필드 MRI B0 자석을 위한 B0 코일들과 동일한 라미네이트 패널에서 통합될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 자기적 컴포넌트들 사이에서 층들을 공유함으로써, 층들의 수는 감소될 수도 있고, 이에 따라, 라미네이트 패널을 제조하는 비용을 감소시킬 수도 있다.
또한, 도 4와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 하나 이상의 심 코일들은 낮은 필드 MRI 시스템의 하나 이상의 다른 자기적 컴포넌트들과 함께, 라미네이트 패널 내에서 제작될 수도 있다. 도 11a 및 도 11b는 희망하는 강도 및 균질성의 B0 필드를 제공함에 있어서 기여하거나 이를 보조하기 위한 자기장을 생성하기 위하여, 라미네이트 패널의 하나 이상의 층들 상에서 패턴화될 수도 있는 일 예의 심 코일들을 예시한다. 하나의 비-제한적인 예로서, 심 코일(1150A)은 급전될 때, 대응하는 자기장을 생성하기 위하여 하나 이상의 라미네이트 층들에서 패턴화될 수도 있다. 코일(1150A)은 예를 들어, 동일한 라미네이트 패널 또는 동일한 라미네이트 층 내에서 제공된 다른 능동 컴포넌트들로부터 코일(1150A)을 전기적으로 격리시킴으로써 독립적으로 급전되도록 구성될 수도 있어서, 코일(1150A)은 별도로 전력공급될 수 있다. 도 11b에서 예시된 코일(1150B)은 라미네이트 패널 내에서 통합된 심 코일을 제공하기 위한 상이한 예시적인 기하구조를 도시한다. 심 코일(1150A)과 유사하게, 심 코일(1150B)은 독립적으로 동작되도록 구성될 수도 있다.
심 코일들은 희망하는 강도 및 균질성의 B0 필드의 생성을 가능하게 하는 자기장들에 기여하기 위한 임의의 방식 및 구성으로 제공될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 예를 들어, 코일(1150A) 및/또는 코일(1150B)은 단일 층 상에서 패턴화될 수도 있거나 다수의 층들에 걸쳐 분산될 수도 있고, 각각의 코일은 층 상에 단독으로 패턴화될 수도 있거나 하나 이상의 다른 컴포넌트들 또는 그 부분들과 하나 이상의 층들을 공유할 수도 있다. 또한, 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 임의의 희망하는 기하구조를 가지는 임의의 수의 심 코일들은 라미네이트 패널 내에서 제작될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 심 코일들은 낮은 필드 MRI 시스템의 다른 자기적 컴포넌트들로부터 분리된 라미네이트 패널 내에서 제작된다. 일부 실시형태들에 따르면, 심 코일들의 상이한 조합들이 시스템이 동작되고 있는 주어진 환경에 응답하여 선택적으로 활성화될 수도 있도록, 심 코일들은 상이한 기하구조들 및/또는 위치들에서 제공될 수도 있다. 동작시키기 위한 심 코일들의 조합을 동적으로 선택하기 위한 능력은 수송가능한 또는 운반가능한 방식으로 전개될 수 있는 낮은 필드 MRI 시스템들의 생성을 가능하게 할 수도 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 동작될 때, (예컨대, 균질성을 개선시키기 위하여) B0 필드에 기여하는 심 코일들은, 이것들이 MRI 시스템의 B0 필드에 사실상 기여하므로 B0 코일들이다.
일부 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 수동 심(shim)들은 희망하는 강도 및 균질성의 B0 필드에 기여하기 위한 자기장을 생성하기 위하여 사용된다. 도 3과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 자기적 재료들은 그렇게 행하기 위한 전력의 소스를 요구하지 않으면서, 자기장들을 생성하기 위하여 사용될 수도 있다. 따라서, 자기적 재료들로 패턴화된 하나 이상의 층들은 희망하는 B0 필드를 생성하는 것을 보조하기 위하여 수동 심들로서 제공될 수도 있다. 본원에서 설명된 다른 컴포넌트들에서와 같이, 수동 심들을 제공하는 것에 관한 양태가 임의의 특정한 구성, 기하구조, 또는 배열로 제한되지 않으므로, 수동 심들은 임의의 수, 배열, 및 기하구조로 제공될 수도 있고, 단일 또는 다수의 층들 상에서 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 컴포넌트들과 공유된 층들 상에서 패턴화될 수도 있다. 수동 심들은 임의의 희망하는 기하구조의 자기적 재료들과 비교하여, 별도의 심 엘리먼트들을 이용하여 제공될 수도 있다. 양태들이 하나 이상의 수동 심들을 낮은-필드 MRI 시스템 내로 편입시키는 임의의 특정한 방식으로 제한되지 않으므로, 이러한 심 엘리먼트들은 (예컨대, 접착제를 이용하여, 또는 다른 부착의 수단에 의해) 엘리먼트들을 희망하는 위치들에서 패널에 고착함으로써 라미네이트 패널 내로 편입될 수도 있고, 및/또는 이러한 심 엘리먼트들은 희망하는 위치들에서 라미네이트 패널로부터 분리되어 배열될 수도 있다.
상기에서 논의된 바와 같이, 라미네이트 기법들은 임의의 수의 상이한 조합들 및 구성들로 자기적 컴포넌트(들)를 생성하기 위하여 이용될 수도 있다. 예를 들어, 발명자들은 라미네이트 패널 기법들이 또한, 높은-필드 MRI 시스템들을 구현하기 위하여 빈번하게 이용된 설계인 솔레노이드 B0 코일 설계들 - 생성된 B0 필드는 솔레노이드 코일의 중심을 통해 축을 따라 배향됨 - 에 따라 낮은-필드 MRI 시스템을 구현하기 위하여 이용될 수도 있다는 것을 추가로 인지하였고 인식하였다. 특히, 일부 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 솔레노이드-기반 코일들은 이미징되어야 할 객체가 위치될 수도 있는 하나 이상의 솔레노이드-기반 코일들의 중심을 통해 시야를 생성하도록 배열된 복수의 접속된 라미네이트 패널들 상에서 형성될 수도 있다.
도 12는 일부 실시형태들에 따라, 낮은-필드 MRI에서의 이용을 위한 솔레노이드 B0 자석을 포함하는, 그 위에 제작된 자기적 컴포넌트들을 가지는 복수의 라미네이트 패널들을 포함하는 자기적 장치(1200)를 예시한다. 도시된 바와 같이, 자석 장치(1200)는 이미징되어야 할 객체가 배치될 수도 있는 8각형 튜브를 형성하는 8 개의 접속된 라미네이트 패널들을 포함한다. 솔레노이드 자석은 라미네이트 패널들의 각각 상에 패턴화된 복수의 전도성 세그먼트들을 접속함으로써 형성된 B0 코일(1210)을 포함한다. 라미네이트 패널들은 인접한 라미네이트 패널들 상에 형성된 전도성 세그먼트들 사이의 안정적인 접속을 보장하기 위한 임의의 적당한 방법으로 접속될 수도 있다(예컨대, 하나 이상의 전도성 접착제들, 함께 스냅(snap)될 수 있거나, 또는 그렇지 않을 경우에 부착될 수 있는 부분들, 또는 임의의 다른 적당한 커넥터들은 인접한 라미네이트 패널들 사이에서 적절한 전기적 또는 기계적 접속을 행하기 위하여 이용될 수도 있음). 적당한 전류로 접속되고 급전될 때, 라미네이트 패널들 상에서 패턴화된 전도성 세그먼트들은 자기적 장치(1200)의 세로(Z) 방향에서 B0 필들를 생성하는 솔레노이드 B0 코일(1210)을 형성한다. B0 코일(1210)의 권선들은 솔레노이드 코일이 복수의 라미네이트 패널들을 통해 어떻게 구현될 수 있는지를 예시하기 위하여 개략적이라는 것이 인식되어야 한다.
도 12에서의 예에서, 자기적 장치(1200)는 또한, 대향하는 라미네이트 패널들 상에 형성되고 x-방향에서 경사 자기장을 생성하도록 구성된 x-경사 코일들(1220a, 1220b), 및 대향하는 라미네이트 패널들 상에 형성되고 y-방향에서 경사 자기장을 생성하도록 구성된 y-경사 코일들(1230a, 1230b)을 포함한다. 추가적으로, 자기적 장치(1200)는 또한, B0 코일(1210)과 유사한 솔레노이드 기하구조를 가지지만, 자기적 장치(1200)의 단부들에서 형성되고, 예를 들어, z-방향에서 슬라이스 선택을 가능하게 하도록 구성된 z-경사 코일들(1240a, 1240b)을 포함한다. 경사 코일들의 기하구조 및 구성은 예시적이고, 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 경사 필드들은 전도체들의 다른 패턴들을 이용하여 생성될 수도 있다.
도 12에서 예시된 라미네이트 패널들은 임의의 희망하는 수의 층들을 가지는 라미네이트 패널들을 나타낸다는 것이 인식되어야 한다. 즉, 희망하는 자기적 컴포넌트들은 임의의 희망하는 구성에 따라 제작될 수도 있으므로, 각각의 라미네이트 패널은 단일 층을 포함할 수도 있거나, 각각의 라미네이트 패널은 다수의 층들을 포함할 수도 있고, 다수의 층들의 각각은 하나 이상의 낮은-필드 MRI 컴포넌트들의 전부 또는 부분을 그 위에 형성하였을 수도 있다. 예를 들어, B0 코일(1210)은 도 12에서 도시된 바와 같이 다수의 라미네이트 패널들 상의 전도성 세그먼트들을 접속함으로써 뿐만 아니라, 각각의 라미네이트 패널의 다수의 층들에서 형성된 전도성 세그먼트들을 접속함으로써 형성될 수도 있다.
낮은-필드 MRI 시스템의 컴포넌트들을 제조하기 위하여 본원에서 설명된 라미네이트 기법들은 고도로 구성가능하므로, 전도성 세그먼트들의 임의의 희망하는 기하구조 및/또는 크기는 희망하는 설계에 따라 자기적 장치를 제공하기 위하여 이용될 수도 있고, 도 12에서 예시된 구성 및 배열은 일부 실시형태들에 따라 예를 예시하기 위하여 단지 제공된다. 예를 들어, 라미네이트 패널들은 임의의 크기 및 형상으로 형성될 수 있고, 희망하는 기하구조를 생성하기 위하여 함께 접속될 수 있다. 이와 같이, 신체의 희망하는 부분들을 따르고 자기적 컴포넌트들 및/또는 전자적 컴포넌트들 중의 임의의 하나 또는 조합을 그 위에 패턴화한 라미네이트 패널 시스템이 생성될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 도 12와 관련하여 설명된 기법들은 희망하는 해부구조(anatomy)를 이미징하기 위한 라미네이트-기반 시스템을 구성하기 위하여 이용될 수도 있고, 여기서, 자기적 컴포넌트들의 임의의 희망하는 조합은 희망하는 해부구조 주위에 형성된 기하구조를 가지며 희망하는 해부구졸르 수용하도록 구성된 일련의 접속된 라미네이트 패널들 상에서 제작될 수도 있다. 예를 들어, 일련의 접속된 라미네이트 패널들은 이하에서 설명된 도 22a 내지 도 22c와 관련하여 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 머리를 이미징하도록 구성될 수도 있다.
상기에서 논의된 바와 같이, 라미네이트 기법들은 낮은-필드 MRI 시스템의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 생성하기 위하여 많은 방법들로 사용될 수도 있다. 본원에서 설명된 라미네이트 기법들을 이용하여 생성된 라미네이트 패널들을 사용하는 예시적인 낮은-필드 MRI 시스템이 도 13에서 예시되어 있다. 특히, 도 13은 그 위에 제작된 낮은-필드 MRI 시스템의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 가지는 라미네이트 패널들(1310a, 1310b)이 사용되는 낮은-필드 MRI 시스템(1300)의 컴포넌트들을 개략적으로 예시한다. 도 13에서 예시된 자기적 컴포넌트들의 이중-평면 배열은 도 1에서 도시된 것과 유사하지만, 라미네이트 패널들(1310a, 1310b)을 통해 제공된 하나 이상의 자기적 컴포넌트들은 기존의 기법들을 이용하여 자기적 컴포넌트들을 생성하는 것이 아니라 라미네이트 기법들을 이용한다는 것이 인식되어야 한다. 예를 들어, 도 1에서의 B0 코일들(110a, 110b) 및/또는 경사 코일들(120a, 120b)과 같은 기존의 기법들을 이용하여 생성된 하나 이상의 자기적 컴포넌트들은 라미네이트 패널들(1310a, 1310b)에서의 통합된 자기기기로 대체되었다.
도 13에서 예시된 예시적인 시스템에서, 라미네이트 패널(1310a)은 이중-평면 코일 배열의 하나의 "면"을 형성하기 위하여 하나 이상의 B0 코일들 및/또는 하나 이상의 경사 코일들을 통합할 수도 있고, 라미네이트 패널(1310b)은 이중-평면 배열의 다른 "면"을 형성하기 위하여 하나 이상의 B0 코일들 및/또는 하나 이상의 경사 코일들을 유사하게 통합할 수도 있다. 이와 같이, 이중-평면 B0 자석은, 동작될 때, 낮은-필드 MRI를 수행하기 위하여 적당한 패널들 사이에서 B0 필드를 생성하는 라미네이트 기법들을 이용하여 생성될 수도 있다. 방출된 MR 신호들을 공간적으로 인코딩하기 위한 경사 코일들은 또한, 라미네이트 기법들을 이용하여 라미네이트 패널들(1310a, 1310b) 내에서 통합될 수도 있다. 상기한 것으로부터, 하나 이상의 송신/수신 코일들, 하나 이상의 심 코일들, 차폐부, 전력 전자기기들, 열 소산(thermal dissipation) 컴포넌트들 등을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 다른 자기적 및/또는 전자적 컴포넌트들은 라미네이트 패널들(1310a, 1310b) 내에서 제작될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
위에서 논의된 바와 같이, 라미네이트 패널 형태로 통합된 자기기기를 제공하는 것은 상대적으로 어렵고 민감한 코일 감기 및 정렬, 자기적 컴포넌트들의 생성후 정렬, 휴대성, 생성후 구성 및 교정에 대한 제한들 등을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 기존의 제조 기법들의 하나 이상의 단점들을 회피할 수도 있다. 또한, 라미네이트 패널 형태로 통합된 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 제공하는 것은 또한, 낮은 필드 MRI 시스템들의 설계, 제조, 및 설치를 간략화할 수도 있는 신축성, 신뢰성, 및/또는 스케일러빌러티(scalability) 장점들을 제공할 수도 있다. 라미네이트 기법들을 이용하는 통합된 자기기기는 기하구조 및 구성에 대한 설계의 신축성, 특정한 응용들을 위하여 자기기기를 맞춤화하기 위한 능력, 감소된 비용, 낮은 필드 MRI 시스템의 증가된 휴대성 및/또는 간결성을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 추가의 장점들을 제공할 수도 있다.
