KR20180039435A - 소동물용 다핵종(수소-탄소) 융합 실린더-레일형 mri 코일 - Google Patents

소동물용 다핵종(수소-탄소) 융합 실린더-레일형 mri 코일 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 양상인 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 및 자기공명분광(Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS)을 획득하는 장비에 있어서, 상기 장비 내부에 배치된 객체의 탄소(13C) MRI 및 MRS를 획득하기 위한 내부 구조물; 및 상기 내부 구조물이 삽입되는 것이 가능하고, 상기 객체의 양성자(1H) MRI 및 MRS를 획득하기 위한 외부 구조물;을 포함하고, 상기 내부 구조물의 내측에는 상기 탄소(13C) MRI 및 MRS를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 1 코일을 더 포함하고, 상기 외부 구조물의 외측에는 상기 양성자(1H) MRI 및 MRS를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 2 코일을 더 포함하며, 상기 내부 구조물이 상기 외부 구조물에 삽입되어 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합된 상태에서, 상기 객체에 대한 탄소(13C)와 양성자(1H) MRI 및 MRS를 순차적으로 획득 가능할 수 있다.

Description

소동물용 다핵종(수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일 {Hydrogen-carbon dual cylinder rail shape MRI coil for small animal}
본 발명은 양성자 (1H) MRI/MRS 와 탄소 (13C) MRI/MRS 를 레일을 통해 융합된 하나의 코일로 순차적으로 획득함으로써, 기존 단일 핵종 코일과 비교해 코일의 교체 및 동물의 위치이동 없이 양성자기반의 우수한 해부학 특성과 탄소기반의 분자생물학적 특성을 하나의 융합영상으로 획득할 수 있는 장비 및 방법에 대한 것이다.
자기공명영상(MRI, Magnetic Resonance Imaging)은 인체의 뇌기능을 측정할 수 있는 대표적인 영상기법이며, 다양한 영상대비를 주는 구조영상을 제공하고, 또한 뇌조직의 화학적 구성물 농도를 탐지할 수 있는 자기공명분광영상(MRS, Magnetic Resonance Spectroscopy)과 함께 다양하게 사용되고 있다.
자기공명영상은 의료영상 기술 중 하나로 핵자기공명 원리를 사용한다. 즉, 강한 자기장을 발생하는 자기공명 촬영 장치에 인체를 위치하고 고주파를 발생시키면 주 자기장 방향으로 정렬된 수소 원자핵의 스핀이 공명하게 되고, 이때 발생되는 전자기유도 현상을 코일로 측정하여, 당해 측정된 결과를 컴퓨터를 통해 재구성하여 영상화시킴으로써, 자기공명영상이 만들어질 수 있다.
자기 공명 영상은 X선을 사용해 인체에 유해한 X선 컴퓨터 단층 촬영(CT)과 달리 신체에 무해하다는 게 특징이고, CT가 횡단면 영상이 주(main)가 되는 반면 MRI는 방향에 자유롭다는 장점이 있다.
핵자기공명분광법(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) 또는 자기 공명 분광법은 특정 (1H, 13C, 23Na, 31P)원자핵의 스핀이 주 자장 및 고주파와 상호작용을 이용하여 해당 원자로 구성된 생체분자 및 대사물질의 상태 등을 조사하는 방법이다.
자기공명분광법은 특히, 인체에서 풍부하게 존재하며 높은 감도를 가지는 원소인 수소원자 (1H)가 의료분야에서는 많이 이용되고 있다.
양성자 (1H) 자기공명영상(MRI) 및 자기공명분광(MRS) 기법은 인체의 해부학적 구조뿐만 아니라 각종 질병의 생체표지자(biomarker)의 역할을 수행하는 기능적, 대사적인 병리생리학적 특성의 영상화 및 정량적 평가가 가능한 특성으로 인해, 다양한 질환의 조기 진단, 병태 관찰, 약효 평가에 그 중요성이 대두되었다.
특히, 탄소 (13C) 자기공명/분광 기법은 동위원소인 13C를 질환 특이적으로 병리생리학적 물질대사 변화가 나타나는 대사물질에 표지하여 분자생물학 수준으로 특정 질환의 진단 및 약효 평가 등에 그 효율성과 효과성이 대두되었다.
