KR20170086328A - 국부 코일 장치, 자기공명영상장치, 및 국부 코일 장치의 제어방법 - Google Patents

국부 코일 장치, 자기공명영상장치, 및 국부 코일 장치의 제어방법 Download PDF

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KR20170086328A
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Abstract

국부 코일 장치는 RF(Radio Frequency) 수신 코일. 국부 코일 장치의 온도를 감지하는 온도 감지부. 및 온도가 기준값 이상인 경우, RF수신 코일의 리액턴스를 제어하는 리액턴스 제어부를 포함한다.

Description

국부 코일 장치, 자기공명영상장치, 및 국부 코일 장치의 제어방법 {LOCAL COIL APPARATUS, MAGNETIC RESONANCE IMAGING APPARATUS, AND CONTROL METHOD OF THE LOCAL COIL APPARATUS}
국부 코일 장치, 자기공명영상장치, 및 국부 코일 장치의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 의료 영상 장치는 환자의 정보를 획득하여 영상을 제공하는 장치이다. 의료용 영상 장치는 X선 장치, 초음파 진단 장치, 컴퓨터 단층촬영 장치, 자기공명영상장치 등이 있다.
이 중에서 자기공명영상장치는 영상 촬영 조건이 상대적으로 자유롭고, 연부 조직에서의 우수한 대조도와 다양한 진단 정보 영상을 제공해주기 때문에 의료용 영상을 이용한 진단 분야에서 중요한 위치를 차지하고 있다.
자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)은 인체에 해가 없는 자장과 비전리 방사선인 RF를 이용하여 체내의 수소 원자핵에 핵자기공명 현상을 일으켜 원자핵의 밀도 및 물리화학적 특성을 영상화한 것이다.
구체적으로, 자기공명영상장치는 갠트리 내부에 일정한 자기장을 가한 상태에서 일정한 주파수와 에너지를 공급하여 원자핵으로부터 방출된 에너지를 신호로 변환하여 대상체 내부를 영상화한다.
이러한 자기공명영상장치는 RF(Radio Frequency) 펄스를 송신하는 RF송신 코일 및 여기된 원자핵이 방출하는 전자파 즉, 자기공명 신호를 수신하는 RF수신 코일을 포함한다.
그리고 자기공명영상장치는 별도로 RF수신 코일을 포함함으로써 자기공명영상장치의 보조 역할을 수행하는 국부 코일(Local Coil) 장치로부터 대상체에 대한 데이터를 전송 받을 수 있다.
여기서, 자기공명영상장치의 RF송신 코일은 특정 주파수로 조율(tune)된 RF 펄스를 대상체에 인가하고, 국부 코일 장치의 RF수신 코일은 동일한 주파수에서 RF펄스를 수신해왔다.
국부 코일 장치의 온도가 일정 수준 이상으로 증가한 경우, 회로의 리액턴스를 제어함으로써 국부 코일 장치의 온도를 감소시키는 국부 코일 장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 자기공명영상장치의 온도가 일정 수준 이상으로 증가한 경우, 회로의 리액턴스를 제어함으로써 자기공명영상장치의 온도를 감소시키는 자기공명영상장치를 제공하고자 한다.
일 측면에 따른 국부 코일 장치는 RF(Radio Frequency) 수신 코일; 국부 코일 장치의 온도를 감지하는 온도 감지부; 및 온도가 기준값 이상인 경우, RF수신 코일의 리액턴스를 제어하는 리액턴스 제어부를 포함한다.
국부 코일 장치는 RF송신 모드에서 RF수신 코일의 임피던스를 증가시키고 RF수신 모드에서 임피던스를 감소시키는 디커플링 회로를 더 포함할 수 있다.
온도 감지부는 디커플링 회로의 온도를 감지하고, 리액턴스 제어부는 온도가 기준값 이상인 경우, 디커플링 회로의 리액턴스를 제어할 수 있다.
디커플링 회로는 다이오드를 포함하고, 온도 감지부는 다이오드의 온도를 감지 할 수 있다.
다이오드는 핀 다이오드를 포함할 수 있다.
다이오드는 RF송신 모드에서 순방향으로 전압을 공급 받고, RF수신 모드에서 역방향으로 전압을 공급 받을 수 있다.
리액턴스 제어부는 배랙터(Varactor) 다이오드를 포함할 수 있다.
디커플링 회로는 캐패시터, 인덕터, 및 다이오드를 포함하고, 인덕터와 다이오드는 직렬 연결되고, 인덕터와 다이오드는 캐패시터와 병렬 연결될 수 있다.
리액턴스 제어부는 다이오드와 병렬 연결될 수 있다.
RF 수신 코일은 복수개 마련될 수 있다.
리액턴스 제어부는 국부 코일 장치의 RF수신 주파수를 감소시킬 수 있다.
국부 코일 장치는 RF송신 모드에서 RF신호를 송신하는 자기공명영상장치와 연결되는 송수신부를 더 포함하되, 온도 감지부는 송수신부의 온도를 감지할 수 있다.
송수신부는 케이블을 포함할 수 있다.
송수신부는 자기공명영상장치와 연결된 경우 공통 모드 트랩을 가질 수 있다.
공통 모드 트랩은 임피던스를 포함할 수 있다.
리액턴스 제어부는 송수신부와 병렬 연결될 수 있다.
온도 감지부는 송수신부와 병렬 연결될 수 있다.
리액턴스 제어부는 송수신부의 공통 모드 주파수를 감소시킬 수 있다.
다른 측면에 따른 자기공명영상장치는 RF(Radio Frequency) 수신 모드에서 RF신호를 수신하는 RF수신 코일; 자기공명영상장치의 온도를 감지하는 온도 감지부; 및 RF송신 모드에서 온도가 기준값 이상인 경우, RF 수신 코일의 리액턴스를 제어하는 리액턴스 제어부를 포함한다.
자기공명영상장치는 RF송신 모드에서 RF수신 코일의 임피던스를 증가시키고 RF수신 모드에서 임피던스를 감소시키는 디커플링 회로를 더 포함할 수 있다.
온도 감지부는 디커플링 회로의 온도를 감지하고, 리액턴스 제어부는 온도가 기준값 이상인 경우, 디커플링 회로의 리액턴스를 제어할 수 있다.
리액턴스 제어부는 디커플링 회로의 디커플링 주파수를 감소시킬 수 있다.
자기공명영상장치는 RF신호를 수신하는 국부 코일 장치와 연결되는 송수신부를 더 포함하되, 온도 감지부는 송수신부의 온도를 감지할 수 있다.
송수신부는 국부 코일 장치의 케이블과 연결되는 단자를 포함할 수 있다.
송수신부는 국부 코일 장치와 연결된 경우 공통 모드 트랩을 가질 수 있다.
또 다른 측면에 따른 국부 코일 장치의 제어방법은 국부 코일 장치의 온도를 감지하는 단계; 및 온도가 기준값 이상인 경우, RF수신 코일의 리액턴스를 제어하는 단계를 포함한다.
온도를 감지하는 단계는 RF송신 모드에서 임피던스가 증가하고 RF수신 모드에서 임피던스가 감소하는 디커플링 회로의 온도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
리액턴스를 제어하는 단계는 디커플링 회로의 온도가 기준값 이상인 경우, 디커플링 회로의 리액턴스를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
리액턴스를 제어하는 단계는 디커플링 회로의 디커플링 주파수를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
온도를 감지하는 단계는 국부 코일 장치가 포함하는 송수신부의 온도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
송수신부는 RF송신 모드에서 RF신호를 송신하는 자기공명영상장치와 국부 코일 장치를 연결하는 케이블을 포함할 수 있다.
상술한 국부 코일 장치, 자기공명영상장치, 및 국부 코일 장치의 제어방법에 의하면, 회로의 리액턴스가 온도에 따라 제어됨으로써, 주파수 튜닝 또는 국부 코일 장치와 자기공명영상장치 간의 연결로 인해 회로에서 발생하는 열을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상장치의 제어 블록도이다.
도 2는 자기공명영상장치의 외관을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도3은 대상체가 놓여 있는 공간을 x, y, z 축으로 구분한 도면이다.
도 4는 자석 어셈블리의 구조와 경사 코일부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 경사 코일부를 구성하는 각 경사 코일의 동작과 관련된 펄스시퀀스를 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 다양한 실시예에 따른 국부 코일 장치의 외관도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 국부 코일 장치의 제어 블록도이다.
도 10 내지 도 12는 디커플링 회로와 연결된 국부 코일의 회로도이다.
도 13은 RF송신 모드 및 RF수신 모드에서 송신 또는 수신되는 신호의 주파수 대비 전류 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 14는 온도 감지부 및 리액턴스 제어부와 연결된 디커플링 회로의 회로 예시도이다.
도 15는 리액턴스 제어부의 제어 결과에 따라 조절되는 RF수신 주파수 그래프이다.
도 16은 일 실시예에 따른 국부 코일 장치의 제어방법의 순서도이다.
도 17는 다른 실시예에 따른 국부 코일 장치의 제어 블록도이다.