상기한 논의로부터, 라미네이트 패널들(예컨대, 라미네이트 패널들(1310a, 1310b))은 B0 코일들, 경사 코일들, 송신/수신 코일들, 심 코일들, 및 전자기 차폐부 중의 임의의 하나 또는 조합을 통합할 수도 있고, 자기적 컴포넌트들(또는 그 부분들) 중의 임의의 특정한 하나 또는 조합과의 이용을 위하여 제한되지 않는다는 것이 인식되어야 한다. 그 안에서 통합되지 않는 임의의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들은 임의의 다른 이용가능한 기법들을 이용하여 제공될 수도 있다(예컨대, 하나 이상의 자기적 컴포넌트들은 개개의 자기적 컴포넌트를 생성하기 위한 기존의 기법들을 이용하여 제공될 수도 있음).
일부 실시형태들에 따르면, 자기적 컴포넌트는 하이브리드 기법을 이용하여 생성될 수도 있고, 여기서, 자기적 컴포넌트의 부분은 라미네이트 패널 형태로 제작되고, 자기적 컴포넌트의 부분은 상이한 기법을 이용하여 제조된다. 예를 들어, 도 14a는 일부 실시형태들에 따라, B0 코일을 위한 하이브리드 설계를 예시한다. 하이브리드 설계는 코일(1405), 및 코일들(1410A, 1410B, 및 1410C)을 그 안에 통합한 라미네이트 패널(1410)을 포함한다. 코일(1405)은 도 1과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 권선형 코일(wound coil)일 수도 있거나, 급전될 때, 낮은 필드 MRI를 위하여 적당한 B0 필드에 기여하는 자기장을 생성하는 하나 이상의 적층된 금속 판들일 수도 있다. 권선형 전도체에 의해 형성된 코일은 전자석을 형성하기 위하여 배선과 같은 전도체를 감음으로써 생성된 코일을 지칭하고, 코일을 형성하기 위하여 전도체를 그 대신에 패턴화하는 라미네이트 기법들을 이용하여 생성된 코일들에 의해 대비된다. 유사하게, 라미네이트 패널(1410)의 층들 상에 패턴화된 코일들(1410A, 1410B, 및 1410C)은 급전될 때, 낮은 필드 MRI를 위하여 적당한 B0 필드에 기여하는 자기장을 생성한다. 도 14a에서 예시된 일 예의 하이브리드 설계는 본원에서 설명된 기하구조들 중의 임의의 것에서 이중-평면 설계의 하나의 면 또는 컴포넌트 또는 파셋(facet)을 나타낼 수도 있다. 이와 같이, B0 자석은 낮은-필드 MRI를 수행하기 위하여 적당한 희망하는 B0 필드를 생성하기 위하여 라미네이트 및 비-라미네이트 기법들을 이용하여 구성될 수도 있다.
라미네이트 패널(1410)은 임의의 수의 라미네이트 층들 상에서 분산된 임의의 수의 코일들을 가지는 임의의 희망하는 라미네이트 패널을 나타내도록 개략적으로 예시된다는 것이 인식되어야 한다. 예를 들어, 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 라미네이트 패널(1410)은 하나 이상의 B0 코일들(예컨대, B0 정정 또는 심 코일들), 하나 이상의 경사 코일들 및/또는 하나 이상의 Tx/Rx 코일들을 포함할 수도 있다. 도 14a에서 예시된 하이브리드 설계는 라미네이트 패널이 희망하는 B0 필드, 희망하는 경사 필드, 및/또는 희망하는 RF 필드를 생성하기 위하여 비-라미네이트 기법들을 이용하여 형성된 하나 이상의 코일들(예컨대, 권선형 구리 코일, 구리 판 코일 등)과 함께 이용될 수도 있으므로, 라미네이트 패널(1410)은 코일(1405)에 관련하여 도 14a에서 도시된 바와 같이 크기가 정해질 필요가 없고, 임의의 크기일 수도 있고 코일(1405)에 관련하여 임의의 방식으로 위치될 수도 있다는 것이 추가로 인식되어야 한다.
도 14b는 일부 실시형태들에 따라, 하이브리드 자석의 부분을 예시한다. 하이브리드 자석(1400')은 희망하는 필드 강도 및/또는 균질성의 B0 필드에 기여하는 자기장을 생성하도록 구성된 코일(1405')을 포함한다. 코일(1405')은 특정한 설계 및/또는 희망하는 필드 강도, 인덕턴스(inductance), 저항, 전력 요건들 등을 위하여 적당한 다수의 턴들(예컨대, 대략 10, 50, 100, 150, 200, 250, 500 이상의 턴들)을 이용하여 제공된 전도체(예컨대, 권선형 구리 전도체, 구리 판 등)에 의해 형성된 코일일 수도 있다. 코일(1405')은 임의의 희망하는 크기로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 예시적인 코일(1405')은 10으로부터 50 인치(inch)까지의 범위인 내부 직경과, 15로부터 80 인치까지의 범위인 외부 직경을 가질 수도 있다. 이 범위들은 오직 예시를 위한 것이고, 코일(1405')은 위에서 제공된 예시적인 범위들보다 더 크거나 더 작도록 구성될 수도 있다. 코일(1405')은 리본 배선, 원형 배선, 정사각형 배선, 또는 임의의 다른 적당한 전도체를 이용하여 감길 수도 있고, 임의의 적당한 게이지(gauge)일 수도 있다. 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 전도체는 구리, 알루미늄, 또는 임의의 적당한 재료일 수도 있다.
하이브리드 자석(1400')은 또한, 그 위에 각각 패턴화된 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 갖는 복수의 라미네이트 층들을 가지는 라미네이트 패널(1410')을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시형태들에 따르면, 라미네이트 패널(1410')은 복수의 층드을 포함하고, 각각은 일부 경우들에 있어서 선택적으로, 희망하는 강도 및/또는 균질성의 B0 필드를 달성하기 위하여 개개의 자기장에 기여하도록 동작될 수 있는 그 위에 패턴화된 B0 코일(예컨대, 보충, 정정, 또는 심 코일) 또는 그 부분을 가진다. 추가적으로 또는 대안적으로, 라미네이트 패널(1410')은 복수의 층들을 포함할 수도 있고, 각각은 x, y, 및/또는 z 방향에서 경사 자기장을 생성하기 위하여 그 위에 패턴화된 경사 코일 또는 그 부분을 가진다. 일부 실시형태들에 따르면, 라미네이트 패널(1410')은 3 차원들에서 경사 필드들을 제공하기 위하여 X-경사 코일, Y-경사 코일, 및 Z-경사 코일로 각각 패턴화된 하나 이상의 층들을 포함한다. 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 라미네이트 패널(1410')은 또한, 하나 이상의 층들 상에서 패턴화된 다른 자기적 컴포넌트들(예컨대, 하나 이상의 라디오 주파수 코일들)을 포함할 수도 있다.
라미네이트 패널(1410')은 본원에서 설명된 기법들 중의 임의의 것을 이용하여, 또는 임의의 다른 적당한 기법을 이용하여 그 위에 제작된 자기적 컴포넌트들 및/또는 전자적 컴포넌트들 중의 임의의 하나 또는 조합을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 라미네이트 패널(1410')은 도 4, 도 5a 및 도 5b, 도 9a 내지 도 9c, 및 도 10a 및 도 10b, 및 도 11a 내지 도 11b에서 예시되고 동반된 설명에서 설명된 자기적 컴포넌트들의 타입들 및 조합들 중의 임의의 것을 포함할 수도 있다. 라미네이트 패널(1410')은 전자적 컴포넌트들, 차폐부, 수동 엘리먼트들 등과 같은 다른 컴포넌트들을 마찬가지로 포함할 수도 있다.
라미네이트 패널(1410')은 임의의 적당한 기하구조 및 치수일 수 있다. 특히, 예시적인 정사각형 라미네이트 패널은 8'' x 8''로부터 50'' x 50''까지의 범위인 치수들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 예시적인 라미네이트 패널은 주어진 설계를 위한 대략 16'' x 16'', 22'' x 22'', 또는 임의의 다른 적당한 치수의 치수들을 가질 수도 있다. 예시적인 비-정사각형 패널들은 유사하게 치수가 정해질 수도 있다. 라미네이트 패널(1410')은 임의의 희망하는 자기적 컴포넌트가 전체적으로 또는 부분적으로 중의 어느 하나로 그 위에 패턴화될 수도 있는 임의의 수의 층들(예컨대, 대략 10, 20, 30, 50 이상의 층들)로 제작될 수도 있다. 패턴화된 층들은 그 위에 제작된 자기적 컴포넌트(들)을 위하여 적절하고, 그리고 희망하는 동작 특성들을 고려한 두께를 가지는 구리, 알루미늄, 또는 다른 적당한 재료로부터 형성될 수도 있다. 예를 들어, 무거운 구리(예컨대, 5 온스(ounce), 6 온스, 7 온스, 8 온스, 10 온스 등)는 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 패턴화하기 위하여 이용될 수도 있고, 및/또는 극단적인 구리(예컨대, 20 온스, 25 온스, 30 온스, 50 온스 등)는 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 패턴화하기 위하여 이용될 수도 있다. 그러나, 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 전도 재료의 다른 두께들이 이용될 수도 있다. 라미네이트 패널(1410')의 총 두께는 1''로부터 수 인치까지의 예시적인 두께들 범위인, 사용된 층들의 수에 적어도 부분적으로 종속될 것이다.
하이브리드 자석(1400')은 단면 자석일 수도 있거나, 이중-평면 자석의 하나의 면일 수도 있다. 후자의 경우에는, 하이브리드 자석의 다른 면이 그 위에 패턴화된 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 가지는 코일(1405') 및/또는 라미네이트 패널(1410')을 유사하게 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 이중-평면 자석의 다른 면은 라미네이트 패널을 포함하지 않을 수도 있다. 이 점에서, 이중-평면 코일의 개개의 면들은 구성에 있어서 동일할 수도 있거나, 상이할 수도 있다(예컨대, 동일하거나 상이한 컴포넌트들 또는 다수의 컴포넌트들을 포함할 수도 있음). 이와 같이, 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 이중-평면 코일은 대칭적 또는 비대칭적일 수도 있다. 하이브리드 자석은 임의의 희망하는 필드 강도를 생성하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 하이브리드 자석은 대략 5 mT, 10 mT, 20 mT, 50 mT, 100 mT, 200 mT 이상의 필드 강도를 생성하도록 구성될 수도 있다.
도 14c는 일부 실시형태들에 따라 하이브리드 자석을 예시한다. 하이브리드 자석(1400'')은 도 14b에서의 하이브리드 자석(1400')과 관련하여 설명된 코일(1405')과 유사하거나 동일할 수도 있는 코일(1405A)과, 도 14b에서의 하이브리드 자석(1400')과 관련하여 설명된 라미네이트 패널(1410')과 유사하거나 동일할 수도 있는 라미네이트 패널(1410'')을 포함한다. 게다가, 하이브리드 자석(1400'')은 코일(1405')과 또한 유사하거나 동일할 수도 있는 코일(1405B)을 포함한다. 그 결과, 하이브리드 자석(1400')은 희망하는 강도 및/또는 균질성의 B0 필드를 생성하는 것을 가능하게 하기 위하여 자기장들에 기여하는 2 개의 코일들(1405A 및 1405B)을 포함한다. 도 14c에서 예시된 바와 같이, 열 관리 컴포넌트(1430)는 또한, 동작 동안에 코일들 및 라미네이트 패널(1410'')로부터 열을 제거하기 위하여 코일들(1405A 및 1405B) 사이에 제공된다. 열 관리 컴포넌트(1430)의 다양한 세부사항들은 동시에 출원된 출원에서 설명된다.
도 14d는 컴포넌트들이 고착되었거나, 부착되었거나, 또는 그렇지 않을 경우에 서로 접속된 후의 하이브리드 자석(1400'')을 예시한다. 도시된 바와 같이, 열 관리 컴포넌트(1430)는 동작 동안에 이 컴포넌트들로부터 열을 인출하기 위하여 코일(1405A), 코일(1405B), 및 라미네이트 패널(1410'') 사이에 끼워지고, 그리고 코일(1405A), 코일(1405B), 및 라미네이트 패널(1410'')과 열 접촉한다. 예를 들어, 냉각제(예컨대, 냉각 액체 또는 기체)는 열을 흡수하고 그것을 자기적 컴포넌트들로부터 전달하기 위하여, 유입구(1470A) 및 유출구(1470B)를 거쳐 열 컴포넌트(1430)를 통해 순환될 수도 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 하이브리드 자석(1400'')은 단면 자석일 수도 있거나, 이중-평면 자석의 하나의 면일 수도 있다. 이중-평면 구성에서 하이브리드 자석(1400'')을 사용하는 일부 실시형태들은 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 표 1은 일부 실시형태들에 따라, 이중-평면 자석의 예시적인 구성을 예시한다.
Figure pct00001
표 1에서 열거된 구성 세부사항들은 단지 예시적이고, 예시로서 단지 제공된다는 것이 인식되어야 한다. 하이브리드 자석은 MRI 시스템의 주어진 응용의 설계 제약들을 충족시키기 위하여 많은 다른 방법들로 구성될 수도 있다. 코일들 및/또는 라미네이트 패널의 배열 및 기하구조는 도시된 것들로 제한되지 않는다는 것이 추가로 인식되어야 한다. 또한, 하이브리드 기법들은 임의의 조합으로 낮은-필드 MRI 시스템의 자기적 컴포넌트들을 생성하기 위하여 이용될 수도 있으므로, 기존의 제조 기법들을 이용하여 구현된 자기적 컴포넌트들 및 라미네이트 패널 기법들을 이용하여 구현된 것들은 본원에서 논의된 조합들로 제한되지 않는다.
발명자들은 임의의 희망하는 배열 또는 조합으로 자기적 컴포넌트들을 라미네이트 패널들 내에 편입시키기 위한 능력이 특정한 MRI 응용들을 위하여 맞추어진 낮은-필드 MRI 장치를 개발하는 것을 가능하게 하기 위하여 실현되어야 할 (예컨대, 상이한 형상들 및/또는 크기들의) 많은 상이한 기하구조들을 허용한다는 것을 추가로 인식하였다. 또한, 발명자들은 라미네이트 패널들을 이용하여 자기기기를 생성하는 것이 상대적으로 낮은 비용 및/또는 운반가능하거나, 또는 그렇지 않을 경우에 휴대용의 낮은-필드 MRI 시스템들의 제조를 가능하게 할 수도 있다는 것을 인지하였다. 또한, 패널 형태로 자기기기를 생성하는 것은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 휴대가능성/운반가능성뿐만 아니라, 특정한 MRI 응용들에 대하여 특정적인 MRI 자기기기를 구성하거나 신체의 특정 부분들을 이미징하는 것을 가능하게 하기 위한 능력의 양자를 가능하게 하는, 접을 수 있고(foldable) 및/또는 변형가능한 MRI 자기적 컴포넌트들의 제조를 허용한다. 이에 따라, 본원에서 설명된 바와 같은 라미네이트 패널들을 이용하여 MRI 자기기기(또는 그 부분들)를 생성하는 것은 MRI가 의료적 또는 임상적 설정에서 어떻게 이용될 수 있는지를 기본적으로 변화시키고 멀리까지 미치는 영향으로 MRI 산업에 혁신을 일으키기 위한 능력을 가져서, MRI가 사용될 수 있는 정황들 및 상황들을 대폭 확장시킨다.
