KR20190115945A - 고정용 열가소성 플라스틱 시트에 부착된 다채널 동축 루프 배열 자기공명영상 rf 코일 구조체, 이를 포함하는 자기공명영상 장치 및 이를 이용한 자기공명영상 생성 방법 - Google Patents

고정용 열가소성 플라스틱 시트에 부착된 다채널 동축 루프 배열 자기공명영상 rf 코일 구조체, 이를 포함하는 자기공명영상 장치 및 이를 이용한 자기공명영상 생성 방법

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KR20190115945A
KR20190115945A KR1020180039241A KR20180039241A KR20190115945A KR 20190115945 A KR20190115945 A KR 20190115945A KR 1020180039241 A KR1020180039241 A KR 1020180039241A KR 20180039241 A KR20180039241 A KR 20180039241A KR 20190115945 A KR20190115945 A KR 20190115945A
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Abstract

본 발명은 동축 코일 구조체 및 이를 포함하는 자기공명영상 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 변형 전 복수의 개구부가 형성된 면 형태이며, 변형 시 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착하도록 가소성을 가지는 시트와, 상기 시트의 변형에 따라 변형되어 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착하도록 가소성을 가지며, 상기 복수의 개구부를 통해 상기 시트에 얽혀져 형성되는 동축 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체 및 이러한 동축 코일 구조체를 포함하는 자기공명영상장치를 제공한다.

Description

고정용 열가소성 플라스틱 시트에 부착된 다채널 동축 루프 배열 자기공명영상 RF 코일 구조체, 이를 포함하는 자기공명영상 장치 및 이를 이용한 자기공명영상 생성 방법{Multi-channel coaxial loop array magnetic resonance imaging radio frequency coil structure attached to the thermoplastic sheet for fixation, a magnetic resonance imaging apparatus comprising the same and a method for producing magnetic resonance imaging using the same}
본 발명은 자기공명영상 장치의 코일에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고정용 열가소성 플라스틱 시트와 함께 환자 피부에 가장 가깝게 위치시키기 위한 장치와 장치 내에 삽입된 동축 루프 코일 구조체, 이를 포함하는 자기공명영상 장치 및 이를 이용한 자기공명영상 생성 방법에 관한 것이다.
자기 공명 영상(MRI)은 영상화를 수행하기 위해 자기 공명 현상을 이용하는 기술이다. 자기 공명 현상의 원리는 인체 전반에 걸쳐 존재하는 수소 원자핵과 같은, 단일 프로톤을 포함하는 원자핵에서 프로톤이 스핀 운동(spin motion)을 하여 소형 자석과 유사하게 되는 것을 포함한다.
또한, 이들 스핀 축은 뚜렷한 규칙적인 패턴이 없으며, 외부 자기장이 인가되면, 이들 소형 자석은 외부 자기장의 자력선에 따라 재배열될 것이다. 구체적으로, 외부 자기장의 자력선에 대해 평행 또는 역평행(anti-parallel)의 두 방향으로 재배열될 것이다. 원자핵은 종방향 자화 성분만을 가지며, 이는 방향 및 크기(magnitude) 모두를 갖는다.
특정 주파수(RF) 펄스를 이용하여 외부 자기장내의 원자핵을 여기시킴에 따라 이들 원자핵의 스핀 축이 양의 종축 또는 음의 종축으로부터 벗어나서 공명을 일으키는데, 이것이 자기 공명 현상이다.
일단 상기 원자핵의 스핀 축이 양의 종축 또는 음의 종축으로부터 벗어나면, 원자핵은 횡방향 자화 성분을 갖는다. RF 펄스의 전송이 중단된 후, 여기된 원자핵은 흡수된 에너지를 전자기파의 형태로 점진적으로 방출하면서 자기 공명 신호를 방출하고, 그의 위상 및 에너지 수준은 모두 여기 전(pre-excitation) 상태로 복귀된다. 원자핵에 의해 방출된 자기 공명 신호에 공간 부호화(spatial encoding)와 같은 추가 처리를 수행함으로써 영상을 재구성할 수 있다.