도 18은 공통모드 트랩을 설명하기 위한 개략도이다.
도 19는 온도 감지부 및 리액턴스 제어부의 회로 예시도이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 국보 코일 장치의 제어방법의 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 의료 영상 장치 및 의료 영상 장치의 제어방법의 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
일 실시예에 따른 의료 영상 장치 및 그 제어 방법에 대한 기술이 적용되거나 사용될 수 있는 진단 장치는 엑스선촬영장치, 엑스선투시촬영장치, CT스캐너, 자기공명영상장치, 양전자방출단층촬영장치, 및 초음파 진단 장치 중 하나를 의미할 수 있는데, 본 실시예들에 대한 설명에서는 자기공명영상장치에 관한 경우를 예로 들어 설명하기로 하나, 이에 국한 되지는 않는다.
자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)은 인체에 해가 없는 자장과 비전리 방사선인 RF를 이용하여 체내의 수소 원자핵에 핵자기공명 현상을 일으켜 원자핵의 밀도 및 물리화학적 특성을 영상화한 것이다.
구체적으로, 자기공명영상장치는 갠트리 내부에 일정한 자기장을 가한 상태에서 일정한 주파수와 에너지를 공급하여 원자핵으로부터 방출된 에너지를 신호로 변환하여 대상체 내부를 영상화한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상장치의 제어 블록도이다. 이하, 도 1을 참조하여 자기공명영상장치(100)의 동작을 개괄적으로 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상장치(100)는 자기장을 형성하고 원자핵에 대한 공명 현상을 발생시키는 자석 어셈블리(150)와, 자석 어셈블리(150)의 동작을 제어하는 제어부(120), 원자핵으로부터 발생되는 에코신호 즉, 자기공명 신호를 수신하여 자기공명영상을 생성하는 영상처리부(160)와, 외부 기기와 데이터 등을 송수신하는 송수신부(170) 등을 포함한다.
자석 어셈블리(150)는 내부 공간에 정자장(Static field)을 형성하는 정자장 코일부(151), 정자장에 경사(gradient)를 발생시켜 경사자장(gradient field)을 형성하는 경사 코일부(152) 및 RF 펄스를 인가하여 원자핵을 여기시키고 원자핵으로부터 에코 신호를 수신하는 RF 코일부(153)를 포함한다. 즉, 자석 어셈블리(150)의 내부 공간에 대상체가 위치하면 대상체에 정자장, 경사자장 및 RF 펄스가 인가되어 대상체를 구성하는 원자핵이 여기되고, 그로부터 에코 신호가 발생된다.
제어부(120)는 정자장 코일부(151)가 형성하는 정자장의 세기 및 방향을 제어하는 정자장 제어부(121), 펄스 시퀀스를 설계하여 그에 따라 경사 코일부(152) 및 RF 코일부(153)를 제어하는 펄스 시퀀스 제어부(122)를 포함한다.
이와 같은 정자장 제어부(122), 및 펄스 시퀀스 제어부(123)는 각각의 기능을 수행하기 위한 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리, 메모리에 저장된 프로그램과 데이터에 따라 각각의 기능을 수행하는 프로세서를 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 정자장 제어부(122), 및 펄스 시퀀스 제어부(123)는 별개의 메모리와 프로세서로 구현되거나, 단일의 메모리와 프로세서로 구현될 수 있다.
자기공명영상장치(100)는 경사 코일부(152)에 경사 신호를 인가하는 경사 인가부(130) 및 RF 코일부(153)에 RF 신호를 인가하는 RF 인가부(140)를 구비하여 펄스 시퀀스 제어부(123)가 경사 인가부(130) 및 RF 인가부(140)를 제어함으로써 자석 어셈블리(150) 내부 공간에 형성되는 경사자장 및 원자핵에 가해지는 RF를 조절하도록 할 수 있다.
RF 코일부(153)는 영상 처리부(160)와 접속되어 있고, 영상 처리부(160)는 스핀 에코 신호 즉, 원자핵으로부터 발생되는 자기공명 신호에 관한 데이터를 수신하고, 이를 처리하여 자기공명영상을 생성하는 데이터 수집부(161), 데이터 수집부(161)에서 수신한 데이터들을 저장하는 데이터 저장부(162), 저장된 데이터들을 처리하여 자기공명영상을 생성하는 데이터 처리부(163)를 포함한다.
데이터 수집부(161)는 RF 코일부(153)가 수신한 자기공명 신호를 증폭하는 전치 증폭기(preamplifier), 전치 증폭기로부터의 자기공명 신호를 전송 받아 위상 검출하는 위상 검출기, 위상 검출에 의해 획득된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다. 그리고 데이터 수집부(161)는 디지털 변환된 자기공명 신호를 데이터 저장부(162)로 전송한다.
데이터 저장부(162)에는 2차원 푸리에(Fourier) 공간을 구성하는 데이터 공간이 형성되며 스캔 완료된 전체 데이터의 저장이 완료되면 데이터 처리부(163)는 2차원 푸리에 공간 내의 데이터를 2차원 역 푸리에 변환하여 대상체(200)에 대한 영상을 재구성한다. 재구성된 영상은 디스플레이(112)에 표시될 수 있다.
이와 같은 데이터 저장부(162)는 데이터 처리부(163)가 영상을 재구성하는 데 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리로 구현될 수 있고, 데이터 처리부(163)는 메모리에 저장된 프로그램과 데이터에 따라 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따라 영상 처리부(160)는 생략될 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(160)는 전술한 제어부(120)에 통합될 수 있으며, 이러한 경우 제어부(120)가 직접 자기공명영상을 생성할 수 있다.
또한, 자기공명영상장치(100)는 사용자 조작부(110)를 구비하여 사용자로부터 자기공명영상장치(100)의 전반적인 동작에 관한 제어 명령을 입력 받을 수 있고, 특히 사용자로부터 스캔 시퀀스에 관한 명령을 수신하여 이에 따라 펄스시퀀스를 생성할 수 있다. 　
사용자 조작부(110)는 사용자가 시스템을 조작할 수 있도록 마련되는 사용자 입력부(111)과, 제어 상태를 표시하고 영상 처리부(160)에서 생성된 영상을 표시하여 사용자로 하여금 대상체의 건강상태를 진단할 수 있도록 하는 디스플레이(112)를 포함할 수 있다.
송수신부(170)는 외부 기기와 연결되어 데이터를 송수신 한다.
송수신부(170)는 외부 기기의 케이블과 연결될 수 있는 단자로 마련될 수 있고, 외부 기기의 단자와 연결되는 케이블로서 마련되는 것도 가능하다.
송수신부(350)는 또한 케이블 외에 다른 유무선 통신망을 통해 자기공명영상장치(100)와 연결될 수 있다.
유무선 통신망은 유선 통신망, 무선 통신망, 및 근거리 통신망을 포함하고, 유선 통신망, 무선 통신망, 및 근거리 통신망의 조합을 포함할 수 있다.
유선 통신망은 자기공명영상장치(100)의 단자(예를 들어, USB단자, AUX단자)에 연결되는 와이어를 통해 직접 연결되는 것뿐만 아니라, 유선 이더넷을 포함하고, 광역 통신망(Wide Area Network; WAN), 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN) 등을 포함한다.
무선 통신망은 미국전기전자학회(IEEE)의 무선 랜 규격(IEEE802. 11x)을 지원한다. 또한, 무선 통신망은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등을 지원한다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
근거리 통신망은 블루투스(bluetooth), 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy), 적외선 통신(IrDA, infrared data association), 와이파이(Wi-Fi), 와이파이 다이렉트(Wifi Direct), UWB(Ultra Wideband) 및 NFC(Near Field Communication), 직비(Zigbee) 등 다양한 근거리 통신방식을 지원한다.
일 예로서, 송수신부(170)는 제어부(160)의 제어 신호를 외부 기기에 전송할 수 있다.
다른 예로서, 송수신부(170)는 외부 기기가 수집한 데이터를 수신하여 영상 처리부(160)의 데이터 수집부(161)에 전달할 수도 있다.
도 2는 자기공명영상장치의 외관을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도3은 대상체가 놓여 있는 공간을 x, y, z 축으로 구분한 도면이며, 도 4는 자석 어셈블리의 구조와 경사 코일부의 구조를 나타낸 도면이다.
이하 앞서 설명한 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상장치(100)의 구체적인 동작에 대해 설명하도록 한다.
도 2를 참조하면, 자석 어셈블리(150)는 내부 공간이 비어 있는 원통형의 형상을 하며 갠트리(gantry) 또는 보어(bore)라고도 한다. 그리고, 그 내부공간은 캐비티(cavity)라고 하며, 이송부(210)는 그 위에 누워 있는 대상체(200)를 캐비티로 이송시켜 자기공명 신호를 얻을 수 있도록 한다.
자석 어셈블리(150)는 정자장 코일부(151), 경사 코일부(152), 및 RF 코일부(153)를 포함한다.