라미네이트 패널들은 희망하는 낮은-필드 MRI 시스템의 구성을 가능하게 하기 위하여 다양한 기하구조들로 생성될 수도 있고 배열될 수도 있다. 예를 들어, 도 13은 일반적으로 이중-평면 배열로 배열된 라미네이트 패널들을 예시한다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트 패널들은 예를 들어, 특정한 타입들의 이미징을 위하여 구성된 낮은-필드 자기기기를 생성하고 및/또는 관심 있는 특정한 해부구조를 이미징하기 위하여, 상이한 기하구조들로 배열된다. 도 15a 내지 도 15c는 일부 실시형태들에 따라 예시적인 기하구조들을 예시한다. 도 15a 내지 도 15c에서, 라미네이트 패널들은 개략적으로 예시되고, 예시된 라미네이트 패널들은 임의의 희망하는 배열로 그 위에 형성된 자기적 컴포넌트들 중의 임의의 희망하는 하나 또는 조합을 갖는 임의의 희망하는 수의 층들을 가지는 라미네이트 패널들을 일반적으로 나타낸다는 것이 이해되어야 한다. 도 15a는 머리의 낮은-필드 MRI를 가능하게 하도록 배열된 4 개의 접속된 라미네이트 패널들을 포함하는 예시적인 라미네이트 패널 기하구조(1500A)를 예시한다. 라미네이트 패널들은 머리를 수용하도록 일반적으로 배열되고 접속되어, 머리의 희망하는 부분들이 결과적인 B0 필드의 시야 내에 있다. 라미네이트 패널들은 접착제에 의한 것, 하나 이상의 커넥터들에 의한 것, 하나 이상의 힌지(hinge)드르에 의한 것, 및/또는 그 임의의 조합에 의한 것, 또는 임의의 다른 적당한 방법을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 임의의 적당한 방법으로 서로 접속될 수도 있거나, 부착될 수도 있거나, 고착될 수도 있다.
기하구조(1500A)에서, 예시된 라미네이트 패널들 중의 하나 이상은 본원에서 논의된 다양한 조합들 중의 임의의 것에서 낮은-필드 MRI 시스템의 자기기기 컴포넌트들을 통합한다. 예를 들어, 하나의 구현예에서, 라미네이트 패널들(1510A 및 1520A)의 각각은 낮은-필드 MRI 시스템을 위한 B0 필드를 생성하기 위하여 이용된 B0 코일의 전부 또는 부분을 그 위에 형성한 적어도 하나의 층을 포함할 수도 있다. 이러한 구현예에서, 한 쌍의 패널들(1510A, 1520A)은 도 13에 대하여 이전에 설명된 이중-평면 기하구조에서 배열될 수도 있고, 머리를 수용하는 시야를 제공하도록 크기가 정해질 수도 있다. 라미네이트 패널들(1530A 및 1540A)은 낮은-필드 MRI 시스템의 하나 이상의 다른 컴포넌트들(예컨대, 하나 이상의 경사 코일들, 송신 수신 코일들, 심 코일들 등)을 포함할 수도 있거나, 그 자체들은 희망하는 B0 필드의 생성에 기여하기 위한 B0 코일의 전부 또는 부분을 포함할 수도 있다. 추가적인 B0 코일들을 추가하는 것은 B0 필드 강도 또는 균질성을 절충하지 않으면서, 각각의 B0 코일을 위한 전력 요건들의 완화를 허용할 수도 있다. 대안적으로, 패널들(1530A 및 1540A)의 하나 또는 양자는 임의의 낮은-필드 MRI 자기적 컴포넌트들을 포함하지 않을 수도 있지만, 전력 또는 제어 전자기기들과 같은 지원 전자기기들을 포함하도록 제작될 수도 있고, 열 관리 컴포넌트들, 차폐부를 포함할 수도 있고, 및/또는 구조적 지지를 위하여 제공될 수도 있다.
도 15a에서 예시된 기하구조는 예시적이고, 다른 배열들이 가능하다는 것이 인식되어야 한다. 예를 들어, 스캐닝되는 사람이 측부 패널들(예컨대, 패널들(1510A 또는 1520A)) 중의 하나와 대면하도록, 패널들은 머리를 수용하기 위하여 치수가 정해질 수도 있다. 대안적으로, 패널들(1510A, 1520A, 및 1530A) 중의 적어도 하나에 접속된 추가의 패널은 이미징되어야 할 객체(예컨대, 환자의 머리)를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸기 위하여 포함될 수도 있다. 이러한 기하구조는, 그 위에 하나 이상의 낮은-필드 MRI 컴포넌트들을 형성하기 위하여 이용될 수도 있는, 패널(1540)에 직접적으로 대향된 추가적인 라미네이트 패널을 제공한다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트 패널들 중의 적어도 하나는, 이미징되는 사람이 시각적 이미지들(예컨대, 그림들 또는 비디오)을 시청하는 것을 가능하게 하는 시각적 디스플레이를 포함할 수도 있거나, 이 시각적 디스플레이를 그 위에 장착하였을 수도 있다. 액정 디스플레이를 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 임의의 적당한 시각적 디스플레이는 이 목적을 위하여 이용될 수도 있다.
도 15a에서 예시된 일반적인 구성은 또한, 송신/수신 코일들을 포함하는 헬멧, 예를 들어, 희망하는 취득 시퀀스에 따라 B1 필드를 제공하고 이에 응답하여 방출된 MR 신호들을 검출하기 위하여 헬멧 상에 또는 헬멧 내에 형성된 일반적으로 나선형 형상 코일들을 가지는 헬멧들을 맞추는 다양한 형태 중의 임의의 것과 함께 이용될 수도 있다. 낮은-필드 MRI 시스템의 자기적 컴포넌트들(예컨대, B0 자석, 경사 코일들 등)을 형성하는 라미네이트 패널들은, 헬멧의 착용자가 라미네이트 패널(들)이 동작될 때에 생성된 B0 필드의 시야 내부에 위치될 수 있도록, 헬멧을 수용하도록 구성될 수도 있다. 대안적으로, B0 필드 및 대응하는 경사 필드들을 생성하기 위한 자기적 컴포넌트들을 가지는 라미네이트 패널(들)은 낮은-필드 MRI를 위한 단일의 일반적으로 통합된 헤드 스캐너(head scanner)의 자기기기를 형성하기 위하여 송신/수신 코일들을 가지는 헬멧(예컨대, 적절한 송신/수신 코일들로 감겨진 헬멧)과 통합될 수도 있다.
도 15b는 예를 들어, 다른 해부구조를 수용하기 위하여 치수가 정해진 패널들의 추가의 예시적인 배열을 예시한다. 도시된 바와 같이, 라미네이트 패널들(1510B, 1520B, 1530B, 및 1540B)은 개방-종단형(open-ended) 직사각형 튜브를 형성하도록 배열된다. 상대적인 치수들은 사람이 생성된 자기장의 시야 내에 말단부 또는 부속부(예컨대, 손, 발, 팔, 다리 등)의 전부 또는 부분을 배치하는 것을 허용하도록 선택될 수도 있다. 자기적 컴포넌트들은 본원에서 논의된 구성들 중의 임의의 하나 또는 조합을 이용하여 라미네이트 패널 형태로 제작될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 도 15b에서의 라미네이트 패널들은 이미징되고 있는 사람의 몸통 또는 전체 신체를 수용하기 위하여 패널들의 크기 및 상대적인 치수들을 증가시키는 것을 포함하여, 임의의 희망하는 해부구조(또는 다른 객체)를 수행하도록 치수가 정해질 수도 있다. 하나 이상의 자기적 컴포넌트들로 제작된 라미네이트 패널들은 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 희망하는 범용 낮은-필드 MRI 시스템, 또는 특정한 객체들 또는 해부구조를 이미징하기 위하여 및/또는 특정한 이미징 응용들으르 가능하게 하도록 구성된 시스템을 적어도 부분적으로 생성하기 위하여 다른 구성들 및 기하구조들로 배열될 수도 있다는 것이 추가로 인식되어야 한다.
도 15c는 일부 실시형태들에 따라 평면형 구성을 예시한다. 특히, 도 15c에서 예시된 평면형 기하구조(1500C)는 라미네이트 패널(1510C)에 인접하게 배치된 객체들의 낮은-필드 이미징을 위하여 적당한 B0 필드를 생성하기 위한 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 그 위에 형성한 단일 라미네이트 패널(1510C)에 의해 실현될 수도 있다. 평면형 기하구조(1500C)는 예를 들어, 이미징되는 객체가 다수의 패널들 내에서, 또는 다수의 패널들 사이에서 편리하게 배치될 수 없고, 및/또는 다수의 패널 기하구조들이 그렇지 않을 경우에 불편하거나 불필요하거나, 또는 추가의 감소된 비용 해결책이 바람직한 상황들에서 낮은-필드 MRI를 수행하는 것을 가능하게 한다. 라미네이트 패널(1510C)은 이미징되는 객체에 인접하게(예컨대, 낮은-필드 MRI가 희망되는 해부구조의 특정한 부분 근처에) 유지될 수 있는 일반적으로 핸드-헬드 디바이스를 생성하기 위하여 적절하게 크기가 정해질 수도 있다. 대안적으로, 라미네이트 패널(1510C)은 환자가 낮은-필드 MRI를 수행하기 위하여 라미네이트 패널 옆에 기립하거나 착석하도록 크기가 정해질 수도 있다. 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 라미네이트 패널(1510C)은 (예컨대, 특정한 해부구조 또는 해부구조의 부분들을 이미징하기 위하여 맞추어진) 특정한 이미징 응용들을 위한 평면형 기하구조 디바이스를 생성하기 위하여 임의의 희망하는 크기 및/또는 형상으로 생성될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
본원에서 설명된 기법들은 주어진 필드 강도(예컨대, 대략 .2 T 이하, 대략 .1 T 이하, 대략 50 mT 이하, 대략 20 mT 이하, 대략 10 mT 이하 등의 필드 강도)의 B0 필드를 생성하도록 구성된 낮은-필드 자기 공명 시스템을 위한 자기적 컴포넌트들을 생성하기 위하여 이용될 수도 있다. 일부 실시형태들(예컨대, 필드 강도를 증가시키기 위한 강자성 증강(ferromagnetic augmentation)을 포함하는 실시형태들)에서, 낮은-필드 MRI 시스템의 B0 필드는 .2 T를 잠재적으로 초과할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 발명자들은 라미네이트 기법들이 낮은-필드 MRI 시스템들을 위한 자기기기를 생성하기 위하여 사용될 수도 있다는 것을 인지하였다. 추가적인 양태들을 설명하기 위하여, 추가의 세부사항이 예시적인 낮은-필드 MRI 시스템과 관련하여 제공된다. 간략하게, 도 13을 다시 참조하면, 낮은-필드 MRI 시스템(1300)은 낮은-필드 MRI를 가능하게 하기 위하여 자기적 장치와 함께 동작하는 다수의 다른 컴포넌트들을 추가로 예시한다. 특히, 예시적인 낮은-필드 MRI 시스템(1300)은 또한, 낮은-필드 MRI 시스템(1300)을 이용하여 데이터를 취득하기 위하여 이용된 MRI 펄스 시퀀스들을 생성하도록 프로그래밍된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있는 콘솔(1330)을 포함하고, 및/또는 콘솔(1330)은 임의의 다른 적당한 동작을 수행하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 콘솔(1330)은 (이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 라미네이트 패널들(1310a, 1310b) 내에서 통합될 수도 있거나, 사용자에 의해 착용된 헬멧을 통한 것과 같이, 상이한 방식으로 제공될 수도 있는) 하나 이상의 수신 코일들에 의해 검출된 MR 데이터를 수신하고, 수신된 MR 데이터를 (예컨대, 하나 이상의 MRI 이미지들을 재구성하기 위하여) 데이터를 프로세싱하기 위한 워크스테이션(1360)으로 제공하도록 구성될 수도 있다. 낮은-필드 MRI 시스템(1300)은 또한, 동작 전력을 MRI 시스템의 하나 이상의 컴포넌트들에 제공하기 위한 전자기기들을 포함하는 전력 관리 시스템(1340)을 포함한다. 예를 들어, 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 전력 관리 시스템(1340)은 하나 이상의 전력 공급 장치들, 경사 전력 증폭기(gradient power amplifier)들, 송신 코일 증폭기들, 및/또는 시스템의 컴포넌트들을 급전시키고 동작시키기 위하여 적당한 동작 전력을 제공하기 위해 필요한 임의의 다른 적당한 전력 전자기기들(예컨대, 적절한 전류를 라미네이트(1310a, 1310b) 내에서 통합된 자기적 컴포넌트들에 제공하기 위해 필요한 전력 공급 장치들)을 포함할 수도 있다.
추가적으로, 낮은-필드 MRI 시스템(1300)은 또한, 그 컴포넌트들로부터 떨어져서 MRI 시스템의 하나 이상의 컴포넌트들에 의해 생성된 열 에너지의 전달을 가능하게 하도록 구성된 열 관리 시스템(1350)을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 열 관리 시스템(1350)은 라미네이트 패널들(1310a, 1310b)과 통합되는 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 라미네이트 패널들(1310a, 1310b)은 예를 들어, 다양한 열 싱크(heat sink)들 등 중의 임의의 것을 이용하여 열을 소산시키도록 구성된 하나 이상의 라미네이트 층들을 포함할 수도 있다. 라미네이트 층들의 제작에서 이용된 접착제들은 자기적 컴포넌트들에 의해 생성된 열의 관리를 보조하기 위하여 열 흡수 및/또는 소산 성질들을 가지도록 선택될 수도 있다. 열 관리 시스템(1350)은, B0 코일들, 경사 코일들, 및/또는 송신/수신 코일들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는, 열을 생성하는 MRI 컴포넌트들과 통합될 수도 있거나 MRI 컴포넌트들에 밀접하게 근접하도록 배열될 수도 있는, 물-기반 또는 공기-기반 냉각을 수행하기 위한 열 관리 컴포넌트들을 제한 없이 포함할 수도 있다. 열 관리 시스템(1350)의 컴포넌트들은 낮은-필드 MRI 시스템의 컴포넌트들로부터 멀어지도록 열을 전달하기 위하여, 물 및 공기를 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 임의의 적당한 열 전달 매체를 포함할 수도 있다.