단, 별도의 절차를 거쳐 (1H) MRI/MRS와 (13C) MRI/MRS를 획득하는 방법 이외에 한번의 과정 및 장치를 통해 두 가지(양성자-탄소) 핵종의 MRI/MRS 획득하는 방법은 존재하지 않아 이에 대한 해결방안이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 특허청 등록번호제10-1461099호
본 발명은 양성자 (1H) MRI/MRS 와 탄소 (13C) MRI/MRS 를 레일을 통해 융합된 하나의 코일로 순차적으로 획득함으로써, 기존 단일 핵종 코일과 비교해 코일의 교체 및 동물의 위치이동 없이 양성자기반의 우수한 해부학 특성과 탄소기반의 분자생물학적 특성을 하나의 영상으로 획득할 수 있는 장비 및 방법을 사용자에게 제공하는 것에 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 코일 교체 및 동물의 위치이동이 없이 동일위치에서 다핵종 영상을 획득/융합이 가능하므로, 기존 방식과 비교하였을 때, 위치오차 및 진단적인 오류의 가능성이 낮아 신뢰성을 높일 수 있고, 시간 효율적으로 활용이 가능하며, 레일형태로 제작되어 다핵종 MRI/MRS뿐만 아니라 단순 양성자 (1H) MRI/MRS 획득 시 내부 코일을 분리를 통한 활용이 가능한 장비 및 방법을 사용자에게 제공하는 것에 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 및 자기공명분광(Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS)을 획득하는 장비에 있어서, 상기 장비 내부에 배치된 객체의 탄소(13C) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 내부 구조물; 및 상기 내부 구조물이 삽입되는 것이 가능하고, 상기 객체의 양성자(1H) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 외부 구조물;을 포함하고, 상기 내부 구조물의 내측에는 상기 탄소(13C) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 1 코일을 더 포함하고, 상기 외부 구조물의 외측에는 상기 양성자(1H) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 2 코일을 더 포함하며, 상기 내부 구조물이 상기 외부 구조물에 삽입되어 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합된 상태에서, 상기 객체에 대한 탄소(13C)와 양성자(1H) MRI 및 MRS를 순차적으로 획득 가능할 수 있다.
또한, 상기 외부 구조물에 삽입된 내부 구조물은 분리 가능하고, 상기 내부 구조물이 분리된 상태에서, 상기 외부 구조물은 상기 객체에 대한 양성자(1H) MRI 및 MRS 만을 획득 가능할 수 있다.
또한, 상기 외부 구조물의 내측에는 장축을 따라 파인 레일이 구비되고, 상기 내부 구조물의 외측에는 상기 레일에 삽입 가능한 돌기 구조인 레일 결합부를 더 포함하며, 상기 레일 결합부가 상기 레일에 삽입됨으로써, 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합될 수 있다.
또한, 상기 레일 결합부는 "T" 형태로 구비되고, 상기 " T" 형태의 레일 결합부 중 "ㅣ" 부분이 상기 레일에 삽입되고, 상기 " T" 형태의 레일 결합부 중 "ㅡ" 부분은 상기 레일 외측으로 노출되어 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합될 수 있다.
또한, 상기 내부 구조물은 특정 영역에 형성된 홈을 포함하고, 상기 외부 구조물은 상기 홈의 위치에 대응하여 형성된 홀을 포함하며, 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합된 상태에서, 상기 홀을 관통하여 상기 홈에 삽입 결합되어 상기 결합은 지지하는 나사;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 내부 구조물 및 외부 구조물은 원통형이고, 상기 외부 구조물은 상기 내부 구조물보다 더 큰 내경 및 장축길이를 가질 수 있다.
또한, 상기 내부 구조물은 내경 50 mm, 두께 5 mm 및 장축길이 140 mm의 아크릴 구조이고, 상기 외부 구조물은 내경 60 mm, 두께 5 mm 및 장축길이 100 mm의 아크릴 구조일 수 있다.