정자장 코일부(151)는 캐비티의 둘레를 코일이 감고 있는 형태로 할 수 있고 정자장 코일부(151)에 전류가 인가되면 자석 어셈블리(150) 내부 공간 즉, 캐비티에 정자장이 형성된다.
정자장의 방향은 일반적으로 자석 어셈블리(150)의 동축과 평행하다.
캐비티에 정자장이 형성되면 대상체(200)를 구성하는 원자 특히, 수소 원자의 원자핵은 정자장의 방향으로 정렬되며, 정자장의 방향을 중심으로 세차운동(precession)을 한다. 원자핵의 세차속도는 세차주파수로 나타낼 수 있으며 이를 라모르(Larmor) 주파수라 부르고 아래의 [수학식 1]으로 표현할 수 있다.
[수학식 1]
ω=γB0
　여기서, ω는 라모르 주파수이고 γ는 비례상수이며 B0는 외부 자기장의 세기이다. 비례상수는 원자핵의 종류마다 달라지며 외부 자기장의 세기의 단위는 테슬라(T) 또는 가우스(G)이고 세차주파수의 단위는 Hz이다.
예를 들어, 수소 양성자는 1T의 외부 자기장 속에서 42.58MHz의 세차주파수를 가지며, 인간의 몸을 구성하는 원자 중 가장 큰 비율을 차지하는 것이 수소이므로 MRI에서는 주로 수소 양성자의 세차운동을 이용하여 자기공명 신호를 얻는다.
경사 코일부(152)는 캐비티에 형성된 정자장에 경사(gradient)를 발생시켜 경사자장(gradient magnetic field)를 형성한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 대상체(200)의 머리부터 발까지의 상하방향과 평행하는 축, 즉 정자장의 방향과 평행하는 축을 z축으로, 대상체(200)의 좌우방향과 평행하는 축을 x축으로, 공간에서의 상하방향과 평행하는 축을 y축으로 결정할 수 있다.
자기공명 신호에 대한 3차원의 공간적인 정보를 얻기 위해서는 x, y, z 축 모두에 대한 경사자장이 요구된다. 이에 경사 코일부(152)는 세 쌍의 경사코일을 포함한다.
도 4에 도시된 것처럼 z축 경사 코일(152z)은 일반적으로 한 쌍의 링 타입의 코일로 구성되고, y축 경사 코일(152y)은 대상체(200)의 위아래에 위치한다. x축 경사 코일(152x)은 대상체(200)의 좌우측에 위치한다.
도 5는 경사 코일부를 구성하는 각 경사 코일의 동작과 관련된 펄스시퀀스를 도시한 도면이다.
반대극성을 가진 직류전류가 두 개의 z축 경사 코일(152z) 각각에서 반대 방향으로 흐르게 되면 z축 방향으로 자장의 변화가 발생하여 경사자장이 형성된다.
z축 경사 코일(152z)에 일정 시간 동안 전류를 흘려 주어 경사자장이 형성되면, 공명 주파수는 경사자장의 크기에 따라 크거나 작게 변화된다. 그리고, 특정 위치에 해당하는 고주파 신호를 RF 코일부(153)를 통해 인가하면 그 특정 위치에 대응되는 단면의 양성자 만이 공명을 일으킨다. 따라서, z축 경사 코일(152z)은 슬라이스 선택에 사용된다. 그리고, z축 방향으로 형성되는 경사자장의 기울기가 클수록 얇은 두께의 슬라이스를 선택할 수 있다.
z축 경사 코일(152z)에 의해 형성된 경사자장을 통해 슬라이스가 선택되면, 슬라이스를 구성하는 스핀들은 모두 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가지므로 각 스핀을 구별할 수 없다.
이 때, y축 경사 코일(152y)에 의해 y축 방향으로 경사자장이 형성되면, 경사자장은 슬라이스의 행(row)들이 서로 다른 위상을 갖도록 위상 시프트를 일으킨다.
즉, y축 경사자장이 형성되면 큰 경사자장이 걸린 행의 스핀들은 높은 주파수로 위상이 변하고 작은 경사자장이 걸린 행의 스핀들은 보다 낮은 주파수로 위상이 변한다. y축 경사자장이 사라지면 선택된 슬라이스의 각 행들은 위상 시프트가 일어나 서로 다른 위상을 갖게 되고, 이로 인해 행들을 구별할 수 있다. 이와 같이 y축 경사 코일(152y)에 의해 생긴 경사자장은 위상 부호화(phase encoding)에 사용된다.
z축 경사 코일(152z)에 의해 형성된 경사자장을 통해 슬라이스가 선택되고, y축 경사 코일(152y)에 의해 형성된 경사자장을 통해 선택된 슬라이스를 구성하는 행들을 서로 다른 위상으로 구별한다. 그러나 행을 구성하는 각 스핀들은 모두 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가지므로 구별할 수 없다.
이때 x축 경사 코일(152x)에 의해 x축 방향으로 경사자장이 형성되면, x축 경사자장은 각 행을 구성하는 스핀들이 서로 다른 주파수를 갖도록 하여 각각의 스핀을 구별하도록 해준다. 이와 같이 x축 경사 코일(152x)에 의해 생긴 경사자장은 주파수 부호화(frequency encoding)에 사용된다.
전술한 것처럼, z, y, x축 경사 코일에 의해 형성되는 경사자장은 슬라이스 선택, 위상 부호화, 주파수 부호화를 통해 각 스핀들의 공간 위치를 부호화(spatial encoding)한다.
경사 코일부(152)는 경사 인가부(130)와 접속되어 있고, 경사 인가부(130)는 펄스 시퀀스 제어부(123)로부터 전송받은 제어신호에 따라 경사 코일부(152)에 전류 펄스를 인가하여 경사자장을 발생시킨다. 따라서, 경사 인가부(130)는 경사 전원이라고도 하며, 경사 코일부(152)를 구성하는 세 개의 경사 코일(152x, 152y, 152z)에 대응하여 세 개의 구동회로를 구비할 수 있다. 경사 인가부(130)의 구체적인 구성 및 동작에 관한 설명은 후술하도록 한다.
앞서 설명한 바와 같이 외부 자기장에 의해 정렬된 원자핵들은 라모르 주파수로 세차운동을 하며 여러 개의 원자핵의 자화(magnetization) 벡터합을 하나의 평균자화(net magnetization) M으로 나타낼 수 있다.
평균자화의 z축 성분은 측정이 불가능하고, Mxy만이 검출될 수 있다. 따라서 자기공명 신호를 얻기 위해서는 원자핵을 여기(excitation)시켜 평균자화가 XY 평면 위에 존재하게 해야 한다. 원자핵의 여기를 위해 원자핵의 라모르 주파수로 조율(tune)된 RF 펄스를 정자장에 인가해야 한다.
RF 코일부(153)는 RF 펄스를 송신하는 RF송신 코일 및 여기된 원자핵이 방출하는 전자파 즉, 자기공명 신호를 수신하는 RF수신 코일을 포함한다.
또한, RF송신 코일은 대상체 전체에 RF 펄스를 송신하는 전신코일(whole-volume coil)이 있고, RF수신 코일은 대상체 전체에서 여기된 자기공명 신호를 받아들이는 전신코일과, 대상체 일부에서 여기된 자기공명 신호를 받아들이는 국부 코일(local coil) 또는 표면 코일(surface coil)로 나뉜다. 따라서, 전신 코일은 RF송신 코일 및 RF수신 코일로서의 기능을 모두 수행하나, 국부 코일은 RF수신 코일로서의 기능만을 수행할 수 있다.
전신코일은 바디 코일(body coil)이라고도 하며, 자석 어셈블리(150) 상에 마련되어 RF 코일부(153)에 포함될 수 있으나, 국부 코일은 자기공명영상장치(100)와 독립적인 외부 장치(이하, "국부 코일 장치"라 함) 상에 마련되어, 케이블 등의 송수신부를 통해 자기공명영상장치(100)와 연결되고, 영상 처리부(160)에 원자핵으로부터 발생되는 자기공명 신호에 관한 데이터를 전송한다.
RF 코일부(153)는 RF 인가부(140)와 접속되어 있고, RF 인가부(140)는 펄스 시퀀스 제어부(123)로부터 전송받은 제어신호에 따라 RF 코일부(153)에 고주파 신호를 인가하여 RF 코일부(153)로 하여금 자석 어셈블리(150) 내부에 RF펄스를 송신하게 한다.
RF 인가부(140)는 고주파 신호를 펄스형 신호로 변조하는 변조 회로 및 펄스형 신호를 증폭하는 RF 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
원자핵으로부터 자기공명 신호를 얻기 위해 주로 사용되는 방법으로 스핀 에코 펄스 시퀀스가 있다. RF 코일부(153)에서 RF 펄스를 인가 할 때, 첫번째 RF 펄스 인가 후 적당한 시간 간격 △t를 두고 RF 펄스를 한번 더 송신하면, 그로부터 △t시간이 경과하였을 때 원자핵들에 강한 횡자화가 나타나며 이로부터 자기공명 신호를 얻을 수 있다. 이를 스핀 에코 펄스 시퀀스라 하고, 첫 번째 RF펄스 인가후 자기공명 신호가 발생할 때까지 걸리는 시간을 반향시간(Time Echo, TE)라 한다.