도 16은 일부 실시형태들에 따라, 낮은-필드 MRI 시스템(1300)의 예시적인 컴포넌트들에 대해 더욱 상세하게 제공함으로써, 도 13에서 도시된 시스템 도면 상에서 확대하는 개략적인 블록도를 도시한다. 시스템(1300)은 명령들을 전력 관리 시스템(1340)으로 전송하고 전력 관리 시스템(1340)으로부터 정보를 수신하기 위한 제어 전자기기들을 가지는 MR 콘솔(1330)을 포함한다. MR 콘솔(1330)은 희망하는 시퀀스로 코일들을 동작시키기 위하여 전력 관리 시스템(1340)으로 전송된 명령들을 결정하기 위하여 이용되는 하나 이상의 펄스 시퀀스들(1610)을 수신하도록 구성되거나, 이 하나 이상의 펄스 시퀀스들(1610)을 구현하도록 프로그래밍된다. MR 콘솔(1330)은 또한, 수신된 MR 데이터에 기초하여 데이터 취득 및/또는 이미지 재구성을 수행하도록 프로그래밍된 워크스테이션(1360)과 상호작용한다. 콘솔(1330)은 데이터 취득 및/또는 이미지 재구성 프로세스를 가능하게 하기 위하여 하나 이상의 펄스 시퀀스들(1610)에 대한 정보를 워크스테이션(1360)으로 제공할 수도 있다. 사용자는 사용자 인터페이스(1612)를 통해 콘솔(1330)과 상호작용할 수도 있다. 임의의 적당한 사용자 인터페이스가 이용될 수도 있고, 실시형태들은 이 점에서 제한되지 않는다.
전력 관리 시스템(1340)은 동작 전력을 낮은-필드 MRI 시스템(1300)의 자기적 컴포넌트들(1310)에 제공하기 위한 전자기기들, 및 자기기기 컴포넌트들(1310)로부터 수신된 MR 신호들을 증폭하기 위한 전자기기들을 포함한다. 전력 관리 시스템(1340)에서의 컴포넌트들의 음영은 컴포넌트들이 일반적으로 더 낮은-전력 요건들(밝은 음영) 또는 일반적으로 더 높은-전력 요건들(어두운 음영)을 가지는지 여부를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 전력 관리 시스템(1340)은 하나 이상의 RF 수신 코일들(예컨대, RF Rx 코일(1640))에 의해 검출된 MR 신호들을 증폭시키는 라디오-주파수(RF) 수신(Rx) 전치-증폭기(pre-amplifier)들을 포함한다. 전력 관리 시스템(1340)은 또한, 전력 증폭을 하나 이상의 RF 송신 코일들(예컨대, RF Tx 코일(1640))에 제공하도록 구성된 RF 전력 증폭기(1622)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 전력 관리 시스템(1340)은 또한, 하나 이상의 경사 코일들(1642)을 구동하도록 구성된 경사 전력 증폭기들(1624)을 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, MRI 시스템들은 3 개의 실질적으로 직교하는 방향들(X, Y, Z)에서 MR 경사들을 제공하도록 배열된 경사 코일들의 3 개의 세트들을 종종 포함한다. 따라서, 3 개의 세트들의 경사 코일들(1642)을 이용하는 실시형태들에서, 경사 전력 증폭기들(1624)은 각각이 경사 코일들의 세트들의 개개의 하나를 구동하기 위한 3 개의 경사 전력 증폭기들을 포함할 수도 있다. 임의의 적당한 경사 전력 증폭기들(1624)이 이용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 경사 전력 증폭기들(1624)은 단극성의 펄스형 경사 증폭기일 수도 있지만, 그러나, 임의의 적당한 경사 증폭기가 이용될 수도 있다. 전력 관리 시스템(1340)은 또한, 낮은-필드 MRI 시스템을 위한 주 자기장을 생성하기 위하여 하나 이상의 B0 코일들(예컨대, B0 자석(1650))을 구동하도록 구성된 자석 전력 공급 장치(1626)를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 자석 전력 공급 장치(1626)는 단극성의 연속파(continuous wave; CW) 전력 공급 장치이지만, 그러나, 임의의 적당한 전력 공급 장치가 이용될 수도 있다. 전력 관리 시스템(1340)은 또한, 심 코일들(1644)을 독립적으로 동작시키도록 배열된 심 증폭기들(1628)을 포함할 수도 있다.
낮은-필드 MRI 시스템(1300)은 또한, 임의의 적당한 설계 및/또는 타입일 수도 있는, 송신/수신(Tx/Rx) 스위치(1630) 및 피드-스루(feed-through) 필터들(1632 및 1634)을 포함하는, 전력 관리 시스템(1340)과 자기기기(1310) 사이에 개재된 복수의 인터페이스 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 임의의 적당한 컴포넌트들은 이 인터페이스 컴포넌트들을 위하여 이용될 수도 있고, 실시형태들은 이 점에서 제한되지 않는다.
도시된 바와 같이, 자기기기(1310)는 RF Tx/Rx 코일들(1640), 경사 코일들(1642), 및 B0 자석(1650)을 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, 이 자기기기 컴포넌트들 중의 하나 이상은 본원에서 설명된 라미네이트 기법들을 이용하여 라미네이트 패널의 하나 이상의 층들 상에 형성될 수도 있다. 도시되지 않았지만, 자기기기(1310)는 MRI 시스템의 동작에 불리하게 영향을 주는 것으로부터 전자기 간섭을 감소시키도록 구성된 전자기 차폐부를 그와 함께 편입하였을 수도 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 라미네이트 패널의 하나 이상의 차폐 층들을 이용하는 것을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 임의의 적당한 차폐부가 이용될 수도 있다.
낮은-필드 MRI 시스템(1300)은 또한, 시스템의 컴포넌트들을 위한 냉각을 제공하도록 구성된 열 관리 시스템(1350)을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 열 관리 시스템(1350)의 적어도 부분은 위에서 논의된 바와 같이, 라미네이트 패널(들)의 층(들) 상에 형성된 하나 이상의 자기기기 컴포넌트들(1310)과 통합될 수도 있다. 열 관리 시스템(1350)은 기체-냉각된(예컨대, 공기-냉각된) 시스템들, 액체-냉각된(예컨대, 물-냉각된) 시스템들, 하나 이상의 팬(fan)들, 시스템(1300)의 라미네이트 패널들 또는 다른 컴포넌트들을 제조하기 위하여 이용된 열 접착제 또는 다른 물질들 등을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 임의의 적당한 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 열 관리 시스템(1350)은 경사 코일들(1642), B0 자석(1650), 경사 전력 증폭기들(1624), 및 자석 전력 공급 장치(1626)의 열 냉각을 관리하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 이 컴포넌트들 중의 하나 이상은 컴포넌트들과 통합된 열 관리 시스템(1350)의 적어도 부분을 가질 수도 있다. 추가적으로, 열 관리 시스템(1350)은 필요한 대로 열 관리를 제공하도록 구성될 수도 있으므로, 열 관리 시스템(1350)은 도 16에서 도시된 예시된 컴포넌트들 이외의 컴포넌트들을 위한 열 관리 기능들을 제공하도록 구성될 수도 있다.
도 17은 일부 실시형태들에 따라, 열 관리 컴포넌트를 예시한다. 열 관리 컴포넌트(1700)는 예를 들어, 예시적인 라미네이트 패널들(1310a, 1310b)에 의해 생성된 열을 소산시킴으로써, 낮은-필드 MRI 시스템의 컴포넌트들로부터 외부로 그리고 멀어지도록 열을 전달하기 위하여 적당할 수도 있다. 열 관리 컴포넌트(1700)는 나선형 형상으로 구성되고 나선형 형상의 알루미늄 냉각 판(1720)에 고착된 구리 튜브 또는 파이프(1710)를 포함한다. 일부 실시형태들에 따르면, 열 관리 컴포넌트(1700)는 동작 동안에 라미네이트 패널(들)로부터 멀어지도록 열을 전달하기 위하여 하나 이상의 라미네이트 패널들에 열적으로 결합하기 위하여 위치되도록 설계된다. 일부 실시형태들에 따르면, 구리 튜브(1710)는 어느 하나의 단부(1710A 또는 1710B)에서 물의 소스에 접속하고 다른 것을 통해 물을 적치(deposit)하도록 구성된다. 구리 튜브(1710)를 통해 흐르는 물(또는 임의의 다른 유체)은 그것이 열적으로 결합되고 그것을 어딘가에서 적치되도록 운반하는 하나 이상의 컴포넌트들로부터 열을 흡수한다.
발명자들은 구리 튜브(1710)의 나선형 형상이 시스템으로부터 열을 제거하기 위한 기존의 열 관리 컴포넌트들의 능력을 종종 열화시키는 와전류(eddy current)들을 완화시키거나 제거한다는 것을 인식하였다. 그 나선형 형상으로 인해, 열 관리 컴포넌트(1700)는 MRI 시스템의 자기적 컴포넌트들에서 존재하는 것들과 같은, 시간 변동되는 자기장들을 포함하는 컴포넌트들로부터 열을 제거하기 위하여 특히 적합할 수도 있다. 그러나, 나선형 형상 기하구조가 임의의 특정한 컴포넌트와의 이용을 위하여 제한되지 않으므로, 열 관리 컴포넌트(1700)는 다른 타입들의 컴포넌트들과 관련하여 사용될 수도 있다.
열 관리 컴포넌트(1700)는 또한, 물과의 이용을 위하여 제한되지 않지만, 열을 흡수하고 수송할 수 있는 액체 또는 기체 상태인 유체들을 포함하는 임의의 유체와 함께 이용될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 그러나, 물을 사용하기 위한 능력은 이용가능한 물 소스들에 접속될 수 있고 이용가능한 물 소스들(예컨대, 의료용 시설들 전반에 걸쳐 뿐만 아니라, 소형 병원, 이동 시설들 및 어딘가에서도 이용가능한 많은 냉각수 후크-업(hook-up)들 중의 임의의 것)을 사용할 수 있는 열 관리 컴포넌트를 가지는 일반적으로 휴대용 또는 "수송가능한" 낮은-필드 MRI 시스템의 전개를 가능하게 할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 액체 질소, 고체 이산화탄소의 아웃개싱(outgassing), 냉장되고 압축된 공기 등의 다른 냉동 유체들은 또한, 열 관리 컴포넌트(1700)에 의해 사용될 수도 있다.
도 18은 일부 실시형태들에 따라 이용될 수도 있는 MR 콘솔(1330), RF Rx 저잡음 증폭기(low noise amplifier; LNA)들(1620), RF 전력 증폭기(1622), Tx/Rx 스위치(1630), 및 RF Tx/Rx 코일들을 포함하는 RF 신호 체인의 더욱 상세한 블록도를 도시한다. 도 18의 상부에서 도시된 제 1 경로에서, 콘솔로부터의 제어 명령들은 전력 증폭기(1622)로 송신된다. 일부 실시형태들에서, 전력 증폭기(1622)는 적어도 2 와트(watt)의 전력 출력을 가지도록 구성될 수도 있다. 전력 증폭기(1622)의 출력은 저역통과 필터(1812)로 전송된다. 저역통과 필터(1812)는 희망하는 필터링을 달성하기 위하여 임의의 희망하는 차단 주파수(예컨대, 3 MHz)를 가질 수도 있다. Tx/Rx 스위치가 송신(Tx) 위치로 전송될 때, 필터링된 전려 출력은 RF 여기들을 생성하기 위하여 Tx 코일(1640)에 제공된다.
수신 동작 동안, Tx/Rx 스위치(1630)는 수신(Rx) 위치로 스위칭하고, Rx 코일(1640)에 의해 검출된 RF 신호들은 대역통과 필터(1822)에 의한 필터링 이전에 신호들을 증폭시키는 저잡음 증폭기(LNA)(1820)에 제공된다. 임의의 적당한 대역통과 필터(1822)가 이용될 수도 있다. 대역통과 필터(1822)에 의한 필터링에 후속하여, 필터링된 RF 신호들은 구동기(1824)에 의해 추가로 증폭되고, 필터(1826)에 의한 추가적인 대역통과 필터링이 뒤따른다. 대역통과 필터(1826)의 출력은 데이터 프로세싱 및 이미지 재구성을 위하여 증폭되고 필터링된 RF 신호들을 워크스테이션(1360)으로 전송하는 것을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 추가의 프로세싱을 위하여 콘솔에 제공된다. 일부 경우들에는, 필터들(1822 및 1826)은 저역 통과 필터들, 고역 통과 필터들일 수도 있거나, 전역 통과, 고역 통과, 및 노치(notch)와 같은 일련의 필터들, 또는 그 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 도 18에서 예시되고 위에서 논의된 RF 신호 체인은 실시형태들과 이용될 수도 있는 RF 신호 체인의 단지 하나의 구현예이고, 본원에서 설명된 기법들은 이 점에서 임의의 특정한 RF 신호 체인 또는 임의의 특정한 구현예와의 이용을 위하여 제한되지 않는다는 것이 인식되어야 한다.
위에서 논의된 바와 같이, 발명자들은 낮은-필드 MRI의 특성들이 가상적으로 임의의 시설에서 전개될 수 있는 실질적으로 더 작은 설비들의 구현예를 가능하게 하고, 휴대용 또는 운반가능한 낮은-필드 MRI 시스템들의 전개를 추가로 허용한다는 것을 인식하였고, 그 일부 실시형태들은 이하에서 더욱 상세하게 논의된다. 이러한 시스템들은 상이한 시간들에서 상이한 환경들에서 동작하고 있을 수도 있으므로, MRI 시스템이 동작하고 있는 환경에서 특정한 이미징 응용을 위한 하나 이상의 자기장들을 조절하거나 최적화하기 위하여 MRI 시스템의 하나 이상의 컴포넌트들의 "인-필드(in-field)" 및/또는 동적 교정을 제공하는 것이 유리할 수도 있다.
MRI 시스템의 B0 필드의 교정은 주 필드 코일에 의해 생성된 B0 필드의 균질성에 영향을 주도록 조절될 수 있는 심 코일들을 이용함으로써 적어도 부분적으로 달성될 수 있다. 심 코일들을 포함하는 일부 실시형태들에서, B0 필드의 교정은 B0 필드의 균질성을 개선시키기 위하여 심 코일들을 선택적으로 활성화함으로써 유사한 방식으로 수행될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 센서들은 시스템 특성들(예컨대, 자기장의 균질성, 시스템의 안정성) 및/또는 환경적 잡음의 특성들을 결정하기 위하여 이용되고, 센서들로부터의 정보는 궁극적으로, 자기기기의 동작 파라미터들을 조절함으로써 자기장을 튜닝할 수 있는 콘솔에 제공될 수도 있다.