한국공개특허 제2012-0015580호 2012년 02월 22일 공개 (명칭: 자기 공명 영상 장치에 이용되는 ＲＦ 코일)
본 발명의 목적은 SNR(signal-to-noise ratio) 특성이 향상된 고정용 열가소성 플라스틱 시트와 함께 환자 피부에 가장 가깝게 위치시키기 위한 장치와 장치 내에 삽입된 동축 루프 코일 및 이를 이용한 자기공명영상 장치 및 자기공명영상을 생성하는 방법을 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 공명 영상을 획득하기 위한 동축 코일 구조체는 변형 전 복수의 개구부가 형성된 면 형태이며, 변형 시 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착하도록 가소성을 가지는 시트와, 상기 시트의 변형에 따라 변형되어 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착하도록 가소성을 가지며, 상기 복수의 개구부를 통해 상기 시트에 얽혀져 형성되는 동축 코일을 포함한다.
상기 동축 코일은 상기 시트에 얽힌 형태로 결합하여 검사자의 검사 부위에 밀착되어 복수의 루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 루프 중 어느 하나의 루프와 다른 하나의 루프는 적어도 일부가 검사자의 검사 부위에서 겹쳐지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 루프 중 어느 하나의 루프와 다른 하나의 루프는 상기 검사 부위의 정자장 방향의 수평 단면에서 서로 대향하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 검사 부위의 정자장 방향의 수직 단면의 무게 중심을 정자장 방향으로 관통하는 중심축이 있을 때, 상기 복수의 루프 중 어느 하나의 루프와 다른 하나의 루프는 상기 검사 부위의 정자장 방향 축을 기준으로 170도 내지 190도 축대칭의 위치를 지나도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 동축 코일은 동축의 중심 도체 및 상기 중심 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 동축 케이블인 것을 특징으로 한다.
상기 동축 코일은 상기 절연체를 감싸는 외부 도체 및 상기 외부 도체의 외부를 감싸는 외부 절연체를 더 포함한다.
상기 시트는 소정의 제1 온도 이상의 열을 가했을 때 가소성을 가지며, 상기 제1 온도 보다 낮은 소정의 제2 온도 미만에서 고화되는 것을 특징으로 한다.
상기 동축 코일 구조체는 상기 동축 코일에 연결되어 형성되는 디튜닝 회로(detuning circuit) 및 튜닝 회로(tuning circuit)를 포함하는 주변 회로를 더 포함한다.
상기 디튜닝 회로는 패시브 디튜닝 회로를 포함하며, 상기 패시브 디튜닝 회로는 제1 캐패시터, 제2 캐패시터, 제1 가변 캐패시터, 제1 인덕터 및 크로스 다이오드를 포함하고, 상기 제1 캐패시터, 제2 캐패시터 및 제1 인덕터 각각은 병렬로 연결되며, 상기 제1 가변 캐패시터는 상기 제1 캐패시터와 직렬로 연결되고, 상기 크로스 다이오드는 상기 제1 인덕터에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 디튜닝 회로는 액티브 디튜닝 회로를 포함하며, 상기 액티브 디튜닝 회로는 제5 캐피시터, 제6 캐패시터, 다이오드, 제2 인덕터를 포함하고, 상기 제5 캐피시터 및 상기 제6 캐패시터는 직렬로 연결되며, 상기 다이오드는 상기 제6 캐패시터와 병렬로 연결되고, 상기 제2 인덕터는 상기 다이오드와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 튜닝 회로는 제2 가변 캐패시터 및 제3 캐패시터를 포함하며, 상기 제2 가변 캐패시터 및 상기 제3 캐패시터는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기공명영상 장치는 마그넷과, 경사자장 코일과, 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착한 형태로 복수의 개구부가 형성된 시트와, 상기 복수의 개구부를 통해 상기 시트에 얽혀져 형성되는 동축 코일과, 상기 동축 코일에 연결되어 형성되는 주변 회로를 포함하는 동축 코일 구조체와, 상기 마그넷 및 상기 경사자장 코일을 통해 검사자의 주변에 자기장을 형성하고, 상기 동축 코일을 통해 상기 검사자의 검사 부위에 전자파를 방사하고, 상기 동축 코일을 통해 상기 방사된 전자파에 의해 상기 검사 부위로부터 발생하는 자기공명신호를 수신하며, 수신된 자기공명신호로부터 자기공명영상을 구성하는 제어부를 포함한다.
상기 시트는 소정의 제1 온도 이상의 열을 가했을 때 가소성을 가지며, 상기 제1 온도 보다 낮은 소정의 제2 온도 미만에서 고화되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기공명영상 장치의 자기공명영상 생성 방법은 검사자 주변에 자기장을 형성하는 단계와, 상기 검사자의 검사 부위에 전자파를 방사하는 단계와, 상기 검사 부위를 감싸면서 밀착된 시트에 얽혀져 형성된 동축 코일을 통해 상기 방사된 전자파에 의해 상기 검사 부위로부터 발생하는 자기공명신호를 획득하는 단계와, 상기 획득한 자기공명신호로부터 자기공명영상을 구성하는 단계를 포함한다.