양성자가 얼마나 플립(flip)되었는지 여부는 플립되기 전에 위치하던 축으로부터 이동한 각으로 나타낼 수 있으며, 플립 정도에 따라 90도 RF 펄스, 180도 RF 펄스 등으로 나타낸다.
이하에서는 RF수신 코일은, 국부 코일 장치 상에 마련되어 대상체 일부에서 여기된 자기공명 신호를 받아들이는 국부 코일을 전제로 설명한다.
도 6 내지 도 8은 다양한 실시예에 따른 국부 코일 장치의 외관도이다.
국부 코일 장치(300; 300a, 300b, 300c)는 대상체 일부에서 여기된 자기공명 신호를 수신하는 국부 코일과 자석 어셈블리(150)와 연결되어, 자기공명 신호를 영상 처리부(160)에 전송하는 송수신부(350)를 포함한다. 이하, 케이블을 국부 코일 장치(300)의 송수신부(350)의 일 예로서 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 국부 코일 장치(300a)는 대상체의 두부(頭部)를 촬영하고, 두부에서 여기된 자기공명 신호를 받아들이는 헤드 코일(Head Coil) 장치로 구현될 수 있다.
헤드 코일 장치(300a) 상에는 복수의 국부 코일들이 마련될 수 있고, 복수의 국부 코일들이 대상체의 두부에서 발생되는 에코 신호, 즉, 자기공명 신호를 수신하고, 자기공명 신호에 관한 데이터가 케이블(350)을 통해 영상 처리부(160)에 전송됨으로써, 대상체의 두부에 대한 자기공명 영상이 획득될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 국부 코일 장치(300b)는 대상체의 흉부(胸部) 또는 복부(腹部)를 촬영하고, 흉부 또는 복부에서 여기된 자기공명 신호를 받아들이는 흉복부 코일 장치로 구현될 수 있다.
흉복부 코일 장치(300b) 상에도 마찬가지로 복수의 국부 코일들이 마련될 수 있고, 복수의 국부 코일들이 대상체의 흉부 또는 복부에서 발생되는 에코 신호, 즉, 자기공명 신호를 수신함으로써 대상체의 흉부 또는 복부에 대한 자기공명 영상이 획득될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 국부 코일 장치(300c)는 대상체의 국소 부위를 촬영하고, 국소 부위에서 여기된 자기공명 신호를 받아들이는 국소 코일 장치로 구현될 수 있다. 여기서, 국소 부위는 팔, 다리 등 대상체의 어느 부위던지 될 수 있다.
국소 코일 장치(300c) 상에도 마찬가지로 복수의 국부 코일들이 마련될 수 있고, 복수의 국부 코일들이 대상체의 국소 부위에서 발생되는 에코 신호, 즉, 자기공명 신호를 수신함으로써 대상체의 국소 부위에 대한 자기공명 영상이 획득될 수 있다.
케이블(350)이 자기공명영상장치(100)와 연결되는 경우, 국부 코일 장치(300) 내 마련된 국부 코일과 자기공명영상장치(100)에 마련된 RF코일부(153)는 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 15를 참조하여 일 실시예에 따른 국부 코일 장치에 대해 자세히 설명한다.
도 9는 일 실시예에 따른 국부 코일 장치의 제어 블록도이고, 도 10 내지 도 12는 디커플링 회로와 연결된 국부 코일의 회로도이며, 도 13은 RF송신 모드 및 RF수신 모드에서 송신 또는 수신되는 신호의 주파수 대비 전류 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 국부 코일 장치(300)는 대상체로부터 여기된 자기공명 신호를 수신하는 국부 코일(310), 국부 코일(310)의 RF신호 수신을 제어하는 디커플링 회로(320), 디커플링 회로(320)의 온도를 감지하는 온도 감지부(330), 및 온도 감지부(330)의 감지 결과에 기초하여 디커플링 회로(320)의 리액턴스를 제어하는 리액턴스 제어부(340)를 포함한다.
디커플링 회로(320)는 디튜닝(De-tuning) 회로라고도 하며, RF 신호가 자기공명영상장치(100)의 RF코일부(153)로부터 송신되는 RF송신 모드에서 국부 코일(310)에 흐르는 유도 전류를 차단하고, RF 신호가 국부 코일(310)를 통해 수신되는 RF수신 모드에서 RF신호 수신을 위해 국부 코일(310)에 전류가 흐르도록 제어한다.
구체적으로, 디커플링 회로(320)는 RF송신 모드에서 국부 코일(310)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 국부 코일(310)에 흐르는 전류를 차단하고, RF수신 모드에서 국부 코일(310)의 임피던스를 감소시킴으로써, 국부 코일(310)에 전류가 흐르도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 디커플링 회로(320)는 RF송신 모드에서 임피던스가 증가하고, RF수신 모드에서 임피던스가 감소하는 가변 저항으로 마련될 수 있다. 가변 저항은 다이오드, 일 예로, 핀(PIN) 다이오드일 수 있다.
디커플링 회로(320)에 대한 상세한 설명은 도 10 내지 도 12과 관련하여 후술한다.
온도 감지부(330)는 디커플링 회로(320)의 온도를 감지하는 온도 센서로서 마련될 수 있고, 온도 센서는 감지된 온도를 대응하는 전압으로서 출력할 수 있다.
예를 들어, 디커플링 회로가 다이오드를 포함하는 경우, 온도 감지부(330)는 다이오드의 온도를 감지할 수 있다.
리액턴스 제어부(340)는 온도 감지부(330)가 감지한 디커플링 회로(340)의 온도에 기초하여 디커플링 회로(320)의 리액턴스를 제어한다.
구체적으로, 리액턴스 제어부(340)는 온도 감지부(330)가 디커플링 회로(320)의 온도에 비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도 감지부(330)의 결과값이 출력 기준값 이상이면, 즉, 디커플링 회로(320)의 온도가 온도 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상이면, 디커플링 회로(320)의 리액턴스를 제어함으로써 국부 코일(310)의 디커플링 주파수를 낮출 수 있다.
여기서 디커플링 주파수는 디커플링 회로(320) 및 국부 코일(310)의 다른 소자들(도 12의 C1, C2, C3)의 리액턴스에 의해 국부 코일(310)에 형성되는 주파수를 의미한다.
반면, 리액턴스 제어부(340)는 온도 감지부(330)가 디커플링 회로(320)의 온도에 반비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도 감지부(330)의 결과값이 출력 기준값 이하이면, 즉, 디커플링 회로(320)의 온도가 온도 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상이면, 디커플링 회로(320)의 리액턴스를 제어함으로써 국부 코일(310)의 디커플링 주파수를 낮출 수 있다.
자기공명영상장치(100)의 RF송신 코일은 RF송신 모드에서 원자핵의 여기를 위하여 라모르 주파수로 조율된 RF 펄스를 대상체에 인가하는데, 라모르 주파수는 42.68MHz, 123,48MHz와 같이 높은 주파수이므로, RF송신 코일이 이러한 높은 주파수로 송신 주파수를 조율하는 경우, 디커플링 회로(320)가 존재하더라도 RF수신 코일에는 높은 디커플링 주파수가 형성되어, 높은 열이 발생할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 다른 리액턴스 제어부(340)는 온도 감지부(330)의 결과값이 출력 기준값 이상인 경우, 디커플링 회로(320)의 실효 정전 용량(Effective Capacitance)를 증가시킴으로써 디커플링 주파수를 낮출 수 있다(w=1/
Figure pat00001
).
예를 들어, 리액턴스 제어부(340)는 온도 감지부(330)의 결과값이 출력 기준값 이상인 경우, 정전 용량이 증가되는 배랙터(Varactor) 다이오드로 구현될 수 있다.
리액턴스 제어부(340)에 대한 자세한 설명은 도 14 및 도 15와 관련하여 후술한다.
이와 같은 국부 코일(310), 디커플링 회로(320), 온도 감지부(330), 및 리액턴스 제어부(340)는 하나의 모듈 또는 하나의 회로로서 구현되는 것이 가능하나, 각각 별도의 모듈로서 구현되어 상호 연결되는 것도 가능하다.
이하, 설명의 편의를 위해 하나의 모듈로서 구현된 국부 코일(310), 디커플링 회로(320), 온도 감지부(330), 및 리액턴스 제어부(340)에 대하여 설명한다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 국부 코일(310)은 직렬 연결된 복수의 캐패시터(C1-C4)를 포함하고, 복수의 캐패시터(C1-C4)는 인덕터(즉, 코일)의 기능을 수행하는 도선으로 연결된다.
이러한 국부 코일(310)은 RF수신 모드에서 대상체에 여기된 자기공명 신호를 수신하는데, 회로의 구조적인 특징으로 인하여 RF송신 모드에서도 유도 전류가 발생한다. 유도 전류는 국부 코일(310)에서 잠열을 발생시킬 수 있고, 국부 코일(310)은 대상체에 인접하게 마련되는 바, 이러한 잠열로 인하여 대상체는 화상을 입을 수 있다.