발명자들은 동적 교정의 양태들이 본원에서 설명된 라미네이트 기법들에 따라 제조된 자기기기 컴포넌트들의 이용에 의해 가능하게 된다는 것을 인지하였고 인식하였다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 자기적 컴포넌트들의 전부 또는 부분은 MRI 시스템의 동작 이전에 또는 동작 동안에 자기장의 튜닝을 가능하게 하기 위하여 개별적으로-제어가능할 수도 있다. 예를 들어, 라미네이트 패널의 하나 이상의 층들은 개별적으로 그리고 독립적으로 제어될 수 있는 복수의 심 코일들을 그 위에 패턴화하였을 수도 있다. 복수의 심 코일들이 특정한 환경을 위한 희망하는 필드 강도 및 균질성 및 MRI 시스템이 동작하고 있는 로딩 조건들을 달성하기 위하여 B0 필드에 기여하도록 선택적으로 동작될 수 있도록, 복수의 심 코일들은 위치 및 기하구조로 분산될 수도 있다. 예를 들어, 주어진 환경에서, B0 자석의 동작으로부터 기인하는 B0 필드가 평가될 수도 있고, 복수의 심 코일들은 주어진 환경에서 적당한 B0 필드를 생성하기 위한 그러한 방법으로 기여하도록 선택적으로 동작될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, B0 필드의 측정 및 적절한 심 코일들의 추후의 선택은 주어진 환경에서, 및/또는 주어진 로딩 조건들 하에서 희망하는 강도 및 균질성의 B0 필드를 생성하기 위하여 심 코일들의 일반적으로 최적의 조합을 식별하도록 프로그래밍된 자동화된 프로세스에 의해 수행된다.
낮은-필드 MRI 시스템의 다른 양태들은 또한, 특정한 환경의 특성들을 다루기 위하여 튜닝될 수도 있다. 예를 들어, 낮은 필드 MRI에서, AM 주파수 브로드캐스트 대역(예컨대, 1000 kHz 주위의 대역)은 송신/수신 코일들을 위한 간섭의 소스를 제공할 수도 있다. 이 잡음 소스를 다루기 위하여, 관심 있는 특정한 주파수 대역들은 활성에 대하여 평가될 수도 있고, 시스템의 자기적 컴포넌트들은 검출된 간섭이 가능한 한도까지 회피되게 동작하도록 튜닝될 수도 있다. 예를 들어, B0 필드의 필드 강도는 적절하게 증가되거나 감소될 수도 있어서, 송신/수신 코일들은 간섭이 만족스럽게 제거된 주파수 대역에서 동작한다. 즉, 시스템은 잡음을 검출하고, 환경적 잡음의 영향을 감소시키는 희망하는 자기장을 생성하기 위하여 MRI 시스템의 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 튜닝하거나 구성하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 시스템은 전자기 잡음 또는 간섭의 양을 적어도 가지는 스펙트럼의 부분을 위치시키고 스펙트럼의 이 부분에서의 주파수에서 동작하도록 시스템을 튜닝하기 위한 시스템 동작을 위하여 적당한 관심 있는 대역에서 전자-자기 스펙트럼을 통해 스윕(sweep)하도록 구성될 수도 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 잡음 상쇄는 주변 라디오 주파수 간섭(radio frequency interference; RFI)을 검출하기 위하여 보조 수신 채널을 제공함으로써 수행될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 수신 코일들은 이미징되는 객체에 의해 방출된 MR 신호들을 검출하는 것이 아니라 RFI를 샘플링하기 위하여, B0 필드의 시야에 인접하지만, 그 시야의 외부에 위치될 수도 있다. 하나 이상의 보조 수신 코일들에 의해 샘플링된 RFI는 방출된 MR 신호들을 검출하기 위하여 위치된 하나 이상의 수신 코일들에 의해 수신된 신호들에서 차감될 수도 있다. 이러한 배열은 낮은 필드 MRI 시스템이 동작되는 환경에 따라 RFI의 상이하고 및/또는 변동되는 레벨들을 거칠 가능성이 있는 일반적으로 수송가능한 및/또는 운반가능한 낮은 필드 MRI 시스템의 제공을 가능하게 하기 위하여 RFI를 동적으로 처리하고 억압하기 위한 능력을 가진다.
일부 실시형태들은 콘솔이 MRI 시퀀스들이 희망하는 품질 및 해상도의 이미지들을 생성하기 위하여 이용되는 방법을 조절하는 것을 가능하게 함으로써, MRI 시스템의 동적 구성을 제공하도록 구성될 수도 있다. 기존의 MRI 콘솔들은 사용자가 그 후에, 하나 이상의 이미지들을 재구성하도록 프로세싱되는 MR 데이터를 취득하기 위하여 이용되는 사전-프로그래밍된 MRI 펄스 시퀀스를 선택하게 함으로써 전형적으로 동작한다. 그 다음으로, 의사는 결과적인 하나 이상의 이미지들을 해독할 수도 있다. 발명자들은 사전-프로그래밍된 MRI 펄스 시퀀스들을 이용하여 MRI 시스템들을 동작시키는 것이 희망하는 품질의 이미지를 생성함에 있어서 효과적이지 않을 수도 있다는 것을 인지하였고 인식하였다. 따라서, 일부 실시형태들에서, 사용자는 취득하기 위한 이미지의 타입을 규정할 수도 있고, 콘솔은 초기 이미징 파라미터들에 대하여 결정하는 것으로 태스크를 할당받을 수도 있어서, 스캔이 수신된 MR 데이터를 분석하는 것에 기초하여 희망하는 타입의 이미지들을 제공하도록 진행할 때에 파라미터들을 임의적으로 업데이트할 수도 있다. 연산 피드백에 기초하여 이미징 파라미터들을 동적으로 조절하는 것은 "푸시-버튼(push-button)" MRI 시스템의 개발을 가능하게 하고, 여기서, 사용자는 희망하는 이미지 또는 응용을 선택할 수 있고, MRI 시스템은 취득 동안에 획득된 MR 데이터에 기초하여 동적으로 최적화될 수도 있는 희망하는 이미지를 취득하기 위하여 이용된 이미징 파라미터들의 세트에 대해 판단할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 낮은-필드 MRI 시스템은 낮은-필드 MRI 시스템에 의해 생성된 자기장들 및/또는 환경에서의 자기장들과 관련하여 로컬 자기장 측정들을 획득하도록 배열된 필드 센서들을 포함할 수도 있다. 이 자기장 측정들은 시스템의 성능을 개선시키기 위한 낮은-필드 MRI 시스템의 다양한 성질들, 특성들, 및/또는 파라미터들을 동적으로 조절하기 위하여 이용될 수도 있다. 예를 들어, 공간적으로 분산된 필드 센서들의 네트워크는 낮은-필드 MRI 시스템에 의해 생성된 자기장들의 실시간 특징화(characterization)를 가능하게 하기 위하여 공간에서 알려진 위치들에서 배열될 수도 있다. 센서들의 네트워크는 시스템에 대한 임의의 수의 조절들 또는 수정들을 가능하게 하는 정보를 제공하기 위하여 낮은-필드 MRI 시스템의 로컬 자기장들을 측정할 수 있고, 그 일부 예들은 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 관심 있는 자기장들을 측정할 수 있는 임의의 타입의 센서가 사용될 수도 있다. 자기장 측정들을 이용하는 것에 관련된 개념들이 센서들을 제공하는 타입, 수, 또는 방법으로 제한되지 않으므로, 이러한 센서들은 하나 이상의 라미네이트 패널들 내에서 통합될 수 있거나 별도로 제공될 수도 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 센서들의 네트워크에 의해 제공된 측정들은 희망하는 강도 및 균질성의 B0 필드를 제공하기 위하여 적당한 시밍(shimming)의 확립을 가능하게 하는 정보를 제공한다. 위에서 논의된 바와 같이, 임의의 기하구조 및 배열의 임의의 희망하는 수의 심 코일들은 단독으로, 또는 다른 자기적 컴포넌트들과 조합하여 중의 어느 하나로, 라미네이트 패널에서 통합될 수 있어서, 심 코일들의 상이한 조합들은 선택적으로 동작될 수도 있고, 및/또는 희망하는 전력 레벨들에서 동작될 수도 있다. 이와 같이, 낮은-필드 MRI 시스템이 특정한 환경에서 동작될 때, 필드 센서들의 네트워크로부터의 측정들은 심 코일들의 어떤 조합이 동작을 위하여 선택되어야 하는지와, 및/또는 낮은-필드 MRI 시스템이 희망하는 강도 및 균질성에서 B0 필드를 생성하도록 자기장들에 영향을 주기 위하여 선택된 심 코일들을 어떤 전력 레벨들에서 동작시킬 것인지를 결정하기 위하여, 예를 들어, B0 자석 및/또는 경사 코일들에 의해 생성된 자기장을 특징화하기 위하여 이용될 수도 있다. B0 필드는 시스템이 사용되고 있는 주어진 위치에 대하여 교정될 수 있으므로, 이 기능은 일반적으로 휴대용, 수송가능한, 및/또는 운반가능한 시스템들의 전개를 가능하게 한다.
일부 실시형태들에 따르면, 필드 센서들의 네트워크로부터의 측정들은 시스템의 동작 동안에 동적 시밍을 수행하기 위하여 사용될 수도 있다. 예를 들어, 센서들의 네트워크는 낮은-필드 MRI 시스템에 의해 생성된 자기장들이 희망하거나 예상된 특성들을 가지거나 가지는 것에 근접하도록(예컨대, 결과적인 B0 필드는 희망하는 필드 강도 및 균질성에서 생성되거나 희망하는 강도 및 균질성에 더 근접함), 하나 이상의 심 코일들을 동적으로 (예컨대, 실시간으로, 실시간에 근접하여, 또는 그렇지 않을 경우에 시스템을 동작시키는 것과 함께) 조절하기 위하여, 및/또는 (예컨대, 하나 이상의 추가적인 심 코일들을 동작시킴으로써, 또는 하나 이상의 심 코일들의 동작을 중단시킴으로써) 심 코일들의 상이한 조합을 동작시키기 위하여 이용될 수 있는 정보를 제공하기 위한 동작 동안에 낮은-필드 MRI 시스템에 의해 생성된 자기장들을 측정할 수도 있다. 필드 센서들의 네트워크로부터의 측정들은 또한, 자기장 품질(예컨대, B0 필드, 경사 필드들 등)이 희망하는 기준들 또는 메트릭(metric)을 충족시키는 것에 실패한 것을 조작자에게 통지하기 위하여 사용될 수도 있다. 예를 들어, 조작자는 생성되는 B0 필드가 필드 강도 및/또는 균질성에 관한 어떤 요건을 충족시키는 것에 실패할 경우에 경보를 받을 수도 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 센서들의 네트워크로부터의 측정들은 낮은-필드 MRI 스캐너를 동작시키는 것으로부터 획득된 MR 데이터의 재구성 및/또는 프로세싱을 안내하고 및/또는 정정하기 위하여 이용될 수도 있다. 특히, 센서 네트워크에 의해 획득된 실제적인 공간적-시간적(spatial-temporal) 자기장 패턴들은 취득된 MR 데이터로부터 이미지들을 재구성할 때의 지식으로서 이용될 수도 있다. 그 결과, 적당한 이미지들은 그렇지 않을 경우에, 데이터를 취득하고 및/또는 이미지들을 생성하기 위하여 불만족스러울 필드 비균질성의 존재 시에도 재구성될 수도 있다. 따라서, 이미지 재구성을 보조하기 위하여 필드 센서 데이터를 이용하기 위한 기법들은 일부 상황들에서 개선된 이미지들을 획득하는 것과, 필드 강도 및/또는 균질성이 열화되는 환경들 및/또는 상황들에서 낮은-필드 MRI의 성능을 가능하게 하는 것을 용이하게 한다.
일부 실시형태들에 따르면, 필드 센서들의 네트워크는 시스템 성능(예컨대, 와전류들, 시스템 지연들, 타이밍 등)을 측정하고 정량화하기 위하여 이용될 수도 있고, 및/또는 측정된 로컬 자기장들 등에 기초하여 경사 파형 설계를 가능하게 하기 위하여 이용될 수도 있다. 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 필드 센서들의 네트워크로부터 획득된 측정들은 낮은-필드 MRI를 수행하는 것을 가능하게 하기 위하여 임의의 다른 방식으로 사용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 일반적으로 휴대용, 수송가능한, 또는 운반가능한 시스템들에서, MRI 시스템이 전개되는 환경은 일반적으로 알려지지 않을 수도 있고, 차폐되지 않을 수도 있고, 일반적으로 제어되지 않을 수도 있다. 이와 같이, 특정한 환경(자기적 및 그 외의 것)이 주어질 경우에 낮은-필드 MRI 시스템에 의해 생성된 자기장들을 특징화하기 위한 능력은 광범위한 환경들 및 상황들에서 이러한 시스템들을 전개하기 위한 능력을 가능하게 하여, 시스템들이 주어진 환경에 대하여 최적화되는 것을 허용한다.
위에서 논의된 바와 같이, 낮은-필드 MRI는 높은-필드 MRI, 예를 들어, 상대적은 낮은-비용, 감소된 풋프린트(footprint), 및/또는 일반적으로 휴대용 또는 수송가능한 MRI 시스템들의 상황에서 일반적으로 실현가능하지 않은 MRI 시스템들의 설계 및 전개를 가능하게 한다. 도 19 내지 도 22는 일부 실시형태들에 따라, 낮은-필드 MRI를 위한 시스템 구성들의 비-제한적인 예들을 예시한다. 도 19a는 환자의 신체의 관련된 부분들이 B0 자석의 시야 내에 위치되도록, 착석된 환자가 위치되게 구성된 시스템(1900)을 예시한다. 낮은-필드 MRI 시스템(1900)은 한 쌍의 라미네이트 패널들(1910A 및 1910B)이 정 위치에서 라미네이트 패널들을 유지하도록 구성된 지지 구조체들(1950A 및 1950B)를 통해 일반적으로 U-형상의 프레임(1940)에 장착되는 개방형 이중-평면 구성을 나타낸다.