또한, 상기 내부 구조물 및 외부 구조물은 원통형이고, 상기 제 1 코일 및 제 2 코일은 복수이며, 상기 제 1 코일과 제 2 코일은 수직으로 상호 오버랩(overlap)되지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 코일과 제 2 코일은 각각 8개이고, 상기 제 1 코일은 45°의 각도로 이격되도록 상기 내부 구조물의 내측에 배치되고, 상기 제 2 코일은 상기 제 1 코일과 수직으로 상호 오버랩 되지 않도록 45°의 각도로 이격되도록 상기 외부 구조물의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 코일과 제 2 코일은 상호 22.5°의 각도로 이격되어 수직으로 상호 오버랩 되지 않을 수 있다.
한편, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상인 탄소(13C) 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 및 자기공명분광(Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS)를 획득하기 위한 내부 구조물; 및 상기 내부 구조물이 삽입되는 것이 가능하고, 상기 객체의 양성자(1H) MRI 및 MRS를 획득하기 위한 외부 구조물;을 포함하고, 상기 내부 구조물의 내측에는 상기 탄소(13C) MRI 및 MRS를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 1 코일을 더 포함하고, 상기 외부 구조물의 외측에는 상기 양성자(1H) MRI 및 MRS를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 2 코일을 더 포함하는 장비를 이용하여 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 방법에 있어서, 상기 내부 구조물이 상기 외부 구조물에 삽입되어 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합되는 단계; 상기 장비 내부에 객체를 배치하는 단계; 및 상기 객체에 대한 탄소(13C)와 양성자(1H) MRI 및 MRS 를 순차적으로 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 구조물에 삽입된 내부 구조물은 분리 가능하고, 상기 내부 구조물이 상기 외부 구조물로부터 분리되는 단계; 및 상기 외부 구조물을 통해 상기 객체에 대한 양성자(1H) MRI 및 MRS 만을 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 양성자 (1H) MRI/MRS 와 탄소 (13C) MRI/MRS 를 레일을 통해 융합된 하나의 코일로 순차적으로 획득함으로써, 기존 단일 핵종 코일과 비교해 코일의 교체 및 동물의 위치이동 없이 양성자기반의 우수한 해부학 특성과 탄소기반의 분자생물학적 특성을 하나의 영상으로 획득할 수 있는 장비 및 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 코일 교체 및 동물의 위치이동이 없이 동일위치에서 다핵종 영상을 획득/융합이 가능하므로, 기존 방식과 비교하였을 때, 위치오차 및 진단적인 오류의 가능성이 낮아 신뢰성을 높일 수 있고, 시간 효율적으로 활용이 가능하며, 레일형태로 제작되어 다핵종 MRI/MRS뿐만 아니라 단순 양성자 (1H) MRI/MRS 획득 시 내부 코일을 분리를 통한 활용이 가능할 것으로 기대된다.
결국, 본 발명의 소동물용 다핵종 (수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일은 양성자 (1H) MRI 획득 목적의 버드케이지 코일과 레일을 통해 탄소 (13C) MRI 획득 목적의 버드케이지 코일을 융합하여 다핵종 MRI/MRS 획득 시 동일위치에서 순차적으로 두 핵종의 영상정보의 획득이 효과적으로 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 융합 코일 구조는 단순히 두 핵종의 버드케이지 코일의 중첩구조와 비교해 레일구조를 통해 하나의 구조로 융합이 가능함으로 코일의 내경을 동물이 위치하기에 충분하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 두 코일의 상호교란을 최소화하고자 두 버드케이지 코일의 구리기둥을 엇갈리게 배치하여 최적화된 신호대잡음비(Signal-to-noise ratio; SNR)을 유지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상대적으로 신호의 크기 및 감도가 좋은 양성자 MRI 획득용 버드케이지 코일을 외부 아크릴 구조 외면에 배치하고 상대적으로 신호 크기가 작은 탄소 MRI 획득용 버드케이지 코일을 내부 아크릴 구조 내면에 배치하여 두 핵종의 고유적인 신호차이를 고려하여 최적화된 융합영상을 획득하는 효과가 있다.