따라서, RF송신 모드에서는 유도 전류의 차단이 요구되는 바, 일 실시예에 따른 국부 코일(310)은 직렬 연결된 가변 저항(Rv)을 더 포함함으로써 국부 코일(310)에 흐르는 전류가 제어되도록 한다.
이러한 가변 저항(Rv)의 임피던스는 RF송신 모드에서 증가하고, RF수신 모드에서 감소함으로써, 국부 코일(310)에 흐르는 전류는 RF송신 모드에서 감소하고, RF수신 모드에서 증가할 수 있다. RF송신 모드에서 가변 저항(Rv)의 임피던스는 국부 코일(310)에 흐르는 전류가 차단될 만큼 높은 값을 가질 수 있고, RF수신 모드에서 가변 저항(Rv)의 임피던스는 국부 코일(310)에서 가변 저항(Rv)으로 인한 영향을 거의 받지 않을 만큼 작은 값을 가질 수 있다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 국부 코일(310)은 가변 저항의 기능을 수행하는 디커플링 회로(320)와 연결될 수 있다.
디커플링 회로(320)는 RF 신호가 자기공명영상장치(100)의 RF코일부(153)로부터 송신되는 RF송신 모드에서 국부 코일(310)에 흐르는 전류를 차단하고, RF 신호가 국부 코일(310)를 통해 수신되는 RF수신 모드에서 국부 코일(310)에 전류가 흐르도록 제어한다.
디커플링 회로(320)는 국부 코일(310)과 도 11에 도시된 바와 같이 직렬 연결될 수 있다. 이하, 도 12을 참조하여 디커플링 회로(320)의 구체적인 회로도 및 동작 방법에 대해 설명한다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 디커플링 회로(320)는 직렬 연결된 다이오드(D1)와 인덕터(Lv), 직렬 연결된 다이오드(D1) 및 인덕터(Lv)와 병렬 연결된 캐패시터(C4)를 포함한다. 이 경우, 디커플링 회로(320)는 국부 코일(310)을 구성하는 복수개의 캐패시터(C1-C3)와 직렬 연결될 수 있다.
다이오드(D1)는 핀(PIN) 다이오드를 포함한다.
다이오드(D1)의 양극은 회로에 전압을 공급하는 전원의 양단자와 연결된다. 따라서, 다이오드(D1)에는 양극으로부터 +V전압이 공급되고, 음극으로부터 -V전압이 공급됨으로써 순방향 전압이 공급될 수 있고, 양극으로부터 -V전압이 공급되고, 음극으로부터 +V전압이 공급됨으로써 역방향 전압이 공급될 수 있다.
다이오드(D1)에 인가되는 전압은 제어 신호에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 제어 신호는 케이블(350)을 통해 자기공명영상장치(100)의 제어부(120)로부터 수신한 신호일 수 있고, 국부 코일 장치(300) 자체에 내장된 제어부로부터 수신한 신호일 수 있다. 국부 코일 장치(300)에 내장된 제어부는 RF송신 모드 또는 RF수신 모드인지 여부에 따라 순방향으로 전압을 공급할지 또는 역방향으로 전압을 공급할지 여부를 결정하는 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리, 메모리에 저장된 프로그램과 데이터에 따라 각각의 기능을 수행하는 프로세서를 포함할 수 있다.
전원으로부터 다이오드(D1)에 순방향 전압이 인가되는 경우, 전류는 도 12를 기준으로 다이오드(D1)의 아래에서 위로 흐를 수 있다.
RF송신 모드(Tx)에서는 순방향 전압이 인가될 수 있고, 이에 따라 다이오드(D1)에는 전류가 흐른다. 예를 들어, 다이오드(D1)에 100mA가 흐르도록 V전압이 인가될 수 있다. 다이오드(D1)에는 전류가 흐르므로, 다이오드(D1)는 단락된 것과 같아질 정도로 작은 저항값을 갖는 등가회로로 표현될 수 있다. 예를 들어, 작은 저항값은 0.5옴일 수 있다.
RF송신 모드(Tx)에서는 다이오드(D1)의 단락에 의해 인덕터(Lv)와 캐패시터(C4)에 의한 병렬 공진 회로가 형성된다. 이에 따라, 캐패시터(C4)의 양단은 고 임피던스 상태가 되고, 다른 소자들(C1, C2, C3)과의 자기 결합이 형성되지 않는 디커플링 상태가 된다.
따라서, RF송신 모드(Tx)에서 자기공명영상장치(100)의 RF송신 코일로부터 라모르 주파수로 조율된 RF펄스가 대상체에 인가된 경우, 국부 코일 장치(300)에서는 국부 코일(310)의 디커플링 상태에 의해 유도 전류가 거의 흐르지 아니하고, 유도 전류로 인한 잠열이 발생하지 않을 수 있다.
반면, RF수신 모드(Rx)에서는 다이오드(D1)에 역방향 전압이 인가되거나, 전압이 인가되지 아니한다. 이에 따라 다이오드(D1)에는 전류가 거의 흐르지 않고, 다이오드(D1)와 병렬 연결된 캐패시터(C4)에 대부분의 전류가 흐른다. 다이오드(D1)에는 전류가 흐르지 않으므로, 다이오드(D1)는 개방된 것과 같아질 정도로 높은 저항값을 갖는 등가회로로 표현될 수 있다. 예를 들어, 높은 저항값은 50k옴일 수 있다.
RF수신 모드(Rx)에서는 디커플링 회로(320)의 캐패시터(C4)의 양단에서 신호가 추출되거나, 국부 코일(310)의 어느 한 캐패시터(C1, C2, C3)의 양단에서 신호가 추출될 수 있고, 추출된 신호는 케이블(350)을 통해 자기공명영상장치(100)의 영상 처리부(160)에 전송될 수 있다.
RF수신 모드(Rx)에서는 RF송신 모드(Tx)에서 대상체에 인가된 RF 펄스와 동일한 주파수(즉, 라모르 주파수)에서 신호가 수집되어야 한다. 즉, 도 13과 같이 고주파수(f1) 대역에서 RF송신 주파수 대역(fT)과 동일한 주파수 대역(fR1)에서 신호가 수집된다.
다만, RF송신 모드(Tx)에서 이와 같이 고주파수(f1) 대역에서 RF펄스를 인가하는 경우, 국부 코일(310)에서도 높은 디커플링 주파수가 형성되는데, 디커플링 회로(320)가 존재하더라도 이러한 디커플링 주파수로 인하여 유도전류가 증가할 수 있고, 회로에는 잠열이 발생할 수 있다.국부 코일(310)은 대상체와 인접하게 마련되는 바, 국부 코일(310)의 온도 상승은 대상체에 많은 영향을 끼치는 것으로서 중요한 고려 요소가 된다.
따라서, 일 실시예에 따른 국부 코일 장치(300)는 온도 감지부(330)와 리액턴스 제어부(340)를 더 포함하고, 온도 감지부(330)의 감지 결과에 따라 회로의 디커플링 주파수를 조절함으로써, 국부 코일(310)의 온도를 감소시킬 수 있다.
도 14는 온도 감지부 및 리액턴스 제어부와 연결된 디커플링 회로의 회로 예시도이고, 도 15는 리액턴스 제어부의 제어 결과에 따라 조절되는 RF수신 주파수 그래프이다.
도 14를 참조하면, 온도 감지부(330)는 스위치의 기능을 수행하는 트랜지스터(Q1)와 다이오드(D2)를 포함하는 온도 센서(331)로 구현될 수 있고, RF송신 모드에서 D1 다이오드의 온도를 감지할 수 있다. 여기서, D2 다이오드는 감지된 온도를 전압값으로 출력할 수 있다.
RF수신 모드에서는 트랜지스터(Q1)에 전압이 인가되지 않을 수 있고, 이에 따라 온도 센서(331)는 동작하지 않을 수 있다.
RF송신 모드에서는 트랜지스터(Q1)에 전압이 인가될 수 있고, 트랜지스터에 인가된 전압(Vc+, Vc-)에 기초하여 온도 기준값 또는 출력 기준값이 정해진다. 그리고, D2 다이오드는 D1 다이오드의 온도에 대응하는 전압값을 리액턴스 제어부(340)에 출력한다.
트랜지스터(Q1)에 인가되는 전압은 자기공명영상장치(100)의 제어 신호 또는 국부 코일 장치(301) 자체에 내장된 제어부의 제어 신호에 따라 달라질 수 있다.
리액턴스 제어부(340)는 예를 들어 배랙터 다이오드(Varactor Diode; 341)로 구현될 수 있다. 배랙터 다이오드(341)는 온도 센서(331)과 병렬 연결될 수 있고, 디커플링 회로(320)의 인덕터(Lv)와 병렬 연결될 수 있다.