상기 시트는 소정의 제1 온도 이상의 열을 가했을 때 가소성을 가지며, 상기 제1 온도 보다 낮은 소정의 제2 온도 미만에서 고화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 시트를 통해 동축 코일을 검사자의 검사 부위에 밀착시켜 형성할 수 있기 때문에 동축 코일을 통해 수신되는 자기공명신호의 SNR 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일을 부착하기 위한 열가소성 시트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 루프 구성을 위한 동축 코일을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열가소성 시트와 동축 코일의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체의 주변 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 동축 코일 구조체를 통해 형성되는 복수의 루프를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 루프를 형성하는 동축 코일의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체를 포함하는 자기공명영상 장치의 자기공명영상 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상(MRI: magnetic resonance imaging)장치(10)에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상장치(10)는 마그넷(100), 경사자장코일(200), 동축 코일 구조체(300), 입력부(400), 표시부(500) 및 제어부(600)를 포함한다.
마그넷(100)은 주자장 코일(shim coil: 미도시)을 포함하며, 검사자(1)가 배치되는 계측 공간에 정자장을 형성한다. 자기공명영상 장치(10)는 마그넷(100)이 형성하는 정자장의 방향에 의해, 수평자장방식과 수직자장방식으로 구분될 수 있다. 수평 자장 방식의 경우, 일반적으로, 마그넷(100)은 중공의 원통 형상의 보아를 가지며, 중공의 원통 형상에 배치되어, 좌우방향(도 1의 좌표계의 Z축 방향)의 정자장을 발생시킨다. 반면, 수직 자장 방식의 경우, 한 쌍의 마그넷이 사이에 검사자(1)를 위치시킨다. 즉, 한 쌍의 마그넷이 검사자(1)의 상하에 배치되어 상하방향(도 1의 좌표계의 Y축 방향)의 정자장을 발생시킨다. 본 발명의 실시예에서 수평 자장 방식을 기준으로 설명될 것이지만, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자라면 수직 자장 방식에도 본 발명의 기술적 사상을 적용할 수 있을 것이다.
경사자장(gradient) 코일(200)은 제어부(60)의 제어에 따라 서로 직교하는 3개의 축(x, y, z축), 즉, 슬라이스축, 위상축 및 주파수축을 따라, 각각 마그넷(100)에 의해서 생성된 정자장이 경사(gradient)를 이루도록 하는 3개의 경사 자장을 생성한다. 경사 자장을 생성하기 위해, 그래디언트 코일(200)은 3개로 구성된다. 제어부(600)의 제어에 따라 경사자장 코일(200)이 구동되어 경사 자장이 발생된다. 방향이 슬라이스축의 방향에 대응하는 경사 자장을 슬라이싱 경사 자장이라 칭하고, 방향이 위상축의 방향에 대응하는 경사 자장을 위상 인코딩 경사 자장이라고 칭하고, 방향이 주파수축의 방향에 대응하는 경사 자장을 판독 경사 자장(또는, 주파수 인코딩 경사 자장)이라고 칭할 수 있다. 3차원 공간에 정의된 직교 좌표계에서의 좌표축이 정자장의 공간에서의 상호 직교하는 축과 관련되고, 그것이 X, Y, Z축이라고 하면, X, Y, Z축 중 어느 것도 슬라이스축으로서 간주될 수 있다. 본 실시예에서, 슬라이스축은 촬영 대상(1)의 몸 축과 정렬될 수 있으며, Z축으로서 간주된다. 다른 2개의 축 중에서 하나는 위상축이고, 다른 축은 주파수축이다. 또한, 슬라이스축, 위상축 및 주파수축은, 상호간의 직교성을 유지하면서, X, Y, Z축에 대해서 임의의 경사로 기울 수 있다.
동축 코일 구조체(300)는 시트(310), 동축 코일(320) 및 주변회로(330)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 시트(310) 및 동축 코일(320)은 검사자(1)의 검사 부위에 밀착되어 형성되도록 가소성을 가진다.
