KR20210143722A - 자기 공명 이미징에서의 히스테리시스 보정 - Google Patents

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KR20210143722A
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magnetic field
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coil
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라파엘 오할로란
세드릭 휴곤
로라 사콜릭
하드리엔 에이. 디보르네
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하이퍼파인, 인크.
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Abstract

자기 공명 이미징(MRI) 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 장치. 이 장치는 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서; 및 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 이 방법은 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스를 명시하는 정보를 수신하는 단계; 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스 및 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 야기되는 MRI 시스템에서의 유도된 자화의 히스테리시스 모델에 기초하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및 보정된 경사 펄스 시퀀스를 사용하여, 환자를 이미징하기 위한 하나 이상의 경사 펄스를 생성하도록 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

자기 공명 이미징에서의 히스테리시스 보정
자기 공명 이미징(magnetic resonance imaging, MRI)은 수많은 응용 분야들을 위한 중요한 이미징 모달리티(imaging modality)를 제공하며 인체 내부의 이미지들을 생성하기 위해 임상 및 연구 환경에서 널리 활용된다. 일반적으로, MRI는 인가된 전자기장으로 인해 기인하는 상태 변화에 응답하여 원자에 의해 방출되는 전자기파인 자기 공명(MR) 신호를 검출하는 것에 기초한다. 예를 들어, 핵 자기 공명(nuclear magnetic resonance, NMR) 기술은 이미징되는 대상체 내의 원자(예를 들면, 인체의 조직 내의 원자)의 핵 스핀의 재배열 또는 이완 시에 여기된 원자의 핵으로부터 방출되는 MR 신호를 검출하는 것을 포함한다. 검출된 MR 신호는 이미지를 생성하기 위해 프로세싱될 수 있으며, 이는, 의료 응용 분야과 관련하여, 진단, 치료 및/또는 연구 목적으로 신체 내의 내부 구조 및/또는 생물학적 과정의 조사를 가능하게 한다.
MRI는 다른 모달리티들의 안전 문제 없이(예를 들면, 피험자를 이온화 방사선, 예를 들면, x 선에 노출시키거나 또는 방사성 물질을 신체에 유입시킬 필요 없이) 상대적으로 높은 해상도과 대비(contrast)를 갖는 비침습적 이미지를 생성할 수 있는 능력으로 인해 생물학적 이미징을 위한 매력적인 이미징 모달리티를 제공한다. 추가적으로, MRI는 연조직 대비를 제공하는 데 특히 아주 적합하며, 다른 이미징 모달리티들이 만족스럽게 이미징할 수 없는 대상물(subject matter)을 이미징하는 데 활용될 수 있다. 더욱이, MR 기술은 다른 모달리티들이 획득할 수 없는 구조 및/또는 생물학적 과정에 대한 정보를 캡처할 수 있다. 그렇지만, MRI에는, 주어진 이미징 응용 분야에 대해, 상대적으로 높은 장비 비용, 제한된 가용성 및/또는 임상 MRI 스캐너에 접근하는 데 있어서의 어려움 및/또는 이미지 획득 프로세스의 길이를 포함할 수 있는 많은 단점들이 있다.
임상 MRI에서의 추세는 스캔 시간, 이미지 해상도 및 이미지 대비 중 하나 이상을 개선시키기 위해 MRI 스캐너의 자기장 강도를 증가시키는 것이었으며, 이는 차례로 계속해서 비용을 끌어올린다. 설치된 MRI 스캐너의 대다수는 1.5 또는 3 테슬라(T)에서 동작하는데, 이는 주 자기장 B0의 자기장 강도를 지칭한다. 임상 MRI 스캐너에 대한 대략적인 비용 추정치는 테슬라당 대략 백만 달러이며, 이는 그러한 MRI 스캐너를 동작시키는 것과 관련된 상당한 운영, 서비스 및 유지보수 비용을 고려하고 있지 않다.
추가적으로, 종래의 고자기장(high-field) MRI 시스템은 전형적으로 대상체(예를 들면, 환자)가 이미징되고 있는 강력하고 균일한 정적 자기장(B0)을 생성하기 위해 대형 초전도 자석 및 관련 전자 장치를 필요로 한다. 전형적인 MRI 설비에서 자석, 전자 장치, 열 관리 시스템 및 제어 콘솔 영역을 위한 다수의 방을 포함하여 그러한 시스템의 크기는 상당하다. MRI 시스템의 크기와 비용은 일반적으로 이를 구입 및 유지 관리하기에 충분한 공간과 자원을 가지고 있는 병원 및 학술 연구 센터와 같은 시설들로 그의 사용을 제한한다. 고자기장 MRI 시스템의 높은 비용과 상당한 공간 요구사항은 MRI 스캐너의 제한된 가용성을 초래한다. 이에 따라, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, MRI 스캔이 유익할 것이지만, 위에서 논의된 제한 사항들 중 하나 이상으로 인해, 실용적이지 않거나 불가능한 임상 상황이 자주 있다.