따라서, 본 발명의 소동물용 다핵종 (수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일은 다핵종 영상정보 획득 시 코일의 교체 및 동물의 이동 없이 동일 위치에서 양성자-탄소 MRI/MRS를 획득 할 수 있는 장점으로 효과적으로 높은 정밀도의 다핵종 융합영상의 획득이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 융합 코일을 통해 양성자 MRI의 우수한 해부학적 영상특성과 탄소 MRI의 분자생물학적 영상정보를 위치오류 없이 정밀하게 융합하여 다핵종 MRI 융합영상의 진단적 가치의 증대에 기여할 것으로 기대된다.
또한, 본 발명은 레일을 통해 외부/내부의 두 버드케이지 코일의 분리가 가능하여, 용도에 따라 다핵종과 단일핵종 MRI/MRS 획득 모두에 효과적으로 사용이 가능하도록 하는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 및 도1b는 본 발명과 관련하여, 소동물용 다핵종(수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일의 평면도의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 2a 및 도2b는 본 발명과 관련하여, 소동물용 다핵종(수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일의 측면도의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 소동물용 다핵종(수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일의 구체적인 배치형태의 일례를 도시한 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
핵자기 공명 분광법(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) 또는 자기 공명 분광법(Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS)은 특정 (1H, 13C, 23Na, 31P)원자핵의 스핀이 주 자장 및 고주파와 상호작용을 이용하여 해당 원자로 구성된 생체분자 및 대사물질의 상태 등을 조사하는 방법이다.
자기 공명 분광법(MRS)은 특히, 인체에서 풍부하게 존재하며 높은 감도를 가지는 원소인 수소원자 (1H)가 의료분야에서는 많이 이용되고 있다.
양성자 (1H) 자기공명영상(MRI) 및 자기공명분광(MRS) 기법은 인체의 해부학적 구조뿐만 아니라 각종 질병의 생체표지자(biomarker)의 역할을 수행하는 기능적, 대사적인 병리생리학적 특성의 영상화 및 정량적 평가가 가능한 특성으로 인해, 다양한 질환의 조기 진단, 병태 관찰, 약효 평가에 그 중요성이 대두되었다.
특히, 탄소 (13C) 자기공명/분광 기법은 동위원소인 13C를 질환 특이적으로 병리생리학적 물질대사 변화가 나타나는 대사물질에 표지하여 분자생물학 수준으로 특정 질환의 진단 및 약효 평가 등에 그 효율성과 효과성이 대두되었다.
단, 별도의 절차를 거쳐 (1H) MRI/MRS와 (13C) MRI/MRS를 획득하는 방법 이외에 한번의 과정 및 장치를 통해 두 가지(양성자-탄소) 핵종의 MRI/MRS 획득하는 방법은 존재하지 않아 문제되었다.
따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해소하기 위해, 양성자 (1H) MRI/MRS 와 탄소 (13C) MRI/MRS 를 레일을 통해 융합된 하나의 코일로 순차적으로 획득함으로써, 기존 단일 핵종 코일과 비교해 코일의 교체 및 동물의 위치이동 없이 양성자기반의 우수한 해부학 특성과 탄소기반의 분자생물학적 특성을 하나의 영상으로 획득할 수 있는 장비 및 방법을 사용자에게 제공하는 것에 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 코일 교체 및 동물의 위치이동이 없이 동일위치에서 다핵종 영상을 획득/융합이 가능하므로, 기존 방식과 비교하였을 때, 위치오차 및 진단적인 오류의 가능성이 낮아 신뢰성을 높일 수 있고, 시간 효율적으로 활용이 가능하며, 레일형태로 제작되어 다핵종 MRI/MRS뿐만 아니라 단순 양성자 (1H) MRI/MRS 획득 시 내부 코일을 분리를 통한 활용이 가능한 장비 및 방법을 사용자에게 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명은 양성자 (1H) MRI/MRS의 획득과 탄소 (13C) MRI/MRS 획득을 레일을 통해 융합된 하나의 코일로 순차적으로 획득을 가능하게 함으로 기존 단일 핵종 코일과 비교해 코일의 교체 및 동물의 위치이동 없이 양성자기반의 우수한 해부학 특성과 탄소기반의 분자생물학적 특성을 하나의 영상으로 융합이 가능한 장점이 있다.