배랙터 다이오드(341)는 입력된 전압값에 따라 디커플링 회로(320)의 리액턴스를 변경시킬 수 있다. 구체적으로 배랙터 다이오드(341)는 입력된 전압값에 따라 캐패시턴스를 변경시킴으로써 디커플링 회로(320)의 리액턴스를 변경시킬 수 있고, 디커플링 회로(320)의 리액턴스 변경에 따라 국부 코일 장치(300) 전체의 리액턴스가 변경될 수 있다.
국부 코일 장치(300)의 리액턴스가 변경되는 경우, 회로의 공진 주파수가 변경되므로, 디커플링 주파수가 변경될 수 있다.
즉, 도 15를 참조하면, RF송신 모드에서 디커플링 주파수(fR)가 f4주파수 대역으로 형성된 상태에서 온도 센서(331)가 온도 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상의 온도를 감지한 경우, 배랙터 다이오드(341)는 디커플링 회로(320)의 리액턴스를 변경시킴으로써 디커플링 주파수(fD)를 f3주파수 대역까지 낮출 수 있고, 이에 따라 국부 코일(310)에 흐르는 전류가 감소하게 되어 온도가 감소하게 된다.
한편, 도시되진 않았으나, 다이오드(D1)와 전원의 (-)단자 사이에는 디커플링 회로(320)에서 (-) 전원 단자 방향으로 흐르는 잔류 전류를 차단하는 제 1 차단 인덕터(RFC1)가 마련될 수 있고, 마찬가지로 다이오드(D1)와 전원의 (+)단자 사이에는 디커플링 회로(320)에서 (+) 전원 단자 방향으로 흐르는 잔류 전류를 차단하는 제 2 차단 인덕터(RFC2)가 더 마련될 수 있다.
또한, 도시되진 않았으나 디커플링 회로(320)에 포함된, 직렬 연결된 다이오드(D1) 및 인덕터(Lv) 사이에는 커플링 캐패시터가 더 마련될 수도 있다.
전술한 일 실시예는 트랜지스터(Q1)와 다이오드(D2)로 구성된 온도 감지부(330), 및 배랙터 다이오드(341)로 구현된 리액턴스 제어부(340)에 대하여 설명되었으나, 온도 감지부(330)와 리액턴스 제어부(340)의 회로 구성도는 이에 한정되지 아니한다.
또한, 전술한 일 실시예는 리액턴스 제어부(340)가 디커플링 회로(320)의 D1 다이오드의 온도 만을 감지하는 것으로서 설명되었으나, 디커플링 회로(320) 또는 국부 코일(310)의 다른 소자의 온도를 검출하는 것도 가능하다.
또한, 전술한 일 실시예는 하나의 국부 코일(310)을 포함하는 국부 코일 장치(300)에 대해 설명하였으나, 국부 코일 장치(300)는 복수개의 국부 코일(310)을 포함하는 것도 가능하다.
또한, 전술한 일 실시예는 국부 코일(310)이 3개의 캐패시터(C1-C3)를 포함하고, 디커플링 회로(320)가 인덕터(Lv), 다이오드(D1), 및 캐패시터(C4)를 포함하는 것으로서 설명하였으나, 디커플링 회로(320)의 캐패시터(C4)는 국부 코일(310)의 일부를 구성할 수 있다.
이 경우, 디커플링 회로(320)는 직렬 연결된 다이오드(D1)와 인덕터(Lv)를 포함하고, 디커플링 회로(320)는 복수개의 캐패시터(C1-C4) 중 어느 한 캐패시터(C4)와 병렬 연결될 수 있다.
또한, 기술된 소자들 외에도, 국부 코일(310) 및 디커플링 회로(320)에는 다른 소자들이 더 추가될 수도 있는 바, 실시예는 도시된 회로도와 동일한 회로도에 한정되지 아니한다.
또한, 전술할 일 실시예는 국부 코일 장치(300) 상에 마련된 RF수신 코일을 전제로 기술되었으나, RF수신 코일은 자기공명영상장치(100)의 전신 코일로서 마련될 수도 있는 바, 전신코일로서 구현되도록 자기공명영상장치(100) 또한 국부코일 장치(300)와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 이 경우, 일 실시예에 관하여 기술된 "국부 코일(310)"은 "전신 코일"이라는 용어로 대체되고, "국부 코일 장치(300)"는 "자기공명영상장치(100)"라는 용어로 대체될 수 있다.
이하, 도 16을 참조하여, 일 실시예에 따른 국부 코일 장치(300)의 제어 방법에 대해 설명한다. 도 16은 일 실시예에 따른 국부 코일 장치의 제어방법의 순서도이다.
이하 기술하는 국부 코일 장치(300) 및 자기공명영상장치(100)의 각 구성요소는 도 1 내지 도 15와 관련하여 전술한 국부 코일 장치(300) 및 자기공명영상장치(100)의 구성요소와 동일한 바, 참조부호를 동일하게 사용한다.
우선, 일 실시예에 따른 국부 코일 장치(300)의 제어방법은 RF송신 모드를 동작시킨다(S1110).
RF송신 모드를 동작 시키는 단계는 RF수신 코일인 국부 코일(310)에 유도 전류가 발생하지 않도록 디커플링 회로(320)의 다이오드(D1)에 순방향 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
또한 RF송신 모드를 동작 시키는 단계는 온도 감지부(330)를 구동시키는 단계를 포함한다. 온도 감지부(330)가 트랜지스터(Q1)를 포함하는 온도 센서(331)로 구현되는 경우, RF송신 모드를 동작 시키는 단계는 트랜지스터(Q1)에 미리 설정된 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
RF송신 모드를 동작시키는 단계는 자기공명영상장치(100)의 제어부(120) 또는 국부 코일 장치(300)에 포함된 제어부에 의해 수행될 수 있다.
이어서, 일 실시예에 따른 국부 코일 장치(300)의 제어방법은 디커플링 회로(320)의 온도를 감지한다(S1120).
예를 들어, 디커플링 회로(320)가 다이오드(D1)를 포함하는 경우, 디커플링 회로(320)의 온도를 감지하는 단계는 다이오드(D1)의 온도를 감지하는 단계를 포함한다.
디커플링 회로(320)의 온도를 감지하는 단계는 국부 코일 장치(300)에 포함된 온도 감지부(330)에 의해 수행될 수 있다. 이 경우, 온도 감지부(330)는 디커플링 회로(320)의 온도에 대응하는 전압값을 출력할 수 있다.
이어서, 일 실시예에 따른 국부 코일 장치(300)의 제어방법은 감지된 디커플링 회로(320)의 온도가 온도 기준값 이상인지 여부를 판단한다(S1130).
예를 들어, 온도 감지부(330)가 온도 감지부(360)가 디커플링 회로(320)의 온도에 비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도가 온도 기준값 이상인지 여부를 판단하는 단계는 온도 감지부(360)의 감지 결과값이 출력 기준값 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
반면, 온도 감지부(330)가 온도 감지부(360)가 디커플링 회로(320)의 온도에 반비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도가 온도 기준값 이상인지 여부를 판단하는 단계는 온도 감지부(360)의 감지 결과값이 출력 기준값 이하인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
온도가 온도 기준값 이상인지 여부를 판단하는 단계는 국부 코일 장치(300)의 리액턴스 제어부(340)에 의해 수행될 수 있다.
이어서, 디커플링 회로(320)의 온도가 온도 기준값 이상인 경우, 일 실시예에 따른 국부 코일 장치(300)의 제어방법은 국부 코일(310)의 리액턴스를 제어함으로써(S1140) 디커플링 주파수를 감소시킨다(S1150).
예를 들어, 리액턴스를 제어하는 단계는 온도 감지부(330)가 디커플링 회로(320)의 온도에 비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도 감지부(330)의 결과값이 출력 기준값 이상이면, 즉, 디커플링 회로(320)의 온도가 온도 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상이면, 디커플링 회로(320)의 리액턴스를 제어함으로써 국부 코일(310)의 디커플링 주파수를 낮출 수 있다.
반면, 리액턴스를 제어하는 단계는 온도 감지부(330)가 디커플링 회로(320)의 온도에 반비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도 감지부(330)의 결과값이 출력 기준값 이하이면, 즉, 디커플링 회로(320)의 온도가 온도 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상이면, 디커플링 회로(320)의 리액턴스를 제어함으로써 국부 코일(310)의 디커플링 주파수를 낮출 수 있다.
리액턴스를 제어하고 디커플링 주파수를 감소시키는 단계는 국부 코일 장치(300)의 리액턴스 제어부(340)에 의해 수행될 수 있다.
이하, 다른 실시예에 따른 국부 코일 장치에 대하여 설명한다. 도 17는 다른 실시예에 따른 국부 코일 장치의 제어 블록도이다.
도 17을 참조하면, 다른 실시예에 따른 국부 코일 장치는 국부 코일(310), 송수신부(350), 온도 감지부(260), 및 리액턴스 제어부(370)를 포함한다.