동축 코일(혹은 RF(radio frequency) 코일: 320)은 제어부(600)의 제어에 따라 정자장 공간에 경사 자장이 형성된 상태에서 검사자(1)의 검사 부위에 스핀을 여기 할 때 이용되는 고주파 자기장을 형성하도록 전자파(RF 신호)를 방사한다. 또한, 동축 코일(320)은 검사자(1)의 검사 부위로부터 여기된 스핀에 의해 발생된 전자파, 즉, 자기공명(MR)신호를 수신하여 제어부(600)로 전달한다.
본 발명의 실시예에 따른 동축 코일(320)은 전자파를 방사하는 송신(Tx) 동축 코일 및 자기공명신호를 수신하는 수신(Rx) 동축 코일이 하나로 구성되거나, 송신(Tx) 동축 코일 및 수신(Rx) 동축 코일이 개별적으로 구성될 수 있다. 송신(Tx) 동축 코일 및 수신(Rx) 동축 코일이 하나로 구성되는 경우, 동축 코일(320)이 전자파를 방사하고, 자기공명신호를 수신하는 모든 기능을 수행할 수 있다. 반면, 송신(Tx) 동축 코일 및 수신(Rx) 동축 코일의 개별적으로 구성되는 경우, 본 발명의 실시예에서 설명되는 동축 코일(320)은 수신(Rx) 동축 코일이 되며, 수신(Rx) 동축 코일인 동축 코일(320) 외측에 송신(Tx) 동축 코일이 배치된다.
제어부(600)는 자기공명영상장치(10)의 전반적인 동작 및 자기공명영상장치(10)의 내부 블록들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 이러한 제어부(600)는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit : CPU), 애플리케이션 프로세서(Application Processor) 및 GPU(Graphic Processing Unit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(600)는 마그넷(100)이 정자장을 형성한 상태에서, 경사자장 코일(200)이 경사 자장을 형성하도록 하고, 동축 코일(320)이 전자파를 방사하도록 하고, 동축 코일(320)을 통해 검사자(1)의 검사 부위로부터 발생된 자기공명신호를 수신한다. 그런 다음, 제어부(600)는 자기공명신호로부터 디지털 데이터의 형태의 자기공명영상을 생성한다. 획득한 자기공명신호는 주파수 도메인, 예컨대, 푸리에 공간에서 정의된 신호가 될 수 있다. 제어부(600)는 방향이 위상축 방향 및 주파수축 방향에 대응하는 경사 자장이 인가된 2개의 축을 따라 자기공명신호의 소스의 분포를 인코딩한다. 예를 들어, 푸리에 공간이 주파수 도메인으로서 채택되는 경우, 자기공명신호는 2차원 푸리에 공간에서 정의된 신호로서 제공된다. 2차원 푸리에 공간을 k 공간이라고 지칭할 수 있다. 따라서 제어부(600)는 위상 인코딩 경사 자장 및 주파수 인코딩 경사 자장을 통해 2차원 푸리에 공간에서의 샘플링된 신호의 위치를 결정할 수 있다.
입력부(400)는 자기공명영상장치(10)를 제어하기 위한 사용자의 키 조작을 입력받고 입력 신호를 생성하여 제어부(600)에 전달한다. 입력부(400)는 자기공명영상장치(10)를 제어하기 위한 각 종 키들을 포함할 수 있다. 입력부(400)는 표시부(500)가 터치스크린으로 이루어진 경우, 각 종 키들의 기능이 표시부(500)에서 이루어질 수 있으며, 터치스크린만으로 모든 기능을 수행할 수 있는 경우, 입력부(400)는 생략될 수도 있다.
표시부(500)는 제어부(600)로부터 화면 표시를 위한 데이터, 예컨대, 자기공명 영상을 수신하여 수신된 데이터를 화면으로 표시할 수 있다. 또한, 표시부(500)는 자기공명영상 장치(10)의 메뉴, 데이터, 기능 설정 정보 및 기타 다양한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 표시부(500)가 터치스크린으로 형성되는 경우, 입력부(400)의 기능의 일부 또는 전부를 대신 수행할 수 있다. 표시부(500)는 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display), 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diodes), 능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED, Active Matrix Organic Light Emitting Diodes) 등으로 형성될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체를 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체의 시트를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체의 동축 코일을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시트와 동축 코일의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체의 주변 회로를 설명하기 위한 도면이다. 도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 동축 코일 구조체를 통해 형성되는 복수의 루프를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체(300)는 시트(310)와 시트(310)에 꿰매는 형태로 얽혀지는 동축 코일(320) 및 동축 코일(320)에 연결되어 형성되는 주변 회로(330)를 포함한다.