또한, 코일 교체 및 동물의 위치이동이 없이 동일위치에서 다핵종 영상을 획득/융합이 가능함으로 기존 단일 핵종 코일로 획득한 융합영상과 비교해 위치오차 및 진단적인 오류의 가능성이 낮아 신뢰성을 높일 수 있고, 시간 효율적으로 활용이 가능하다.
또한, 레일형태로 제작되어 다핵종 MRI/MRS뿐만 아니라 단순 양성자 (1H) MRI/MRS 획득 시 내부 코일을 분리를 통한 활용이 가능하여 다양하게 적용이 가능할 것으로 기대된다.
명세서의 간명화를 위해, 본 발명이 제안하는 소동물용 다핵종 (수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일은 "융합 MRI 코일"이라고 호칭한다.
도 1a 및 도1b는 본 발명과 관련하여, 소동물용 다핵종(수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일의 평면도의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명이 제안하는 융합 MRI 코일은 탄소 (13C) MRI/MRS 획득을 위한 내부 구조물(10), 양성자 (1H) MRI/MRS 획득을 위한 외부 구조물(20) 및 내부 구조물(10)과 외부 구조물(20)의 고정을 위한 나사(30)의 구성요소를 포함할 수 있다.
여기서 내부 구조물(10)은 탄소 (13C) MRI/MRS 획득용 버드케이지 코일이 부착 될 내경 50 mm 두께 5 mm 장축길이 140 mm의 내부 아크릴 구조가 될 수 있다.
내부 구조물(10)은 외부 구조물(20)보다 작은 내경 및 장축길이를 갖도록 형성되고, 외부 구조물(20)에 삽입되는 형태로 융합 MRI 코일을 구성하게 된다.
또한, 외부 구조물(20)과 삽입된 상태에서 내부의 소동물에 대한 탄소 (13C) MRI/MRS 획득을 위해, 내측에 버드케이지 코일이 부착 될 수 있다.
또한, 내부 구조물(10)은 외부 구조물(20)에 장축을 따라 파인 레일구조에 대응하여 결합하기 위한 레일 결합부(11a, 11b)를 포함할 수 있다.
도 1a에 도시된 것과 같이, 레일 결합부(11a, 11b)는 T형의 모양으로 제작되고, T형 구조 중 하단부는 외부 구조물(20)에 장축을 따라 파인 레일구조에 삽입되고, 상단부는 레일 구조 외부에 돌출된 상태로 삽입될 수 있다.
이를 통해, 내부 구조물(10)은 외부 구조물(20)에 삽입 결합되거나 분리되는 것도 가능하다.
또한, 내부 구조물(10)은 나사(30)가 삽입되기 위한 홈을 추가적으로 포함할 수 있다.
다음으로, 외부 구조물(20)은 양성자 (1H) MRI/MRS 획득용 버드케이지 코일이 부착 될 내경 60 mm 두께 5 mm 장축길이 100 mm의 외부 아크릴 구조가 될 수 있다.
외부 구조물(20)은 내부 구조물(10)보다 더 큰 내경 및 장축길이를 갖도록 형성되고, 내부 구조물(10)이 외부 구조물(20)에 삽입되는 형태로 융합 MRI 코일을 구성하게 된다.
또한, 내부 구조물(10)이 외부 구조물(20)에 삽입된 상태에서 외부 구조물(20)이 내부의 소동물에 대한 양성자 (1H) MRI/MRS 획득을 위해, 바깥측에 버드케이지 코일이 부착 될 수 있다.
또한, 외부 구조물(20)은 내부 구조물(10)의 레일 결합부(11a, 11b)와 결합하기 위해, 장축을 따라 파인 레일구조를 포함할 수 있다.
즉, 도 1a에 도시된 것과 같이, 레일 결합부(11a, 11b)는 T형의 모양으로 제작되고, T형 구조 중 하단부는 외부 구조물(20)에 장축을 따라 파인 레일구조에 삽입되고, 상단부는 레일 구조 외부에 돌출된 상태로 삽입될 수 있다.