U-형상 프레임(1940)은 또한, 상이한 키의 환경들을 라미네이트 패널들의 시야 내에 정확하게 위치시키는 것을 가능하게 하고, 및/또는 환자의 신체의 희망하는 부분들의 이미징을 위하여 환자를 위치시키기 위한 조절가능한 좌석(1935)을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 라미네이트 패널들은 라미네이트 패널들에 관련된 환자의 적당한 위치결정을 가능하게 하기 위하여 조절가능할 수도 있다. 예를 들어, 지지 구조체들(1950A 및 1950B)은 U-형상 프레임(1940)의 아암(arm)들 내로, 그리고 이 아암들 외부로 상승될 수도 있고 하강될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트 패널들은 시스템의 휴대성을 개선시키기 위하여 패널들이 더욱 간결한 위치에 고정되는것을 가능하게 하는 연접식(articulated) 및/또는 힌지식 아암들에 접속될 수도 있다. 예를 들어, 라미네이트 패널들이 그 위에 장착되는 아암들은 수송 동안에 접힐 수도 있고, MRI 시스템의 동작 동안에 (도시된 바와 같이) 위로 연장될 수도 있다. 또한, 프레임(1940)의 기저부는 구조체가 하나의 위치로부터 또 다른 곳으로 휠로 이동되는 것을 허용하는 휠(wheel)들 또는 분리가능한 캐스터(castor)들(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다.
라미네이트 패널들(1910A 및 1910B) 상에 형성된 자기기기 컴포넌트들은 하나 이상의 케이블들을 통해 전력 전자기기(1920)에 접속될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 전력 전자기기(1910)는 낮은-필드 MRI 시스템의 휴대성을 가능하게 하기 위하여 카트(cart) 또는 다른 수송가능한 구조체 상에서 제공될 수도 있다. 시스템의 자기기기 컴포넌트들로부터 전력 전자기기를 분리하는 것은 환자를 이미징하기 위하여 이용된 자기장들에 대한, 전력 전자기기에 의해 생성된 잡음의 효과를 감소시킬 수도 있다. 전력 전자기기를 위한 접속들(및 콘솔, 워크스테이션, 디스플레이 등을 위한 것과 같은 임의의 다른 필요한 접속들)은 프레임(1940)의 기저부에서, 라미네이트 패널들(1910A 및 1910B) 내에 통합된 자기적 컴포넌트들을 동작시키기 위하여 프레임(1940)의 아암들을 통해 지지 구조체들(1950A 및 1950B)에 배선연결된 접속들의 적절한 세트를 제공받을 수도 있다. 도 19b는, 도 19a에서 예시된 라미네이트 패널들과, 내부 차폐부, 전기적 접속들, 전력 및 제어 전자기기 등과 같은 다른 컴포넌트들을 더 포함할 수도 있고 라미네이트 패널들을 위한 환경적 보호의 수단을 일반적으로 제공할 수도 있는 외부 커버 또는 하우징을 포함하는 이중-평면 자석들(1915A 및 1915B)의 시야 내에 착석된 환자(1985)를 도시하는 시스템(1900)을 예시한다.
도 20a는 라미네이트 패널들(2010A 및 2010B) 상에 형성된 자기적 컴포넌트들이 리클라이닝된(reclined) 위치에서 라미네이트 패널들을 사이에 배치되는 환자를 수용하기 위한 각도로 조절가능하게 배향된 착석부(2035)를 포함하는 프레임 내에 배열되는 리클라이닝(reclining) 구성을 가지는 시스템(2000)을 도시한다. 시스템의 리클라이닝 부분은, 환자의 희망하는 부분이 자석의 시야 내에 위치되도록, 라미네이트 패널들 사이에서의 환자의 희망하는 위치결정을 가능하게 하기 위하여 조절가능할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 라미네이트 패널들은 환자에 관련하여 자기기기를 위치시킴에 있어서 추가적인 신축성을 제공하기 위하여 인클로저(enclosure)(2015) 내에서 조절가능할 수도 있다. 라미네이트 패널들(2010A 및 2010B) 상에서 형성된 자기적 컴포넌트들은 하나 이상의 적당한 케이블들을 통해, 랙(rack) 상에 장착될 수도 있거나 MRI 시스템의 휴대성을 가능하게 하기 위한 또 다른 적당한 수송가능한 구조체로 실장될 수도 있는 전력 전자기기(2020)로 접속될 수도 있다. 도 20b 및 도 20c는 상이한 관점들뿐만 아니라, 환자를 위한 상이한 리클라이닝 위치들로부터의 리클라이닝 MRI 시스템(2000)을 예시한다.
도 21a 및 도 21b는 일부 실시형태들에 따라, 휴대용 또는 운반가능한 낮은-필드 MRI 시스템(2100)을 예시한다. 시스템(2100)은 단일의 일반적으로 수송가능하고 변형가능한 구조체 상에 함께 배열된, 자기적 및 전력 컴포넌트들 및 잠재적으로 다른 컴포넌트들(예컨대, 열 관리, 콘솔 등)을 포함할 수도 있다. 시스템(2100)은 적어도 2 개의 구성들: 수송 및 보관을 위하여 구비된 구성, 및 동작을 위하여 구비된 구성을 가지도록 설계될 수도 있다. 도 21a는 수송 및 보관을 위하여 고정될 때의 시스템(2100)을 도시하고, 도 21b는 동작을 위하여 변형될 때의 시스템(2100)을 도시한다. 시스템(2100)은 도 21b에서 도시된 화살표들에 의해 표시된 바와 같이, 시스템을 그 수송 구성으로부터 그 동작 구성으로 변형할 때에 부분(2190B)으로 슬라이딩될 수 있고 부분(2190B)으로부터 후퇴될 수 있는 부분(2190A)을 포함한다. 부분(2190A)은 전력 전자기기(2140), (도 21a 및 도 21b에서 예시된 터치 패널 디스플레이와 같은 인터페이스 디바이스를 포함할 수도 있는) 콘솔(2130), 및 열 관리부(2150)를 실장할 수도 있다. 부분(2190A)은 또한, 시스템(2100)을 필요한 대로 동작시키기 위하여 이용된 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.
부분(2190B)은 자기적 컴포넌트들이 본원에서 논의된 조합들 중의 임의의 것으로 그 위에서 통합되는 라미네이트 패널들(2110A 및 2110B)을 포함하는 낮은-필드 MRI 시스템(2100)의 자기적 컴포넌트들을 포함한다. (도 21b에서 도시된 바와 같이) MRI를 수행하도록 시스템을 동작시키기 위하여 구비된 구성으로 변형될 때, 부분들(2190A 및 2190B)의 지지 표면들은 환자가 그 위에 누울 수 있는 표면을 제공한다. 슬라이딩가능한 표면(2165)은 이미징되어야 할 환자의 부분이 대응하는 낮은-필드 MRI 자석들을 제공하는 라미네이트 패널들의 시야 내에 있도록 하는 위치로 환자를 슬리이딩하는 것을 가능하게 하기 위하여 제공될 수도 있다. 시스템(2100)은 그것이 기존에는 (예컨대, 응급실에서) 이용가능하지 않은 상화들에서 MRI 이미징에 대한 접근을 가능하게 하는 낮은-필드 MRI 시스템의 휴대용의 간결한 구성을 제공한다.
도 21c는 일부 실시형태들에 따라, 이중-평면 하이브리드 자석을 사용하는 전환가능한 낮은 필드 MRI 시스템(2280)의 예를 예시한다. 도 21c에서, 전환가능한 시스템은 그것이 이용 중이지 않을 때에 시스템을 수송하거나 시스템을 보관하기 위해 편리한 접혀진 구성으로 되어 있다. 전환가능한 시스템(2280)은, 인간 환자를 지지하고 환자가 화살표들(2281)의 방향으로 하우징들(2286A 및 2286B) 사이의 이미징 영역 내로 그리고 이미징 영역으로부터 슬라이딩되는 것을 허용하도록 구성된 슬라이딩가능한 침대(2284)를 포함한다. 하우징들(2286A 및 2286B)은 전환가능한 시스템(2280)의 몇몇 도면들과 관련하여 이하에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 전환가능한 시스템(2280)을 위한 자기적 컴포넌트들을 실장한다. 일부 실시형태들에 따르면, 자기적 컴포넌트들은 배타적으로 라미네이트 기법들, 배타적으로 전통적인 기법들을 이용하여, 또는 양자의 조합을 이용하여(예컨대, 본원에서 설명된 하이브리드 기법들을 이용하여) 생성될 수도 있고, 제조될 수도 있고, 배열될 수도 있다.
도 21d는 이미징되어야 할 하우징들(2286A 및 2286B) 사이에 삽입되기 이전에 슬라이딩가능한 침대(2284) 상에 위치된 환자를 갖는, 연장된 전환가능한 시스템(2280)을 예시한다. 도 21e는 하우징들(2286A 및 2286B)의 분해도를 예시한다. 일부 실시형태들에 따르면, 하우징들(2286A 및 2286B)의 각각은 자기적 컴포넌트들로부터 멀어지도록 열을 끌어들이기 위한 열 관리 컴포넌트에 결합된 하이브리드 자석을 실장한다. 구체적으로, 이미징 영역의 대향하는 면들 상의 하우징들(2286A 및 2286B)의 각각은 B0 코일들(2205a 및 2205b), 라미네이트 패널(2210)(얼굴-상향 배열에서 하우징(2286B) 내에서 가시적인 2210b), 및 B0 코일들 사이에 제공된 열 컴포넌트(2230)를 그 내부에 포함한다. 양태들이 하이브리드 자석의 임의의 특정한 설계 또는 구성과의 이용을 위하여 제한되지 않으므로, 2286A 및 2286B에서 실장된 자기적 컴포넌트들은 대칭적인 이중-평면 하이브리드 자석을 형성하기 위하여 실질적으로 동일할 수도 있거나, 2286A 및 2286B에서 실장된 자기적 컴포넌트들은 비대칭적인 이중-평면 하이브리드 자석을 형성하기 위하여 상이할 수도 있다.
도 21f는 일부 실시형태들에 따라, 전환가능한 낮은-필드 MRI 시스템의 부분의 근접 도면과, 더욱 상세하게는, 낮은-필드 MRI 시스템을 위한 이중-평면 자석을 실장하고 고정하기 위한 자석 어셈블리(2250)를 도시하는 도면을 예시한다. 자석 어셈블리(2250)는 이중-평면 하이브리드 자석을 형성하는 상부 및 하부 자석들을 위치시키고 정렬하기 위한 상부 하우징(2286A) 및 하부 하우징(2268B)을 포함한다. 하우징(2286A 및 2286B)은 대상자가 삽입될 수도 있는 이미징 영역을 제공하기 위하여 상부 및 하부 하우징들에서 실장된 자기기기 컴포넌트들 사이의 분리를 제공하는 복수의 필러(pillar)들 또는 포스트(post)들(2290)을 이용하여 접속된다. 상부 하우징(2286A)에서 실장된 상부 자석(2200a)은 하나 이상의 경사 코일들 및/또는 하나 이상의 B0 정정 코일들(오직 상부 B0 코일(2205A)이 가시적임)과 같은 다수의 자기적 컴포넌트들을 포함하는 한 쌍의 B0 코일들 및 라미네이트 패널을 포함한다. 열 관리 컴포넌트(2230)는 자기적 컴포넌트들과 열 접촉하도록 제공된다. 열 관리 컴포넌트(2230)는 그것이 결합되는 자기적 컴포넌트들로부터 멀어지도로고 열을 끌어들이도록 구비된 냉각부와, 볼트(bolt)들 또는 임의의 다른 적당한 타입의 체결기(fastener)를 이용하여 자석이 상부 하우징(2286A)에 고정되는 것을 가능하게 하기 위하여 자기기기 컴포넌트들로부터 외부로 연장되는 장착부들(2232)의 양자를 포함한다.
도 21g는 도 21f에서 도시된 자석 어셈블리(2250)의 분해도를 예시한다. 도 21g에서, 상부 자석(2200a) 및 하부 자석(2200b)의 양자는 자석들이 그 개개의 하우징들(2286A 및 2286B) 내로 장착되는 방향을 표시하는 화살표들로 예시된다. 상부 자석(2200a) 및 하부 자석(2200b)은 본원에서 설명된 기법들 중의 임의의 것을 이용하여, 또는 다른 적당한 기법을 이용하여 구성될 수도 있고, 대칭적 또는 비대칭적 이중-평면 자석을 형성할 수도 있다. 도 21g에서 예시된 실시형태에서, 각각의 자석은 한 쌍의 권선형 B0 코일들(2205a 및 2205b)과, 그 위에 패턴화된 적어도 하나의 경사 코일 및 적어도 하나의 B0 코일(예컨대, 정정 또는 심 코일)을 가지는 라미네이트 패널(2210)을 포함한다. 자석들(2200a 및 2200b) 상에 도시된 장착부들(2232)은 자기적 어셈블리가 조립될 때에 볼트들(2202)로 개개의 하우징(장착부들(2233)이 가시적인 하우징(2286A)을 참조)의 장착부들(2233)에 고정되도록 배열되고 구성된다. 양태들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 도 21a 내지 도 21g에서 예시된 낮은-필드 MRI 시스템들은, 라미네이트-기반 및/또는 하이브리드 기법들이 임의의 타입의 시스템을 위한 자기적 컴포넌트들을 제공하기 위하여 이용될 수도 있는 바와 같이, 본원에서 설명된 기법들이 사용될 수도 있는 시스템들의 단지 예들인 것이 인식되어야 한다.
도 22a 내지 도 22c는 두뇌 스캔들을 수행하도록 구성된 낮은-필드 MRI를 위한 헬멧들을 예시한다. 헬멧들은 머리를 통해 축 방향으로(즉, 머리의 상부로부터 하부로, 또는 반대로) B0 필드를 생성하기 위하여 헬멧의 표면 주위의 솔레노이드 기하구조로 B0 자석을 포함할 수도 있다. 헬멧들은 여기 및 검출로부터 하나 이상의 경사 코일들 및 Rx/Tx 코일 어레이을 가지는 경사 시스템을 그 내부에 추가로 편입하였을 수도 있다. 도 22a에서 예시된 실시형태에서, 헬멧(2500)은 환자의 얼굴의 일반적으로 완전한 여유(clearance)를 위하여 배열된 자기적 컴포넌트들을 가지고, 그러므로, 3 개의 구성들 중의 가장 개방되어 있다. 도 22b에서 예시된 실시형태에서, 헬멧(2500')은 얼굴의 부분적인 차단을 제공하도록 배열된 하나 이상의 자기적 컴포넌트들을 포함한다(예컨대, 멀티-채널 또는 단일-채널 RF 코일 엘리먼트들 및/또는 B0 권선들은 특정한 설계 요건들을 충족시키기 위하여 이 영역에서 제공될 필요가 있을 수도 있음). 도 22c에서 예시된 실시형태에서, 헬멧(2500'')은 폐소공포증 효과들을 최소화하기 위하여 개방부들이 환자의 눈들 주위에 남아 있도록 배열된 자기적 컴포넌트들을 포함하지만, 하나 이상의 자기적 컴포넌트들은 환장의 입 영역 상에서 전방 부분에서 헬멧(2500'') 내에 실장된다.