시트(310)는 동축 코일(320)이 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착한 상태를 유지하도록 고정하기 위한 것이다. 이를 위하여, 시트(310)는 가소성을 가진다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 시트(310)는 변형 전 기본적으로, 면 형태이다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 시트(310)는 가소성을 가지기 때문에 도 3의 면 형태에서 도 4와 같이 변형될 수 있다. 이에 따라, 시트(310)는 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착할 수 있다. 시트(310)는 소정의 제1 온도 이상에서 가소성을 가지며, 소정의 제1 온도 보다 낮은 소정의 제2 온도 미만에서 고체 상태로 되돌아가는 고분자로 구성된다. 시트(310)는 열가소성 플라스틱 시트가 될 수 있다. 예를 들면, 시트(310)는 소정의 제1 온도 이상의 열을 가했을 때 녹거나 유동성을 가진다. 여기서, 제1 온도는 60도 내지 70도가 될 수 있다. 이와 같이, 제1 온도 이상의 열을 가하여 시트(310)가 가소성을 가진 상태에서 시트(310)의 형상을 변형시켜 환자의 검사 부위에 밀착시킬 수 있다. 그리고 시트(310)를 제2 온도 미만으로 낮추면, 시트(310)는 변형되어 환자의 검사 부위에 밀착한 형상 그대로 고체 상태로 되돌아가는 고분자로 구성이 된다. 여기서, 제2 온도는 40도 내지 50도가 될 수 있다. 이와 같이, 시트(310)는 제1 온도 이상의 인위적인 열이 가해졌을 때만 가소성을 가지며, 시트(310)는 제2 온도 미만의 실제 검사가 이루어지는 상온에서는 고화된다. 이에 따라, 시트(310)가 제1 온도 이상의 가소성을 가진 상태에서 검사자의 검사 부위에 밀착되도록 시트(310)를 변형시킨 후, 제2 온도 미만인 상온에서 검사 동안에는 변형된 상태를 유지시키고, 검사가 이루어진 후 재사용이 필요할 경우 다시 시트(310)에 열을 가하여 재사용할 수 있다.
또한, 시트(300)는 동축 코일(320)로 꿰매는 형태로 제작이 되었을 때 뒤틀리지 않아야 하며, 재현성 및 원래 상태로 되돌아가는 시간이 짧아야 된다. 낮은 온도에 민감도는 적어야하며, 환자 피부에 밀착하였을 때 높은 탄력을 지난 열가소성 시트로 구성이 되어야한다. 또한 이 부분에서 재활용이 가능한 장점이 있다. 열가소성 플라스틱은 약한 분자간 힘으로 상호작용하는 고분자 화합물에 의하여 생성된다. 그리고 시트(300)는 2mm이 두께를 가지는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 동축 코일(320)은 기본적으로, 동축의 중심 도체(321) 및 중심 도체(321)를 감싸는 중심 절연체(323)를 포함할 수 있다. 또한, 동축 코일(320)은 중심 절연체(323)를 감싸는 외부 도체(325) 및 외부 도체(325)의 외부를 감싸는 외부 절연체(327)를 더 포함할 수 있다. 동축 코일(320)의 중심 도체(321) 및 외부 도체(325)는 전도체이며, 구리(copper)를 이용하여 형성할 수 있다. 중심 절연체(323) 및 외부 절연체(327)는 절연을 위해 절연 재질로 형성되며, 절연 재질은 PVC(Polyvinyl chloride)로 형성되는 것이 바람직하다. 동축 코일(320)은 예를 들어, RG-316 케이블 50ohm의 형태가 바람직하다. RG-316 케이블의 경우, SMA, SMB, BNC, TNC, MCX 등의 양 끝단의 커넥터를 제거하여 사용할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 시트(310)는 복수의 개구부(311)를 가진다. 동축 코일(320)은 시트(310)의 변형에 따라 변형되어 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착하도록 가소성을 가진다. 이를 위하여, 동축 코일(320)은 시트(310)의 복수의 개구부(311)를 통해 시트(310)에 얽혀져 형성된다. 도 6에 동축 코일(310)이 시트(310)의 개구부(311)에 얽혀져 형성된 형태가 도시되었다. 또한, 도 7은 동축 코일(310)이 시트(310)의 개구부(311)에 얽혀져 형성된 형태의 단면을 나타낸다. 또한, 시트(310)의 개구부(311)의 크기는 동축 코일(320)의 직경에 비례하도록 형성된다. 동축 코일(320)은 동축 케이블이 될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 동축 코일(320)은 루프 형태를 구성한다. 이러한 동축 코일에 복수의 주변 회로(330)가 연결된다. 복수의 주변 회로(330)는 루프를 형성하는 동축 코일에 연결되어 주변 회로(330: 330p, 330a, 330t, 330c)가 형성될 수 있다. 주변 회로(330: 330p, 330a, 330t)는 디튜닝 회로(detuning circuit: 330p, 330a), 튜닝 회로(tuning circuit: 330t) 및 캐패시터(330c)를 포함한다.