또한, 외부 구조물(20)은 나사(30)가 삽입되기 위한 삽입 홈 또는 삽입 구멍(홀)을 추가적으로 포함할 수 있다.
또한, 나사(30)는 내부 구조물(10)과 외부 구조물(20)이 서로 결합된 상태에서 움직임이 없도록 고정하기 위해, 내부 구조물(10)과 외부 구조물(20)울 관통하는 형태로 구현된다.
즉, 두 아크릴 구조(10, 20)를 관통하는 내경 5 mm의 나사구조와 나사를 삽입하여 고정하게 된다.
도 1b를 참조하면, 나사(30)가 외부 구조물(20)의 홀을 관통하여, 내부 구조물(10)의 홈에 삽입됨으로써, 내부 구조물(10)과 외부 구조물(20)이 서로 결합된 상태에서 움직임이 없도록 고정하는 구체적인 구조가 도시되어 있다.
또한, 도 2a 및 도2b는 본 발명과 관련하여, 소동물용 다핵종(수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일의 측면도의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 두 개의 원통형 아크릴 구조(10, 20)를 크기를 달리하여 외부 아크릴 구조(20), 내부 아크릴 구조(10)로 레일 구조를 통해 이격없이 정확하게 결합되도록 형성되어 있다.
여기서 외부 아크릴 구조(20)는 내경 60 mm 두께 5 mm 장축길이 100 mm로 구성하고, 내부 아크릴 구조(10)는 내경 50 mm 두께 5 mm 장축길이 140 mm로 제작하여 외부 아크릴 구조의 내면과 인접하는 내부 아크릴 구조의 외면에 각각 레일구조가 형성되어 있다.
또한, 외부 아크릴 구조(20)의 외면에 양성자 (1H) MRI/MRS 획득 목적의 버드케이지형 코일이 부착되어 있다.
버드케이지 코일은 8 개의 구리기둥과 2개의 말단고리부(end ring)로 구성되고, 장축길이에 대응되도록 제작되어 동물용 MRI 장비의 관측가능범위(Field of view; FOV)를 충분하게 수용할 수 있도록 구현될 수 있다.
내부 아크릴 구조(10)의 내면에 탄소 (13C) MRI/MRS 획득 목적의 버드케이지형 코일을 부착할 수 있다.
여기서 버드케이지 코일은 8 개의 구리기둥과 2개의 말단고리부(end ring)로 구성되고, 말단고리부에서 양성자 버드케이지형 코일과의 상호간섭을 피하기 위해 장축길이를 서로 다르게 설계하여 간섭으로 인한 신호대잡음비의 감소를 최소화 할 수 있다.
본 발명에 따른 내/외부 아크릴 구조(10, 20)는 아크릴 레진으로 직경 50/60 mm 두께 5/5 mm 장축 길이 140/100 mm로 구현될 수 있다.
여기서 두 아크릴 구조(10, 20)의 인접 면에 레일구조가 설계될 수 있다.
또한, 레일 구조는 아크릴 재질로 이루어짐으로 강한 자기장 안에서도 자장을 띄지 않을 수 있다.
또한, 상대적으로 신호강도가 높은 양성자 (1H) 획득용 버드케이지형 코일이 외부에 위치하여 거리에 따른 신호감도 감쇄의 영향을 고려하였으며, 내부에 위치하는 탄소 (13C) MRI/MRS 획득용 버드케이지형 코일과 상호간섭을 최소화할 수 있는 구조를 위해 동심원을 기준으로 서로 22.5 °만큼 회전할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 소동물용 다핵종(수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일의 구체적인 배치형태의 일례를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 내부 아크릴 구조(10)에 8개의 코일(12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h)이 22.5 °만큼 이격하여 배치되어 있다.
또한, 외부 아크릴 구조(20)에도 8개의 코일(22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g, 22h)이 외부 표면에 배치되지만 상기 내부 아크릴 구조(10)에 8개의 코일(12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h)과의 상호 간섭을 회피하기 위해 겹쳐지지 않은 범위 내에서 22.5 °만큼 이격하여 배치되어 있다.