도 17에서는 국부 코일 장치(301)가 한 개의 국부 코일들(310)을 포함하는 것으로서 도시하였으나, 국부 코일(310)은 복수개 마련될 수도 있고, 국부 코일(310)의 개수는 이에 한정되지 아니한다.
국부 코일(310)에 대한 설명은 도 1 내지 도 15와 관련하여 전술한 국부 코일(310)에 대한 설명과 중복되는 바 자세한 설명을 생략한다.
송수신부(350)는 자기공명영상장치(100)로부터 제어 신호를 수신하거나, RF수신 모드에서 국부 코일(310)로부터 수집된 신호들을 자기공명영상장치(100)로 전송한다.
송수신부(350)는 도 6 내지 도 8과 관련하여 전술한 케이블(350)과 같이 구현될 수 있고, 국부 코일 장치(301)의 케이블(350)은 자기공명영상장치(100)의 단자나 케이블로 구현된 송수신부(170)와 연결됨으로써 자기공명영상장치(100)와 국부 코일 장치(301)가 데이터를 송수신할 수 있도록 한다.
송수신부(350)는 또한 케이블 외에 다른 유무선 통신망을 통해 자기공명영상장치(100)와 연결될 수 있다.
유무선 통신망은 전술한 바와 같이 유선 통신망, 무선 통신망, 및 근거리 통신망을 포함하고, 유선 통신망, 무선 통신망, 및 근거리 통신망의 조합을 포함할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해 케이블로 구현된 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350) 및 단자로 구현된 자기공명영상장치(100)의 송수신부(170)를 예로 들어 설명한다.
일 예로서, 국부 코일 장치(301)의 케이블(350)은 RF송신 모드 또는 RF수신 모드인지 여부에 따라 국부 코일(310)에 공급되는 전원을 제어하는 제어신호를 자기공명영상장치(100)의 단자(170)로부터 수신할 수 있다.
다른 예로서, 국부 코일 장치(301)의 케이블(350)은 RF수신 모드에서 국부 코일(310)로부터 수집한 데이터를 자기공명영상장치(100)의 단자(170)를 통해 자기공명영상장치(100)의 영상 처리부(160)에 전송할 수 있다.
한편, 케이블(350)이 자기공명영상장치(100)와 연결되는 경우, 국부 코일 장치(301)와 자기공명영상장치(100) 간에는 가상의 회로가 생성된다. 이론적으로 이러한 가상 회로에는 잡음이 발생하지 않아야 하나, 실제로는 케이블(350) 또는 단자(170)의 자체적인 임피던스에 의해 잡음이 발생할 수 있고, 이와 같은 잡음을 공통 모드 트랩(Common Mode Trap)이라 한다.
도 18은 공통모드 트랩을 설명하기 위한 개략도이다.
도 18을 참조하면, 공통 모드 트랩은 임피던스 소자(ZT)를 포함하는 가상의 회로로 표현될 수 있고, 이러한 공통 모드 트랩에 의해 케이블(350)의 임피던스는 증가하고, 온도는 상승한다.
이에 따라, 다시 도 17를 참조하면, 다른 실시예에 따른 국부 코일 장치(301)는 공통 모드 트랩의 임피던스로 인한 케이블(350)의 온도를 감지하는 온도 감지부(360)와, 감지된 온도에 따라 공통 모드 트랩으로 인한 리액턴스를 제어하는 리액턴스 제어부(370)를 포함할 수 있다.
온도 감지부(360)는 케이블(350)의 온도를 감지한다.
온도 감지부(360)는 케이블(350)의 온도를 감지하는 온도 센서로서 마련될 수 있고, 온도 센서는 감지된 온도를 대응하는 전압으로서 출력할 수 있다.
리액턴스 제어부(370)는 온도 감지부(360)의 감지 결과에 기초하여 공통 모드 트랩의 리액턴스를 제어할 수 있다.
구체적으로, 리액턴스 제어부(370)는 온도 감지부(360)가 케이블(350)의 온도에 비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도 감지부(360)의 결과값이 기준값 이상이면, 즉, 케이블(350)의 온도가 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상이면, 케이블(350)의 리액턴스를 제어함으로써 공통 모드 주파수를 낮출 수 있다.
여기서, 공통 모드 주파수는 공통 모드 트랩의 리액턴스에 의해 케이블(350)에 형성되는 주파수를 의미한다.
반면, 리액턴스 제어부(370)는 온도 감지부(360)가 케이블(350)의 온도에 반비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도 감지부(360)의 결과값이 출력 기준값 이하이면, 즉, 케이블(350)의 온도가 온도 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상이면, 케이블(350)의 리액턴스를 제어함으로써 공통 모드 주파수를 낮출 수 있다.
도 19는 온도 감지부 및 리액턴스 제어부의 회로 예시도이다.
도 19를 참조하면 온도 감지부(360)는 트랜지스터(Q2)와 다이오드(D4)를 포함하는 온도 센서(361)로 구현될 수 있고, RF송신 모드에서 케이블(350)의 온도를 감지할 수 있다. 여기서, D4 다이오드는 감지된 온도를 전압값으로 출력할 수 있다.
트랜지스터(Q2)가 구동되기 위해 자기공명영상장치(100)의 제어 신호 또는 국부 코일 장치(301) 자체에 내장된 제어부의 제어 신호에 따라 트랜지스터(Q2)에 전압이 인가될 수 있고, 트랜지스터(Q2)에 인가된 전압(Vc+, Vc-)에 기초하여 기준값이 정해진다. 그리고, D4 다이오드는 케이블(350)의 온도에 대응하는 전압값을 리액턴스 제어부(370)에 출력한다.
리액턴스 제어부(370)는 예를 들어 배랙터 다이오드(Varactor Diode; 371)로 구현될 수 있다. 배랙터 다이오드(371)는 온도 센서(361)과 병렬 연결될 수 있고, 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이 케이블(350)의 양단자와 병렬 연결될 수 있으나, 케이블(350)과 직렬 연결될 수도 있다.
배랙터 다이오드(371)는 입력된 전압값에 따라 케이블(350)의 리액턴스를 변경시킬 수 있다. 구체적으로 배랙터 다이오드(371)는 케이블(350)의 캐패시턴스를 변경시킴으로써 케이블(350)의 리액턴스를 변경시킬 수 있다. 이에 따라, 케이블(350)의 공통 모드 주파수가 변경될 수 있다.
즉, 온도 센서(361)가 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상의 온도를 감지한 경우, 배랙터 다이오드(371)는 케이블(350)의 리액턴스를 변경시킴으로써 케이블(350)의 공통 모드 주파수를 낮출 수 있고, 이에 따라 케이블(350)의 온도가 감소하게 된다.
전술한 다른 실시예는 트랜지스터(Q2)와 다이오드(D4)로 구성된 온도 감지부(360), 및 배랙터 다이오드(371)로 구현된 리액턴스 제어부(370)에 대하여 설명되었으나, 온도 감지부(360)와 리액턴스 제어부(370)의 회로 구성도는 이에 한정되지 아니한다.
또한, 전술한 다른 실시예는 하나의 국부 코일(310)을 포함하는 국부 코일 장치(301)에 대해 설명하였으나, 국부 코일 장치(301)는 복수개의 국부 코일(310)을 포함하는 것도 가능하다.
또한, 전술한 다른 실시예는 케이블을 송수신부(350)로서 기술하였으나, 송수신부(350)는 케이블 외에 자기공명영상장치(100)와 국부 코일 장치(301)를 연결하는 다른 유무선 통신 장치일 수 있다.
또한, 기술된 소자들 외에도, 국부 코일 장치(301)에는 다른 소자들이 더 추가될 수도 있는 바, 실시예는 도시된 회로도와 동일한 회로도에 한정되지 아니한다.
또한, 전술할 다른 실시예는 국부 코일 장치(301) 상에 마련된 RF수신 코일을 전제로 기술되었으나, RF수신 코일은 자기공명영상장치(100)의 전신 코일로서 마련될 수도 있는 바, 전신코일로서 구현되도록 자기공명영상장치(100) 또한 국부코일 장치(301)와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 이 경우, 다른 실시예에 관하여 기술된 "국부 코일(310)"은 "전신 코일"이라는 용어로 대체되고, "국부 코일 장치(301)"는 "자기공명영상장치(100)"라는 용어로 대체되고, "송수신부(350)"는 "송수신부(170)"로 대체될 수 있다.
또한, 전술한 다른 실시예는 국부 코일 장치(301)의 RF수신 코일에 대해서만 적용되는 것으로서 기술하였으나, 자기공명영상장치(100)의 RF수신 코일에 대해서 적용되는 것도 가능하다. 이 경우, 다른 실시예에 관하여 기술된 "국부 코일(310)"은 "전신 코일"이라는 용어로 대체되고, "국부 코일 장치(301)"는 "자기공명영상장치(100)"라는 용어로 대체되고, "송수신부(350)"는 "송수신부(170)"로 대체될 수 있다. 이에 따라, 자기공명영상장치(100)의 디커플링 주파수 또한 제어될 수 있다.