디튜닝 회로(330p, 330a)는 패시브 방식, 즉, 스위칭에 따라 공명을 억제하는 패시브 디튜닝 회로(passive detuning circuit: 330p) 및 액티브 방식으로 공명을 억제하는 액티브 디튜닝 회로(active detuning circuit: 330a)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 패시브 디튜닝 회로(330p)는 제1 캐패시터(C1), 제2 캐패시터(C2), 제1 가변 캐패시터(variable capacitor: vC1), 제1 인덕터(L1) 및 크로스 다이오드(cross diode: CD)를 포함한다. 여기서, 제1 캐패시터(C1), 제2 캐패시터(C2) 및 제1 인덕터(L1) 각각은 병렬로 연결되며, 제1 가변 캐패시터(vC1)는 제1 캐패시터(C1)와 직렬로 연결되고, 크로스 다이오드(CD)는 제1 인덕터(L1)에 직렬로 연결된다.
액티브 디튜닝 회로(330a)는 동축 코일(320)이 전자파를 송신할 때, 공명을 억제하기 위한 것이다. 액티브 디튜닝 회로(330a)는 제5 캐피시터(C5), 제6 캐패시터(C6), 다이오드(D), 제2 인덕터(L2)를 포함한다. 여기서, 제5 캐피시터(C5) 및 제6 캐패시터(C6)는 직렬로 연결되며, 다이오드는 제6 캐패시터(C6)와 병렬로 연결되며, 제2 인덕터는 다이오드(D)와 직렬로 연결된다.
튜닝 회로(330t)는 제2 가변 캐패시터(vC2) 및 제3 캐패시터(C3)를 포함하며, 제2 가변 캐패시터(vC2) 및 제3 캐패시터(C3) 병렬로 연결된다.
각 주파수(frequency)에 따라 케이블 플레이트(cable plate)의 형태, 즉, 세그먼트(segment)의 수 및 캐패시터(capacitor)의 크기가 변할 수 있다. 케이블 플레이트는 캐패시터 브레이크 포인트(capacitor break point)를 결정하며 동축 코일(320)의 세그먼트의 수를 결정한다. 세그먼트의 수는 동축 루프의 크기에 따라 변할 수 있다. 케이블 플레이트(cable plate)의 경우, 캐패시턴스 값(capacitance value)의 크기를 조정하며, 이 캐패시턴스 값(capacitance value)의 크기는 동축 루프의 크기에 따라 변할 수 있다. 예컨대, 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 주변 회로(330)를 포함하는 동축 코일(320)은 동축 루프를 형성할 수 있다. 복수의 동축 루프는 상호 간에 적어도 일부가 겹쳐지게 배치될 수 있다.
결국, 도 11에 도시된 바와 같이, 주변 회로(330)를 포함하는 동축 코일(320)은 시트(310)에 얽힌 형태로 복수의 동축 루프를 형성할 수 있다. 특히, 복수의 동축 루프 중 어느 하나의 동축 루프와 다른 하나의 동축 루프는 적어도 일부가 검사자의 검사 부위(301)에서 겹쳐지게 형성된다.
그러면, 복수의 루프를 형성하는 동축 코일(320)의 배치에 대해서 설명하기로 한다. 도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 루프를 형성하는 동축 코일의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시트 구조체(300)는 검사자의 검사 부위(301)에 밀착하여 형성된다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 시트 구조체(300)의 시트(310)에 의해 검사자의 검사 부위(301)에 밀착하여 형성되며, 이에 따라, 시트(310)에 얽혀지게 형성되는 주변 회로(330)를 포함하는 동축 코일(320) 또한 검사자의 검사 부위에 밀착하여 형성될 수 있다.