이를 통해, 상호간섭을 피할 수 있고, 간섭으로 인한 신호대잡음비의 감소를 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명은 레일을 통해 외부/내부의 두 버드케이지 코일의 분리가 가능하여, 용도에 따라 다핵종과 단일핵종 MRI/MRS 획득 모두에 효과적으로 사용이 가능하도록 구현 될 수 있다.
또한, 본 발명은 다핵종 융합영상의 획득 시 레일구조를 통해 외부/내부 아크릴 구조를 융합하여 코일의 교체 및 동물의 이동 없이 순차적으로 MRI/MRS를 획득함으로 효과적인 다핵종 융합 MRI/MRS의 획득이 가능하도록 제작될 수 있다.
전술한 본 발명의 구성이 적용되는 경우, 양성자 (1H) MRI/MRS 와 탄소 (13C) MRI/MRS 를 레일을 통해 융합된 하나의 코일로 순차적으로 획득함으로써, 기존 단일 핵종 코일과 비교해 코일의 교체 및 동물의 위치이동 없이 양성자기반의 우수한 해부학 특성과 탄소기반의 분자생물학적 특성을 하나의 영상으로 획득할 수 있는 장비 및 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 코일 교체 및 동물의 위치이동이 없이 동일위치에서 다핵종 영상을 획득/융합이 가능하므로, 기존 방식과 비교하였을 때, 위치오차 및 진단적인 오류의 가능성이 낮아 신뢰성을 높일 수 있고, 시간 효율적으로 활용이 가능하며, 레일형태로 제작되어 다핵종 MRI/MRS뿐만 아니라 단순 양성자 (1H) MRI/MRS 획득 시 내부 코일을 분리를 통한 활용이 가능할 것으로 기대된다.
결국, 본 발명의 소동물용 다핵종 (수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일은 양성자 (1H) MRI 획득 목적의 버드케이지 코일과 레일을 통해 탄소 (13C) MRI 획득 목적의 버드케이지 코일을 융합하여 다핵종 MRI/MRS 획득 시 동일위치에서 순차적으로 두 핵종의 영상정보의 획득이 효과적으로 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 융합 코일 구조는 단순히 두 핵종의 버드케이지 코일의 중첩구조와 비교해 레일구조를 통해 하나의 구조로 융합이 가능함으로 코일의 내경을 동물이 위치하기에 충분하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 두 코일의 상호교란을 최소화하고자 두 버드케이지 코일의 구리기둥을 엇갈리게 배치하여 최적화된 신호대잡음비(Signal-to-noise ratio; SNR)을 유지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상대적으로 신호의 크기 및 감도가 좋은 양성자 MRI 획득용 버드케이지 코일을 외부 아크릴 구조 외면에 배치하고 상대적으로 신호 크기가 작은 탄소 MRI 획득용 버드케이지 코일을 내부 아크릴 구조 내면에 배치하여 두 핵종의 고유적인 신호차이를 고려하여 최적화된 융합영상을 획득하는 효과가 있다.
따라서, 본 발명의 소동물용 다핵종 (수소-탄소) 융합 실린더-레일형 MRI 코일은 다핵종 영상정보 획득 시 코일의 교체 및 동물의 이동 없이 동일 위치에서 양성자-탄소 MRI/MRS를 획득 할 수 있는 장점으로 효과적으로 높은 정밀도의 다핵종 융합영상의 획득이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 융합 코일을 통해 양성자 MRI의 우수한 해부학적 영상특성과 탄소 MRI의 분자생물학적 영상정보를 위치오류 없이 정밀하게 융합하여 다핵종 MRI 융합영상의 진단적 가치의 증대에 기여할 것으로 기대된다.