일부 실시형태들에 따르면, 도 22a 내지 도 22c에서 예시된 헬멧들의 자기적 컴포넌트들은 라미네이트 기법들을 이용하여 제작된다. 예를 들어, MRI를 수행하기 위하여 필요한 자기적 컴포넌트들(예컨대, B0 코일들, 경사 코일들, Tx/Rx 코일들 등)은 헬멧 내의 머리 주위에 기하구조로 함께 접속되고 배열된 일련의 라미네이트 패널들을 통해 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 헬멧은 머리 주위에 3 차원 기하구조를 형성하기 위하여 (예컨대, 도 12와 관련하여 설명된 바와 같이) 복수의 라미네이트 패널들에 걸쳐 자기적 컴포넌트들을 제공하기 위한 기법들을 적어도 부분적으로 이용하여 구성된다. 복수의 라미네이트 패널들은 머리 이미징을 위한 통합된 MRI 헬멧을 형성하기 위하여 B0, 경사, 및 Tx/Rx 코일들을 그 위에 패턴화하였을 수도 있다. 본원에서 설명된 기법들이 이 점에서 제한되지 않으므로, 복수의 접속된 라미네이트 패널들 상에서 자기적 컴포넌트들을 제작하기 위한 기법들은 해부구조의 다른 부분들을 이미징하기 위한 통합된 MRI 시스템을 제공하도록, 다른 기하구조들을 형성하기 위하여 이용될 수도 있다.
개시물에서 기재된 기술의 몇몇 양태들 및 실시형태들을 이와 같이 설명하였지만, 다양한 변경들, 수정들, 및 개선들이 당해 분야의 당업자들에게 용이하게 발생할 것이라는 것이 인식되어야 한다. 이러한 변경들, 수정들, 및 개선들은 본원에서 설명된 기술의 사상 및 범위 내에 있도록 의도된다. 예를 들어, 당해 분야의 당업자들은 기능을 수행하고 및/또는 결과들 및/또는 본원에서 설명된 장점들 중의 하나 이상을 획득하기 위한 다양한 다른 수단들 및/또는 구조들을 용이하게 구상할 것이고, 이러한 변동들 및/또는 수정들의 각각은 본원에서 설명된 실시형태들의 범위 내에 있도록 간주된다. 당해 분야의 당업자들은 본원에서 설명된 특정 실시형태들에 대한 다수의 등가물들을 인지할 것이고, 이 등가물들을 단지 일상적인 실험을 이용하여 확인할 수 있을 것이다. 그러므로, 상기한 실시형태들은 단지 예로서 제시되고, 첨부된 청구항들 및 그것에 대한 등가물들의 범위 내에서, 발명의 실시형태들은 구체적으로 설명된 것 외에 이와 다르게 실시될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 본원에서 설명된 2 개 이상의 특징들, 시스템들, 물품들, 재료들, 키트들, 및/또는 방법들의 임의의 조합은, 이러한 특징들, 시스템들, 물품들, 재료들, 키트들, 및/또는 방법들이 상호 불일치하지 않을 경우, 본 개시물의 범위 내에 포함된다.
상기 설명된 실시형태들은 많은 방법들 중의 임의의 것으로 구현될 수 있다. 프로세스들 또는 방법들의 수행을 수반하는 본 개시물의 하나 이상의 양태들 및 실시형태들은 프로세스들 또는 방법들을 수행하거나, 프로세스들 또는 방법들의 수행을 제어하기 위하여 디바이스(예컨대, 컴퓨터, 프로세서, 또는 다른 디바이스)에 의해 실행가능한 프로그램 명령들을 사용할 수도 있다. 이 점에서, 다양한 발명 개념들은, 하나 이상의 컴퓨터들 또는 다른 프로세서들 상에서 실행될 때, 위에서 설명된 다양한 실시형태들 중의 하나 이상을 구현하는 방법들을 수행하는 하나 이상의 프로그램들로 인코딩된 컴퓨터 판독가능 저장 매체(또는 다수의 컴퓨터 판독가능 저장 매체들)(예컨대, 컴퓨터 메모리, 하나 이상의 플로피 디스크들, 컴팩트 디스크들, 광학 디스크들, 자기 테이프들, 플래시 메모리들, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이들 또는 다른 반도체 디바이스들에서의 회로 구성들, 또는 다른 유형의(tangible) 컴퓨터 저장 매체)로서 구체화될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체 또는 매체들은 수송가능할 수 있어서, 그 위에 저장된 프로그램 또는 프로그램들은 위에서 설명된 양태들의 다양한 것들을 구현하기 위하여 하나 이상의 상이한 컴퓨터들 또는 다른 프로세서들 상으로 로딩될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 컴퓨터 판독가능 매체들은 비-일시적 매체들일 수도 있다.
용어들 "프로그램" 또는 "소프트웨어"는 위에서 설명된 바와 같은 다양한 양태들을 구현하도록 컴퓨터 또는 다른 프로세서를 프로그래밍하기 위하여 채용될 수 있는 임의의 타입의 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터-실행가능 명령들의 세트를 지칭하기 위하여 일반적인 의미로 본원에서 이용된다. 추가적으로, 하나의 양태들에 따르면, 실행될 때, 본 개시물의 방법들을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들은 단일 컴퓨터 또는 프로세서 상에 상주할 필요가 없지만, 본 개시물의 다양한 양태들을 구현하기 위하여 다수의 상이한 컴퓨터들 또는 프로세서들 사이에 모듈 방식으로 분산될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
컴퓨터-실행가능 명령들은 하나 이상의 컴퓨터들 또는 다른 디바이스들에 의해 실행된, 프로그램 모듈들과 같은 다수의 형태들로 되어 있을 수도 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈들은, 특정한 태스크들을 수행하거나 특정한 추상 데이터 타입(abstract data type)들을 구현하는 루틴들, 프로그램들, 오브젝트들, 컴포넌트들, 데이터 구조들 등을 포함한다. 전형적으로, 프로그램 모듈들의 기능성은 다양한 실시형태들에서 희망하는 대로 조합될 수도 있거나 분산될 수도 있다.
또한, 데이터 구조들은 임의의 적당한 형태로 컴퓨터-판독가능 매체들에서 저장될 수도 있다. 예시의 간략함을 위하여, 데이터 구조들은 데이터 구조에서 위치를 통해 관련되는 필드들을 가지도록 도시될 수도 있다. 이러한 관계들은 필드들 사이의 관계를 전달하는 컴퓨터-판독가능 매체에서의 위치들로 필드들을 위한 저장을 배정함으로써 마찬가지로 달성될 수도 있다. 그러나, 임의의 적당한 메커니즘은 데이터 엘리먼트들 사이의 관계를 확립하는 포인터(pointer)들, 태그(tag)들, 또는 다른 메커니즘들의 이용을 통하는 것을 포함하여, 데이터 구조의 필드들에서의 정보 사이의 관계를 확립하기 위하여 이용될 수도 있다.
소프트웨어로 구현될 때, 소프트웨어 코드는 단일 컴퓨터에서 제공되든지, 또는 다수의 컴퓨터들 사이에서 분산되든지 간에, 임의의 적당한 프로세서 또는 프로세서들의 집합 상에서 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터는 비-제한적인 예들로서, 랙-장착형 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터와 같은 다수의 형태들 중의 임의의 것으로 구체화될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 추가적으로, 컴퓨터는 개인 정보 단말(PDA), 스마트폰, 또는 임의의 다른 적당한 휴대용 또는 고정식 전자 디바이스를 포함하는, 컴퓨터로서 일반적으로 간주되는 것이 아니라, 적당한 프로세싱 기능들을 갖는 디바이스에서 구체화될 수도 있다.
또한, 컴퓨터는 하나 이상의 입력 및 출력 디바이스들을 가질 수도 있다. 이 디바이스들은 그 중에서도, 사용자 인터페이스를 제시하기 위하여 이용될 수 있다. 사용자 인터페이스를 제공하기 위하여 이용될 수 있는 출력 디바이스들의 예들은 출력의 시각적 제시를 위한 프린터들 또는 디스플레이 스크린들과, 출력의 청각적 제시를 위한 다른 사운드 생성 디바이스들을 포함한다. 사용자 인터페이스를 위하여 이용될 수 있는 입력 디바이스들의 예들은 키보드들과, 마우스들, 터치 패드들, 및 디지털화 태블릿들과 같은 포인팅 디바이스들을 포함한다. 또 다른 예로서, 컴퓨터는 음식 인식을 통해 다른 청각 포맷들로 입력 정보를 수신할 수도 있다.
이러한 컴퓨터들은 기업 네트워크와 같은 로컬 영역 네트워크 또는 광역 네트워크, 및 지능형 네트워크(intelligent network; IN) 또는 인터넷을 포함하는 임의의 적당한 형태로 하나 이상의 네트워크들에 의해 상호접속될 수도 있다. 이러한 네트워크들은 임의의 적당한 기술에 기초할 수도 있고, 임의의 적당한 프로토콜에 따라 동작할 수도 있고, 무선 네트워크들, 유선 네트워크들, 또는 광섬유 네트워크들을 포함할 수도 있다.
또한, 설명된 바와 같이, 일부 양태들은 하나 이상의 방법들로서 구체화될 수도 있다. 방법의 일부로서 수행된 액트(act)들은 임의의 적당한 방법으로 순서화될 수도 있다. 따라서, 예시적인 실시형태들에서 순차적인 액트들로서 도시되더라도, 일부 액트들을 동시에 수행하는 것을 포함할 수도 있는, 예시된 것과는 상이한 순서로 액트들이 수행되는 실시형태들이 구성될 수도 있다.
본원에서 정의되고 이용된 바와 같은 모든 정의들은 사전적 정의들, 참조로 편입된 문서들에서의 정의들, 및/또는 정의된 용어들의 정상적인 의미들에 대해 통제하는 것으로 이해되어야 한다.
상세한 설명 및 청구항들에서 본원에서 이용된 바와 같은 부정 관사들 "a" 및 "an"은 반대로 명확하게 표시되지 않으면, "적어도 하나(at least one)"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
상세한 설명 및 청구항들에서 본원에서 이용된 바와 같은 어구 "및/또는(and/or)"은 그렇게 결합된 엘리먼트들, 즉, 일부 경우들에는 결합하여 존재하고 다른 경우들에는 분리되어 존재하는 엘리먼트들의 "어느 하나 또는 양자(either or both)"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 열거된 다수의 엘리먼트들은 동일한 방식으로, 즉, 그렇게 결합된 엘리먼트들의 "하나 이상(one or more)"으로 해석되어야 한다. 구체적으로 식별된 그 엘리먼트들에 관련되든지 관련되지 않든지 간에, "및/또는" 절(clause)에 의해 구체적으로 식별된 엘리먼트들 이외에, 다른 엘리먼트들이 임의적으로 존재할 수도 있다. 이에 따라, 비-제한적인 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 참조는, "포함하는(comprising)"과 같은 개방-종료형 언어(open-ended language)와 함께 이용될 때, 하나의 실시형태에서 오직 A(임의적으로, B 이외의 엘리먼트들을 포함함); 또 다른 실시형태에서, 오직 B(임의적으로, A 이외의 엘리먼트들을 포함함); 또 다른 실시형태에서, A 및 B 양자(임의적으로, 다른 엘리먼트들을 포함함); 등을 지칭할 수 있다.
상세한 설명 및 청구항들에서 본원에서 이용된 바와 같이, 어구 "적어도 하나"는, 하나 이상의 엘리먼트들의 리스트를 참조하여, 엘리먼트들의 리스트 내에서 구체적으로 열거된 각각 및 모든 엘리먼트의 적어도 하나를 반드시 포함하지 않고, 엘리먼트들의 리스트에서 엘리먼트들의 임의의 조합들을 제외하지 않는, 엘리먼트들의 리스트에서의 엘리먼트들 중의 임의의 하나 이상로부터 선택된 적어도 하나의 엘리먼트를 의미하도록 이해되어야 한다. 이 정의는 또한, 구체적으로 식별된 그 엘리먼트들에 관련되든지 관련되지 않든지 간에, 어구 "적어도 하나"가 지칭하는 엘리먼트들의 리스트 내에서 구체적으로 식별된 엘리먼트들 이외에, 엘리먼트들이 임의적으로 존재할 수도 있다는 것을 허용한다. 이에 따라, 비-제한적인 예로서, "A 및 B 중의 적어도 하나(at least one of A and B)"(또는 등가적으로, "A 또는 B 중의 적어도 하나(at least one of A or B)", 또는 등가적으로, "A 및/또는 B 중의 적어도 하나(at least one of A and/or B)")는 하나의 실시형태에서, B가 존재하지 않는, 하나를 초과하는 것을 임의적으로 포함하는 적어도 하나의 A(그리고 임의적으로, B 이외의 엘리먼트들을 포함함); 또 다른 실시형태에서, A가 존재하지 않는, 하나를 초과하는 것을 임의적으로 포함하는 적어도 하나의 B(그리고 임의적으로, A 이외의 엘리먼트들을 포함함); 또 다른 실시형태에서, 하나를 초과하는 것을 임의적으로 포함하는 적어도 하나의 A, 및 하나를 초과하는 것을 임의적으로 포함하는 적어도 하나의 B(그리고 임의적으로, 다른 엘리먼트들을 포함함); 등을 지칭할 수 있다.
또한, 본원에서 이용된 어법 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이고, 제한하는 것으로서 간주되지 않아야 한다. "포함하는(including)", "포함하는(comprising)", 또는 "가지는(having)", "포함하는(containing)", "수반하는(involving)", 및 본원에서의 그 변동들의 이용은 그 후에 열거된 항목들 및 그 등가물들뿐만 아니라, 추가적인 항목들도 망라하는 것으로 의도된다.
청구항들에서 뿐만 아니라, 상기 상세한 설명에서도, "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "반송하는(carrying)", "가지는(having)", "포함하는(containing)", "수반하는(involving)", "보유하는(holding)", "구성되는(composed of)" 등등과 같은 모든 연결 어구들은 개방-종료형인 것으로, 즉, 포함하지만 그것으로 제한되지 않는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 오직 연결 어구들 "구성되는(consisting of)" 및 "필수적으로 구성되는(consisting essentially of)"은 각각 폐쇄형 또는 반-폐쇄형 연결 어구들일 것이다.

Claims (61)

  1. 라미네이트 패널로서,
    낮은-필드(low-field) 자기 공명 이미징(magnetic resonance imaging; MRI)에서의 이용을 위한 적당한 B0 필드에 기여하도록 구성된 B0 코일의 적어도 부분을 형성하도록 패턴화된 적어도 하나의 비-전도성 층 및 적어도 하나의 전도성 층을 포함하는 적어도 하나의 라미네이트 층을 포함하는, 라미네이트 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 라미네이트 층은 상기 B0 필드의 부분을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 B0 코일을 그 위에 형성한 복수의 라미네이트 층들을 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 라미네이트 층들의 각각은 그 위에 형성된 적어도 하나의 B0 코일을 가지는 것인, 라미네이트 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 층들의 각각 상에 형성된 상기 적어도 하나의 B0 코일을 전기적으로 접속하는 하나 이상의 비아(via)들을 더 포함하는, 라미네이트 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 비아들은 B0 필드 상에서의 기생 효과들을 감소시키도록 배열되는 것인, 라미네이트 패널.