일부 실시예들은 자기 공명 이미징(MRI) 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 장치를 포함하며, 이 장치는 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서; 및 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함한다. 이 방법은 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스를 명시하는 정보를 수신하는 단계; 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스 및 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 야기되는 MRI 시스템에서의 유도된 자화의 히스테리시스 모델에 기초하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및 보정된 펄스 시퀀스를 사용하여, 환자를 이미징하기 위한 하나 이상의 경사 펄스를 생성하도록 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들은 자기 공명 이미징(MRI) 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 방법을 포함하며, 이 방법은, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서를 사용하여: 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스를 명시하는 정보를 수신하는 단계; 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스 및 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 야기되는 MRI 시스템에서의 유도된 자화의 히스테리시스 모델에 기초하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및 보정된 펄스 시퀀스를 사용하여, 환자를 이미징하기 위한 하나 이상의 경사 펄스를 생성하도록 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들은, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하며, 이 방법은: 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스를 명시하는 정보를 수신하는 단계; 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스 및 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 야기되는 MRI 시스템에서의 유도된 자화의 히스테리시스 모델에 기초하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및 보정된 펄스 시퀀스를 사용하여, 환자를 이미징하기 위한 하나 이상의 경사 펄스를 생성하도록 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들은 적어도 하나의 경사 코일을 포함하는 자기 공명 이미징(MRI) 시스템에서 히스테리시스를 측정하는 방법을 포함하고, 이 방법은: 제1 복수의 펄스들을 포함하는 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계; MRI 시스템의 이미징 영역에 배치된 다중 요소 RF 프로브를 사용하여, MRI 시스템의 이미징 영역에서 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 제1 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 제1 펄스 시퀀스의 제1 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 측정된 제1 복수의 자기장 강도들에 기초하여 히스테리시스 모델의 파라미터들을 추정하는 단계; 및 히스테리시스 모델의 파라미터들을 저장하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들은, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 적어도 하나의 경사 코일을 포함하는 자기 공명 이미징(MRI) 시스템에서 히스테리시스를 측정하는 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하며, 이 방법은: 제1 복수의 펄스들을 포함하는 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계; MRI 시스템의 이미징 영역에 배치된 다중 요소 RF 프로브를 사용하여, MRI 시스템의 이미징 영역에서 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 제1 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 제1 펄스 시퀀스의 제1 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 측정된 제1 복수의 자기장 강도들에 기초하여 히스테리시스 모델의 파라미터들을 추정하는 단계; 및 히스테리시스 모델의 파라미터들을 저장하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들은 자기 공명 이미징(MRI) 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 장치를 포함하며, 이 장치는 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서 및, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함한다. 이 방법은: 제1 복수의 펄스들을 포함하는 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계; MRI 시스템의 이미징 영역에 배치된 다중 요소 RF 프로브를 사용하여, MRI 시스템의 이미징 영역에서 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 제1 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 제1 펄스 시퀀스의 제1 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 측정된 제1 복수의 자기장 강도들에 기초하여 히스테리시스 모델의 파라미터들을 추정하는 단계; 및 히스테리시스 모델의 파라미터들을 저장하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들은 자기 공명 이미징(MRI) 시스템에서 히스테리시스를 측정하기 위한 다중 요소 프로브를 포함하며, 다중 요소 프로브는: RF 송신 코일; 복수의 RF 수신 요소들; 및 복수의 액체 샘플들 - 각각의 액체 샘플은 복수의 RF 수신 요소들의 각자의 코일 내에 포함되어 있음 - 을 포함한다.
일부 실시예들은 적어도 하나의 전자석을 포함하는 자기 공명 이미징(MRI) 시스템에서 히스테리시스를 측정하는 방법을 포함하고, 이 방법은 다중 요소 프로브를 사용하여 MRI 시스템의 이미징 영역에서 자기장을 측정하는 단계를 포함한다. 다중 요소 프로브는: RF 송신 코일; 복수의 RF 수신 요소들; 및 복수의 액체 샘플들 - 각각의 액체 샘플은 복수의 RF 수신 요소들의 각자의 코일 내에 포함되어 있음 - 을 포함한다.
개시된 기술의 다양한 양태들 및 실시예들이 이하의 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 도면들이 반드시 일정한 축척으로 그려져 있는 것은 아님이 이해되어야 한다.