이하, 도 20을 참조하여, 다른 실시예에 따른 국부 코일 장치(301)의 제어 방법에 대해 설명한다. 도 20은 다른 실시예에 따른 국보 코일 장치의 제어방법의 순서도이다.
이하 기술하는 국부 코일 장치(301) 및 자기공명영상장치(100)의 각 구성요소는 도 17 내지 도 19와 관련하여 전술한 국부 코일 장치(301) 및 자기공명영상장치(100)의 구성요소와 동일한 바, 참조부호를 동일하게 사용한다.
우선, 일 실시예에 따른 국부 코일 장치(301)의 제어방법은 국부 코일 장치(301)와 자기공명영상장치(100)가 전기적으로 연결된다(S1210).
국부 코일 장치(301)와 자기공명영상장치(100)가 전기적으로 연결되는 단계는 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)와 자기공명영상장치(100)의 송수신부(170)가 유무선 통신망을 통해 연결되는 단계를 포함한다.
국부 코일 장치(301)와 자기공명영상장치(100)가 전기적으로 연결되는 단계는 사용자에 의해 수동으로 수행될 수 있고, 별도의 연결을 제어하는 연결 제어부에 의해 자동으로 수행될 수도 있다.
이어서, 다른 실시예에 따른 국부 코일 장치(301)의 제어방법은 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도를 감지한다(S1220).
국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도를 감지하는 단계는 국부 코일 장치(301)에 포함된 온도 감지부(360)에 의해 수행될 수 있다. 이 경우, 온도 감지부(360)는 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도에 대응하는 전압값을 출력할 수 있다.
이어서, 다른 실시예에 따른 국부 코일 장치(301)의 제어방법은 감지된 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도가 온도 기준값 이상인지 여부를 판단한다(S1230).
예를 들어, 온도 감지부(360)가 온도 감지부(360)가 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도에 비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도가 온도 기준값 이상인지 여부를 판단하는 단계는 온도 감지부(360)의 감지 결과값이 출력 기준값 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
반면, 온도 감지부(360)가 온도 감지부(360)가 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도에 반비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도가 온도 기준값 이상인지 여부를 판단하는 단계는 온도 감지부(360)의 감지 결과값이 출력 기준값 이하인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
온도가 온도 기준값 이상인지 여부를 판단하는 단계는 국부 코일 장치(301)의 리액턴스 제어부(370)에 의해 수행될 수 있다.
이어서, 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도가 온도 기준값 이상인 경우, 일 실시예에 따른 국부 코일 장치(301)의 제어방법은 송수신부(350)의 리액턴스를 제어함으로써(S1240) 공통 모드 주파수를 감소시킨다(S1250).
예를 들어, 리액턴스를 제어하는 단계는 온도 감지부(360)가 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도에 비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도 감지부(360)의 결과값이 출력 기준값 이상이면, 즉, 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도가 온도 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상이면, 송수신부(350)의 리액턴스를 제어함으로써 송수신부(350)의 공통 모드 주파수를 낮출 수 있다.
반면, 리액턴스를 제어하는 단계는 온도 감지부(360)가 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도에 반비례하는 전압을 결과값으로 출력하는 경우, 온도 감지부(360)의 결과값이 출력 기준값 이하이면, 즉, 국부 코일 장치(301)의 송수신부(350)의 온도가 온도 기준값(예를 들어, 섭씨 41도) 이상이면, 송수신부(350)의 리액턴스를 제어함으로써 국부 코일(310)의 공통 모드 주파수를 낮출 수 있다.
리액턴스를 제어하고 공통 모드 주파수를 감소시키는 단계는 국부 코일 장치(301)의 리액턴스 제어부(370)에 의해 수행될 수 있다.
상기의 설명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 상기에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300, 301: 국부 코일 장치
310: 국부 코일
320: 디커플링 회로
330, 360: 온도 감지부
340, 370: 리액턴스 제어부

Claims (31)

  1. 국부 코일 장치에 있어서,
    RF(Radio Frequency) 수신 코일;
    상기 국부 코일 장치의 온도를 감지하는 온도 감지부; 및
    상기 온도가 기준값 이상인 경우, 상기 RF수신 코일의 리액턴스를 제어하는 리액턴스 제어부를 포함하는 국부 코일 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    RF송신 모드에서 상기 RF수신 코일의 임피던스를 증가시키고 RF수신 모드에서 상기 임피던스를 감소시키는 디커플링 회로를 더 포함하는 국부 코일 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 감지부는 상기 디커플링 회로의 온도를 감지하고,
    상기 리액턴스 제어부는 상기 온도가 기준값 이상인 경우, 상기 디커플링 회로의 리액턴스를 제어하는 국부 코일 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디커플링 회로는 다이오드를 포함하고,
    상기 온도 감지부는 상기 다이오드의 온도를 감지하는 국부 코일 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다이오드는 핀 다이오드를 포함하는 국부 코일 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 다이오드는 RF송신 모드에서 순방향으로 전압을 공급 받고, RF수신 모드에서 역방향으로 전압을 공급 받는 국부 코일 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어부는 배랙터(Varactor) 다이오드를 포함하는 국부 코일 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 디커플링 회로는 캐패시터, 인덕터, 및 다이오드를 포함하고,
    상기 인덕터와 상기 다이오드는 직렬 연결되고,
    상기 인덕터와 상기 다이오드는 상기 캐패시터와 병렬 연결되는 국부 코일 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어부는 상기 다이오드와 병렬 연결된 국부 코일 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 수신 코일은 복수개 마련된 국부 코일 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어부는 상기 국부 코일 장치의 RF수신 주파수를 감소시키는 국부 코일 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    RF송신 모드에서 RF신호를 송신하는 자기공명영상장치와 연결되는 송수신부를 더 포함하되,
    상기 온도 감지부는 상기 송수신부의 온도를 감지하는 국부 코일 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 송수신부는 케이블을 포함하는 국부 코일 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 송수신부는 상기 자기공명영상장치와 연결된 경우 공통 모드 트랩을 갖는 국부 코일 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공통 모드 트랩은 임피던스를 포함하는 국부 코일 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어부는 상기 송수신부와 병렬 연결되는 국부 코일 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 온도 감지부는 상기 송수신부와 병렬 연결되는 국부 코일 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어부는 상기 송수신부의 공통 모드 주파수를 감소시키는 국부 코일 장치.
  19. 자기공명영상장치에 있어서,
    RF(Radio Frequency) 수신 모드에서 RF신호를 수신하는 RF수신 코일;
    상기 자기공명영상장치의 온도를 감지하는 온도 감지부; 및
    RF송신 모드에서 상기 온도가 기준값 이상인 경우, 상기 RF 수신 코일의 리액턴스를 제어하는 리액턴스 제어부를 포함하는 자기공명영상장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 RF송신 모드에서 상기 RF수신 코일의 임피던스를 증가시키고 RF수신 모드에서 상기 임피던스를 감소시키는 디커플링 회로를 더 포함하는 자기공명영상장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 온도 감지부는 상기 디커플링 회로의 온도를 감지하고,
    상기 리액턴스 제어부는 상기 온도가 기준값 이상인 경우, 상기 디커플링 회로의 리액턴스를 제어하는 자기공명영상장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어부는 상기 디커플링 회로의 디커플링 주파수를 감소시키는 자기공명영상장치.
  23. 제 19 항에 있어서,
    RF신호를 수신하는 국부 코일 장치와 연결되는 송수신부를 더 포함하되,
    상기 온도 감지부는 상기 송수신부의 온도를 감지하는 자기공명영상장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 송수신부는 상기 국부 코일 장치의 케이블과 연결되는 단자를 포함하는 자기공명영상장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 송수신부는 상기 국부 코일 장치와 연결된 경우 공통 모드 트랩을 갖는 자기공명영상장치.
  26. 국부 코일 장치의 제어방법에 있어서,
    상기 국부 코일 장치의 온도를 감지하는 단계; 및
    상기 온도가 기준값 이상인 경우, 상기 RF수신 코일의 리액턴스를 제어하는 단계를 포함하는 국부 코일 장치의 제어방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 온도를 감지하는 단계는 RF송신 모드에서 임피던스가 증가하고 RF수신 모드에서 임피던스가 감소하는 디커플링 회로의 온도를 감지하는 단계를 포함하는 국부 코일 장치의 제어방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 리액턴스를 제어하는 단계는 상기 디커플링 회로의 온도가 기준값 이상인 경우, 상기 디커플링 회로의 리액턴스를 제어하는 단계를 포함하는 국부 코일 장치의 제어방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 리액턴스를 제어하는 단계는 상기 디커플링 회로의 디커플링 주파수를 감소시키는 단계를 포함하는 국부 코일 장치의 제어방법.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 온도를 감지하는 단계는 상기 국부 코일 장치가 포함하는 송수신부의 온도를 감지하는 단계를 포함하는 국부 코일 장치의 제어방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 송수신부는 RF송신 모드에서 RF신호를 송신하는 자기공명영상장치와 상기 국부 코일 장치를 연결하는 케이블을 포함하는 국부 코일 장치의 제어방법.
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