  6. 제 3 항에 있어서,
    적어도 하나의 B0 코일은 적어도 하나의 다른 B0 코일과는 상이한 기하구조를 이용하여 패턴화되는 것인, 라미네이트 패널.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 B0 코일들의 각각은 전도체의 복수의 턴(turn)들을 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 B0 코일은, 동작될 때, 적어도 하나의 다른 B0 코일과 반대인 방향으로 전류를 전도시키는 것인, 라미네이트 패널.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 라미네이트 층들 중의 적어도 하나는 그 위에 형성된 복수의 B0 코일들을 가지는 것인, 라미네이트 패널.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 B0 코일들 중의 적어도 하나는, 동작될 때, 상기 복수의 라미네이트 층들의 개개의 층 상에 패턴화된 상기 복수의 B0 코일들 중의 적어도 하나의 다른 것과 반대인 방향으로 전류를 전도시키는 것인, 라미네이트 패널.
  11. 제 7 항에 있어서,
    적어도 하나의 B0 코일의 상기 전도체의 상기 복수의 턴들은 원형 기하구조로 패턴화되는 것인, 라미네이트 패널.
  12. 제 11 항에 있어서,
    적어도 하나의 B0 코일의 상기 전도체의 상기 복수의 턴들은 균일한 밀도의 턴들을 동심으로 가지도록 패턴화되는 것인, 라미네이트 패널.
  13. 제 11 항에 있어서,
    적어도 하나의 B0 코일의 상기 전도체의 상기 복수의 턴들은 비-균일한 밀도의 턴들을 동심으로 가지도록 패턴화되는 것인, 라미네이트 패널.
  14. 제 7 항에 있어서,
    적어도 하나의 B0 코일의 상기 전도체의 상기 복수의 턴들은 나선형 기하구조로 패턴화되는 것인, 라미네이트 패널.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 나선형 구성은 균일한 밀도의 턴들을 가지는 나선형 구성을 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 나선형 구성은 비-균일한 밀도의 턴들을 가지는 나선형 구성을 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  17. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 라미네이트 층은, 동작될 때, 방출된 자기 공명(magnetic resonance; MR) 신호들의 공간적 인코딩을 제공하기 위하여 자기장을 생성하거나 자기장에 기여하도록 구성된 하나 이상의 경사 코일들을 그 위에 패턴화한 것인, 라미네이트 패널.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 경사 코일들은 x, y, 및 z 방향드에서 공간적 인코딩을 각각 제공하기 위하여 적어도 하나의 x-경사 코일, 적어도 하나의 y-경사 코일, 및 적어도 하나의 z-경사 코일을 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  19. 제 17 항에 있어서,
    적어도 하나의 경사 코일은, 적어도 하나의 B0 코일이 그 위에 패턴화되는 적어도 하나의 라미네이트 층 상에서 적어도 부분적으로 패턴화되는 것인, 라미네이트 패널.
  20. 제 17 항에 있어서,
    적어도 하나의 경사 코일은, B0 코일이 그 위에 패턴화되지 않는 라미네이트 층 상에서 적어도 부분적으로 패턴화되는 것인, 라미네이트 패널.
  21. 제 1 항 또는 제 17 항에 있어서,
    적어도 하나의 라미네이트 층은, 동작될 때, 상기 낮은-필드 MRI 시스템을 위한 B1 여기 필드를 생성함으로써 이미징된 객체에서 자기 공명(MR) 응답을 자극하도록 구성된 하나 이상의 송신 코일들을 그 위에 패턴화한 것인, 라미네이트 패널.
  22. 제 21 항에 있어서,
    적어도 하나의 라미네이트 층은, 동작될 때, 방출된 MR 신호들을 검출하도록 구성된 하나 이상의 수신 코일들을 그 위에 패턴화한 것인, 라미네이트 패널.
  23. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 라미네이트 층은, 동작될 때, 상기 B0 필드의 균질성에 영향을 주기 위하여 상기 B0 필드에 기여하도록 구성된 하나 이상의 심 코일들을 그 위에 패턴화한 것인, 라미네이트 패널.
  24. 제 23 항에 있어서,
    적어도 하나의 B0 코일은 적어도 하나의 다른 B0 코일에 관계 없이 동작될 수 있는 적어도 하나의 심 코일을 제공하는 것인, 라미네이트 패널.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 라미네이트 패널은 상기 B0 필드의 강도 및/또는 균질성에 영향을 주기 위하여 상기 B0 필드에 기여하도록 구성된 적어도 하나의 수동 심을 그것에 고착한 것인, 라미네이트 패널.
  26. 제 23 항에 있어서,
    적어도 하나의 라미네이트 층은 상기 B0 필드의 강도 및/또는 균질성에 영향을 주기 위하여 상기 B0 필드에 기여하도록 구성된 적어도 하나의 수동 심을 그 위에 패턴화한 것인, 라미네이트 패널.
  27. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 라미네이트 층은 상기 B0 필드의 강도 및/또는 균질성에 영향을 주기 위하여 상기 B0 필드에 기여하도록 구성된 적어도 하나의 수동 자기적 엘리먼트를 그 위에 패턴화한 것인, 라미네이트 패널.
  28. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 라미네이트 층은 그 위에 형성된 전자기 차폐부를 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 전자기 차폐부는 적어도 하나의 라미네이트 층 상에 형성된 전도성 메쉬(conductive mesh)를 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  30. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 전도성 층은 구리를 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  31. 제 30 항에 있어서,
    적어도 하나의 전도성 층은 무거운 구리를 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  32. 제 30 항에 있어서,
    적어도 하나의 전도성 층은 극단적인 구리를 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  33. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 전도성 층은 알루미늄을 포함하는 것인, 라미네이트 패널.
  34. 하이브리드 자기적 컴포넌트로서,
    권선형 전도체 의해 형성되고, 낮은-필드 자기 공명 이미징에서의 이용을 위하여 적당한 B0 필드에 기여하도록 구성된 적어도 하나의 B0 코일; 및
    적어도 하나의 B0 코일 또는 그 부분, 및/또는 적어도 하나의 경사 코일 또는 그 부분을 그 위에 패턴화한 복수의 라미네이트 층들을 포함하는 적어도 하나의 라미네이트 패널
    을 포함하는, 하이브리드 자기적 컴포넌트.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 라미네이트 패널은 적어도 하나의 B0 코일 및 적어도 하나의 경사 코일을 그 위에 패턴화한 복수의 층들을 포함하는 것인, 하이브리드 자기적 컴포넌트.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 라미네이트 패널은 x-경사 코일, y-경사 코일, 및 z-경사 코일을 포함하는 것인, 하이브리드 자기적 컴포넌트.
  37. 제 34 항에 있어서,
    권선형 전도체에 의해 형성된 상기 적어도 하나의 B0 코일은 각각이 개개의 권선형 전도체에 의해 형성된 복수의 B0 코일들을 포함하고, 상기 적어도 하나의 라미네이트 패널은 복수의 라미네이트 패널들을 포함하는 것인, 하이브리드 자기적 컴포넌트.
  38. 제 37 항에 있어서,
    개개의 권선형 전도체들 및 상기 복수의 라미네이트 패널들에 의해 형성된 상기 복수의 B0 코일들은 이중-평면 자석을 형성하도록 배열되는 것인, 하이브리드 자기적 컴포넌트.
  39. 제 34 항에 있어서,
    동작될 때, 상기 하이브리드 자석은 대략 .2 T 이하의 자기장을 생성하는 것인, 하이브리드 자기적 컴포넌트.
  40. 제 39 항에 있어서,
    동작될 때, 상기 하이브리드 자석은 대략 .1 T 이하의 자기장을 생성하는 것인, 하이브리드 자기적 컴포넌트.
  41. 제 40 항에 있어서,
    동작될 때, 상기 하이브리드 자석은 대략 .05 T 이하의 자기장을 생성하는 것인, 하이브리드 자기적 컴포넌트.
  42. 제 41 항에 있어서,
    동작될 때, 상기 하이브리드 자석은 대략 20 mT 이하의 자기장을 생성하는 것인, 하이브리드 자기적 컴포넌트.
  43. 낮은-필드 자기 공명 이미징 시스템의 라미네이트 패널을 제조하는 방법으로서,
    적어도 하나의 비-전도성 층을 제공하는 단계;
    적어도 하나의 전도성 층을 제공하는 단계;
    적어도 하나의 라미네이트 층을 형성하기 위하여 상기 적어도 하나의 비-전도성 층 및 상기 적어도 하나의 전도성 층을 부착하는 단계; 및
    낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI)에서의 이용을 위하여 적당한 B0 필드에 기여하도록 구성된 B0 코일의 적어도 부분을 형성하기 위하여 적어도 하나의 전도성 층을 패턴화하는 단계
    를 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징 시스템의 라미네이트 패널을 제조하는 방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    동작될 때, 방출된 자기 공명(MR) 신호들의 공간적 인코딩을 제공하기 위하여 자기장을 생성하거나 자기장에 기여하도록 구성된 적어도 하나의 경사 코일을 형성하기 위하여 적어도 하나의 전도성 층을 패턴화하는 단계를 더 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징 시스템의 라미네이트 패널을 제조하는 방법.
  45. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서,
    동작될 때, 객체에서의 자기 공명(MR) 응답을 자극하도록 구성된 적어도 하나의 송신 코일을 형성하기 위하여 적어도 하나의 전도성 층을 패턴화하는 단계를 더 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징 시스템의 라미네이트 패널을 제조하는 방법.
  46. 제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    동작될 때, 방출된 MR 신호들을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 수신 코일을 형성하기 위하여 적어도 하나의 전도성 층을 패턴화하는 단계를 더 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징 시스템의 라미네이트 패널을 제조하는 방법.
  47. 제 43 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    동작될 때, 상기 B0 필드의 균질성에 영향을 주기 위하여 상기 낮은-필드 MRI 시스템의 상기 B0 필드를 생성하거나 상기 B0 필드에 기여하도록 구성된 적어도 하나의 심 코일을 형성하기 위하여 적어도 하나의 전도성 층을 패턴화하는 단계를 더 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징 시스템의 라미네이트 패널을 제조하는 방법.
  48. 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템으로서,
    그 위에 형성된 적어도 하나의 제 1 자기적 컴포넌트를 가지는 제 1 라미네이트 패널;
    그 위에 형성된 적어도 하나의 제 2 자기적 컴포넌트를 가지는 제 2 라미네이트 패널; 및
    상기 적어도 하나의 제 1 자기적 컴포넌트 및 상기 적어도 하나의 제 2 자기적 컴포넌트 - 상기 적어도 하나의 제 1 자기적 컴포넌트 및 상기 적어도 하나의 제 2 자기적 컴포넌트는, 동작될 때, 낮은-필드 MRI를 위하여 적당한 적어도 하나의 자기장을 생성함 - 를 동작시키기 위한 전력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 전원
    을 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  49. 제 40 항에 있어서,
    상기 제 1 라미네이트 패널 및 상기 제 2 라미네이트 패널은 이중-평면 구성으로 배열되는 것인, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  50. 제 40 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 1 자기적 컴포넌트 및 상기 적어도 하나의 제 2 자기적 컴포넌트는 낮은-필드 MRI에서의 이용을 위하여 적당한 B0 필드를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 B0 코일을 포함하는 것인, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  51. 제 42 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 1 자기적 컴포넌트 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 자기적 컴포넌트는, 동작될 때, 낮은-필드 MRI를 가능하게 하기 위하여 방출된 자기 공명(MR) 신호들의 공간적 인코딩을 제공하기 위한 자기장을 생성하거나 자기장에 기여하도록 구성된 적어도 하나의 경사 코일을 포함하는 것인, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  52. 제 42 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 1 자기적 컴포넌트 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 자기적 컴포넌트는 상기 B0 필드의 균질성에 영향을 주기 위하여 상기 낮은-필드 MRI 시스템의 상기 B0 필드를 생성하거나 상기 B0 필드에 기여하도록 구성된 적어도 하나의 심 코일을 포함하는 것인, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  53. 제 40 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전원을 실장(house)하고 상기 제 1 라미네이트 패널 및 상기 제 2 라미네이트 패널 지지하도록 구성된 수송가능한 하우징 - 상기 하우징은 희망하는 위치들로 수송될 수 있음 - 을 더 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  54. 제 45 항에 있어서,
    상기 하우징이 상기 희망하는 위치들로 압박(push)되는 것을 허용하기 위하여 상기 하우징에 결합된 휠들을 더 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  55. 제 45 항에 있어서,
    적어도 하나의 변형가능한 컴포넌트를 더 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  56. 제 47 항에 있어서,
    상기 변형가능한 부분은 적어도 하나의 슬라이딩 컴포넌트를 포함하는 것인, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  57. 제 47 항에 있어서,
    상기 변형가능한 부분은 적어도 하나의 연접식 아암 컴포넌트를 포함하는 것인, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  58. 제 40 항에 있어서,
    상기 제 1 라미네이트 패널 및 상기 제 2 라미네이트 패널을 지지하기 위한 프레임; 및
    상기 제 1 라미네이트 패널과 상기 제 2 라미네이트 패널 사이에 환자를 위치시키기 위한 조절가능한 좌석
    을 더 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  59. 제 40 항에 있어서,
    상기 제 1 라미네이트 패널 및 상기 제 2 라미네이트 패널은 특정 해부구조의 낮은-필드 MRI를 가능하게 하도록 하는 크기로 생성되고 서로에 관련하여 배열되는 것인, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  60. 제 51 항에 있어서,
    상기 제 1 라미네이트 패널 및 상기 제 2 라미네이트 패널은 머리의 낮은-필드 MRI를 가능하게 하도록 하는 크기로 생성되고 서로에 관련하여 배열되는 것인, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
  61. 제 40 항에 있어서,
    그 위에 형성된 적어도 하나의 제 3 자기적 컴포넌트를 가지는 적어도 하나의 제 3 라미네이트 패널 - 상기 제 1 라미네이트 패널, 상기 제 2 라미네이트 패널, 및 상기 적어도 하나의 제 3 라미네이트 패널은, 상기 제 1 라미네이트 패널, 상기 제 2 라미네이트 패널, 및 상기 적어도 하나의 제 3 라미네이트 패널이 함께 결합될 때, 상기 솔레노이드 코일의 부분들이 낮은-필드 MRI에서의 이용을 위하여 적당한 B0 필드를 생성하도록 구성된 B0 솔레노이드 코일을 형성하도록, 상기 솔레노이드 코일의 부분들을 그 위에 패턴화함 - 을 더 포함하는, 낮은-필드 자기 공명 이미징(MRI) 시스템.
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