또한, 본 발명은 레일을 통해 외부/내부의 두 버드케이지 코일의 분리가 가능하여, 용도에 따라 다핵종과 단일핵종 MRI/MRS 획득 모두에 효과적으로 사용이 가능하도록 하는 효과가 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (12)

  1. 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 및 자기공명분광(Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS)을 획득하는 장비에 있어서,
    상기 장비 내부에 배치된 객체의 탄소(13C) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 내부 구조물; 및
    상기 내부 구조물이 삽입되는 것이 가능하고, 상기 객체의 양성자(1H) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 외부 구조물;을 포함하고,
    상기 내부 구조물의 내측에는 상기 탄소(13C) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 1 코일을 더 포함하고,
    상기 외부 구조물의 외측에는 상기 양성자(1H) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 2 코일을 더 포함하며,
    상기 내부 구조물이 상기 외부 구조물에 삽입되어 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합된 상태에서, 상기 객체에 대한 탄소(13C)와 양성자(1H) MRI 및 MRS 를 순차적으로 획득 가능한 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 구조물에 삽입된 내부 구조물은 분리 가능하고,
    상기 내부 구조물이 분리된 상태에서, 상기 외부 구조물은 상기 객체에 대한 양성자(1H) MRI 및 MRS 만을 획득 가능한 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 구조물의 내측에는 장축을 따라 파인 레일이 구비되고,
    상기 내부 구조물의 외측에는 상기 레일에 삽입 가능한 돌기 구조인 레일 결합부를 더 포함하며,
    상기 레일 결합부가 상기 레일에 삽입됨으로써, 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 레일 결합부는 "T" 형태로 구비되고,
    상기 " T" 형태의 레일 결합부 중 "ㅣ" 부분이 상기 레일에 삽입되고,
    상기 " T" 형태의 레일 결합부 중 "ㅡ" 부분은 상기 레일 외측으로 노출되어 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 구조물은 특정 영역에 형성된 홈을 포함하고,
    상기 외부 구조물은 상기 홈의 위치에 대응하여 형성된 홀을 포함하며,
    상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합된 상태에서, 상기 홀을 관통하여 상기 홈에 삽입 결합되어 상기 결합은 지지하는 나사;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 구조물 및 외부 구조물은 원통형이고,
    상기 외부 구조물은 상기 내부 구조물보다 더 큰 내경 및 장축길이를 갖는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 내부 구조물은 내경 50 mm, 두께 5 mm 및 장축길이 140 mm의 아크릴 구조이고,
    상기 외부 구조물은 내경 60 mm, 두께 5 mm 및 장축길이 100 mm의 아크릴 구조인 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 구조물 및 외부 구조물은 원통형이고,
    상기 제 1 코일 및 제 2 코일은 복수이며,
    상기 제 1 코일과 제 2 코일은 수직으로 상호 오버랩(overlap)되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 코일과 제 2 코일은 각각 8개이고,
    상기 제 1 코일은 45°의 각도로 이격되도록 상기 내부 구조물의 내측에 배치되고,
    상기 제 2 코일은 상기 제 1 코일과 수직으로 상호 오버랩 되지 않도록 45°의 각도로 이격되도록 상기 외부 구조물의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 코일과 제 2 코일은 상호 22.5°의 각도로 이격되어 수직으로 상호 오버랩 되지 않는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 장비.
  11. 탄소(13C) 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 및 자기공명분광(Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS) 를 획득하기 위한 내부 구조물; 및 상기 내부 구조물이 삽입되는 것이 가능하고, 상기 객체의 양성자(1H) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 외부 구조물;을 포함하고, 상기 내부 구조물의 내측에는 상기 탄소(13C) MRI 및 MRS 를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 1 코일을 더 포함하고, 상기 외부 구조물의 외측에는 상기 양성자(1H) MRI 및 MRS를 획득하기 위한 적어도 하나의 제 2 코일을 더 포함하는 장비를 이용하여 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 방법에 있어서,
    상기 내부 구조물이 상기 외부 구조물에 삽입되어 상기 내부 구조물과 외부 구조물이 결합되는 단계;
    상기 장비 내부에 객체를 배치하는 단계; 및
    상기 객체에 대한 탄소(13C)와 양성자(1H) MRI 및 MRS를 순차적으로 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 외부 구조물에 삽입된 내부 구조물은 분리 가능하고,
    상기 내부 구조물이 상기 외부 구조물로부터 분리되는 단계; 및
    상기 외부 구조물을 통해 상기 객체에 대한 양성자(1H) MRI 및 MRS 만을 획득하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 및 자기공명분광을 획득하는 방법.
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