특히, 동축 코일(320)이 복수의 루프를 형성할 때, 도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 루프 중 어느 하나의 루프와 다른 하나의 루프는 검사 부위의 정자장 방향(도면에서 Z 방향)의 수평 단면에서 서로 대향하여 형성된다.
또한, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 검사 부위의 정자장 방향의 수직 단면(A-A)의 무게 중심을 정자장 방향으로 관통하는 중심축(C)으로 설정할 수 있다. 이러한 경우, 복수의 루프 중 어느 하나의 루프를 이루는 동축 코일(320a 혹은 320b)과 다른 하나의 루프를 이루는 동축 코일(320c, 320d)은 검사 부위의 정자장 방향 축(Z)을 기준으로 170도 내지 190도 축대칭의 위치를 지나도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일(320a 혹은 320b)은 시트(310)를 통해 검사 부위(301)에 밀착하여 고정된다. 이에 따라, 동축 코일(320a 혹은 320b)이 환자 피부에 가장 가깝게 밀착되기 때문에 검사 부위와 동축 코일(320a 혹은 320b) 간에 들뜬 공간이 최소화되며, 들뜬 공간으로 인한 공기층이 최소화된다. 더욱이, 환자가 다소 움직이는 경우에도 시트(310)에 의해 주변 회로(330)를 포함하는 동축 코일(320)을 포함하는 동축 루프를 뒤틀리지 않도록 지지해줄 수 있다. 따라서 이러한 동축 코일(320)을 통해 자기공명신호를 수신하는 경우 SNR 특성이 향상될 수 있다.
그러면, 전술한 동축 코일 구조체를 포함하는 자기공명영상 장치의 자기공명영상 생성 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 동축 코일 구조체를 포함하는 자기공명영상 장치의 자기공명영상 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 15에서 동축 코일(320)은 전자파를 방사하는 송신(Tx) 동축 코일 및 자기공명신호를 수신하는 수신(Rx) 동축 코일이 하나로 구성된 것으로 가정하여 설명한다. 하지만, 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니며, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면, 송신(Tx) 동축 코일 및 수신(Rx) 동축 코일이 개별적으로 구성될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 15를 참조하면, 자기공명영상장치(10)의 제어부(600)는 S110 단계에서 마그넷(100) 및 경사자장코일(200)을 통해 검사자 주변에 자기장을 형성한다. 즉, 제어부(600)는 검사사 주변에 마그넷(100)을 통해 정자장을 형성하고, 경사자장 코일(200)을 통해 경사자장을 형성한다.
그런 다음, 자기공명영상장치(10)의 제어부(600)는 S120 단계에서 동축 코일(320)을 통해 검사자의 검사 부위(301)에 전자파를 방사한다. 전자파가 방사되면, 방사된 전자파에 의해 검사 부위(301)로부터 자기공명신호가 발생된다.
이때, 제어부(600)는 S130 단계에서 도 14에 도시된 바와 같이, 검사 부위(301)를 감싸면서 밀착된 시트(310)에 얽혀져 형성된 동축 코일(320)을 통해 검사 부위(301)로부터 발생된 자기공명신호를 수신한다.
이어서, 제어부(600)는 S140 단계에서 수신된 자기공명신호로부터 자기공명영상을 구성한다. 그리고 제어부(600)는 구성된 자기공명영상을 표시부(500)를 통해 표시할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 시트(310)를 통해 동축 코일(320)을 최대한 검사자의 검사 부위(301)에 밀착시키기 때문에 검사 부위(301)와 동축 코일(320) 간의 공기층이 최소화된다. 이에 따라, 자기공명신호의 SNR 특성이 향상되며, 자기공명영상 상의 인공물이 최소화되어 높은 품질의 자기공명영상을 구성할 수 있다.
한편, 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
100: 마그넷
200: 경사자장 코일
300: 동축 코일 구조체
310: 시트
320: 동축 코일
330: 주변 회로
400: 입력부
500: 표시부
600: 제어부

Claims (16)

  1. 자기 공명 영상을 획득하기 위한 동축 코일 구조체에 있어서,
    변형 전 복수의 개구부가 형성된 면 형태이며, 변형 시 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착하도록 가소성을 가지는 시트; 및
    상기 시트의 변형에 따라 변형되어 검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착하도록 가소성을 가지며, 상기 복수의 개구부를 통해 상기 시트에 얽혀져 형성되는 동축 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동축 코일은
    상기 시트에 얽힌 형태로 결합하여 검사자의 검사 부위에 밀착되어 복수의 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 루프 중 어느 하나의 루프와 다른 하나의 루프는 적어도 일부가 검사자의 검사 부위에서 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 루프 중 어느 하나의 루프와 다른 하나의 루프는 상기 검사 부위의 정자장 방향의 수평 단면에서 서로 대향하여 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 검사 부위의 정자장 방향의 수직 단면의 무게 중심을 정자장 방향으로 관통하는 중심축이 있을 때, 상기 복수의 루프 중 어느 하나의 루프와 다른 하나의 루프는 상기 검사 부위의 정자장 방향 축을 기준으로 170도 내지 190도 축대칭의 위치를 지나도록 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 동축 코일은
    동축의 중심 도체 및 상기 중심 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 동축 케이블인 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 동축 코일은
    상기 절연체를 감싸는 외부 도체 및 상기 외부 도체의 외부를 감싸는 외부 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시트는
    소정의 제1 온도 이상의 열을 가했을 때 가소성을 가지며, 상기 제1 온도 보다 낮은 소정의 제2 온도 미만에서 고화되는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 동축 코일 구조체는
    상기 동축 코일에 연결되어 형성되는 디튜닝 회로(detuning circuit) 및 튜닝 회로(tuning circuit)를 포함하는 주변 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 디튜닝 회로는 패시브 디튜닝 회로를 포함하며,
    상기 패시브 디튜닝 회로는 제1 캐패시터, 제2 캐패시터, 제1 가변 캐패시터, 제1 인덕터 및 크로스 다이오드를 포함하고, 상기 제1 캐패시터, 제2 캐패시터 및 제1 인덕터 각각은 병렬로 연결되며, 상기 제1 가변 캐패시터는 상기 제1 캐패시터와 직렬로 연결되고, 상기 크로스 다이오드는 상기 제1 인덕터에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 디튜닝 회로는 액티브 디튜닝 회로를 포함하며,
    상기 액티브 디튜닝 회로는 제5 캐피시터, 제6 캐패시터, 다이오드, 제2 인덕터를 포함하고,
    상기 제5 캐피시터 및 상기 제6 캐패시터는 직렬로 연결되며, 상기 다이오드는 상기 제6 캐패시터와 병렬로 연결되고, 상기 제2 인덕터는 상기 다이오드와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 튜닝 회로는
    제2 가변 캐패시터 및 제3 캐패시터를 포함하며,
    상기 제2 가변 캐패시터 및 상기 제3 캐패시터는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 동축 코일 구조체.
  13. 자기공명영상 장치에 있어서,
    마그넷;
    경사자장 코일 및
    검사자의 검사 부위를 감싸면서 밀착한 형태로 복수의 개구부가 형성된 시트와, 상기 복수의 개구부를 통해 상기 시트에 얽혀져 형성되는 동축 코일과, 상기 동축 코일에 연결되어 형성되는 주변 회로를 포함하는 동축 코일 구조체; 및
    상기 마그넷 및 상기 경사자장 코일을 통해 검사자의 주변에 자기장을 형성하고, 상기 동축 코일을 통해 상기 검사자의 검사 부위에 전자파를 방사하고, 상기 동축 코일을 통해 상기 방사된 전자파에 의해 상기 검사 부위로부터 발생하는 자기공명신호를 수신하며, 수신된 자기공명신호로부터 자기공명영상을 구성하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시트는
    소정의 제1 온도 이상의 열을 가했을 때 가소성을 가지며, 상기 제1 온도 보다 낮은 소정의 제2 온도 미만에서 고화되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 장치.
  15. 자기공명영상 장치의 자기공명영상 생성 방법에 있어서,
    검사자 주변에 자기장을 형성하는 단계;
    상기 검사자의 검사 부위에 전자파를 방사하는 단계;
    상기 검사 부위를 감싸면서 밀착된 시트에 얽혀져 형성된 동축 코일을 통해 상기 방사된 전자파에 의해 상기 검사 부위로부터 발생하는 자기공명신호를 획득하는 단계; 및
    상기 획득한 자기공명신호로부터 자기공명영상을 구성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 생성 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 시트는
    소정의 제1 온도 이상의 열을 가했을 때 가소성을 가지며, 상기 제1 온도 보다 낮은 소정의 제2 온도 미만에서 고화되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 생성 방법.
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Title
Relevant Reduction Effect with a Modified Thermoplastic Mask of Rotational Error for Glottic Cancer in IMRT(한국물리학회, 2017.02. 공개) *

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