도 1은 자기 공명 이미징 시스템의 예시적인 컴포넌트들을 예시한다;
도 2a는 일부 실시예들에 따른, 복수의 영구 자석들을 포함하는 B0 자석을 예시한다;
도 2b는 도 2a에 예시된 B0 자석을, 부분적으로, 형성하는 영구 자석 링들의 예시적인 구성의 평면도를 예시한다;
도 3은 일부 실시예들에 따른, 복수의 영구 자석들을 포함하는 B0 자석을 예시한다;
도 4는 도 3에 예시된 B0 자석을, 부분적으로, 형성하는 영구 자석 링들의 예시적인 구성의 평면도를 예시한다;
도 5a 및 도 5b는 일부 실시예들에 따른, B0 자석에 대한 영구 자석 세그먼트들의 예시적인 링을 예시한다;
도 5c 및 도 5d는 일부 실시예들에 따른, 도 5e에 예시된 영구 자석 링을 형성하기 위해 사용될 수 있는 영구 자석 세그먼트들의 상이한 뷰들을 예시한다;
도 5e는 일부 실시예들에 따른, B0 자석에 대한 영구 자석 링을 예시한다;
도 5f 및 도 5g는 일부 실시예들에 따른, 도 5h에 예시된 영구 자석 링을 형성하기 위해 사용될 수 있는 영구 자석 세그먼트들의 상이한 뷰들을 예시한다;
도 5h는 일부 실시예들에 따른, B0 자석에 대한 영구 자석 링을 예시한다;
도 6a 및 도 6b는 일부 실시예들에 따른, 휴대용 저자기장(low-field) MRI 시스템을 예시한다;
도 7은 본 명세서에 설명된 기술의 일부 실시예들에 따른, 자기장을 생성하기 위해 코일을 통해 전류를 구동하기 위한 구동 회로를 도시한다;
도 8은 일부 실시예들에 따른, 컴퓨터 시스템을 예시한다;
도 9a는 일부 실시예들에 따른, 경사 펄스 시퀀스를 예시한다;
도 9b는 일부 실시예들에 따른, 측정된 히스테리시스 곡선을 예시한다;
도 10a는 일부 실시예들에 따른, 자성 입자의 히스테론 모델(hysteron model)을 예시한다;
도 10b는 일부 실시예들에 따른, 다수의 히스테론 모델들에 기초한 히스테리시스 효과의 Preisach 모델을 예시한다;
도 11a는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 시간 종속적인 인가된 자기장을 예시한다;
도 11b는 일부 실시예들에 따른, Preisach 모델의 적용을 예시한다;
도 11c는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 시간 종속적인 인가된 자기장을 예시한다;
도 11d는 일부 실시예들에 따른, Preisach 모델의 적용을 예시한다;
도 12는 일부 실시예들에 따른, 다수의 히스테론 모델들에 기초한 히스테리시스 효과의 Preisach 모델을 예시한다;
도 13a는 일부 실시예들에 따른, 다중 요소 프로브의 개략도를 예시한다;
도 13b는 일부 실시예들에 따른, 다중 요소 프로브의 수신 요소를 예시한다;
도 13c는 일부 실시예들에 따른, 다중 요소 프로브의 평면도이다;
도 13d는 일부 실시예들에 따른, 다중 요소 프로브의 사시도이다;
도 13e는 일부 실시예들에 따른, 다중 요소 프로브의 측면도이다;
도 13f는 일부 실시예들에 따른, 다중 요소 프로브의 단부도이다;
도 13g는 일부 실시예들에 따른, 다중 요소 프로브의 사시도이다;
도 13h는 일부 실시예들에 따른, 다중 요소 프로브의 사시도이다;
도 14는 일부 실시예들에 따른, MRI 시스템에 유도되는 히스테리시스 효과를 측정하는 방법을 예시한다;
도 15a는 일부 실시예들에 따른, MRI 시스템을 제어하는 데 사용되는 펄스 시퀀스의 일 부분을 예시한다;
도 15b는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 경사 크러시 진폭 시퀀스(gradient crush amplitude sequence)를 예시한다;
도 16은 일부 실시예들에 따른, 측정된 일정 및 경사 자기장 히스테리시스 효과를 예시한다;
도 17a는 일부 실시예들에 따른, 피팅된 가중치들을 갖는 히스테리시스 효과의 Preisach 모델을 예시한다;
도 17b는 일부 실시예들에 따른, 히스테리시스 대 경사 곡선을 예시한다;
도 17c는 일부 실시예들에 따른, 히스테리시스 대 시간 곡선을 예시한다;
도 18은 일부 실시예들에 따른, 자기 공명 이미징(MRI) 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 방법을 예시한다;
도 19a는 히스테리시스 효과를 보정하지 않은 MRI 시스템으로부터 기인하는 예시적인 MRI 이미지를 예시한다; 그리고
도 19b는 일부 실시예들에 따른, 히스테리시스 효과를 보정한 MRI 시스템으로부터 기인하는 예시적인 MRI 이미지를 예시한다.
MRI 스캐너 시장은 고자기장 시스템에 의해 압도적으로 좌우되고 있으며, 의료 또는 임상 MRI 응용 분야들에 대해 특히 그렇다. 위에서 논의된 바와 같이, 의료 이미징에서의 일반적인 추세는 점점 더 큰 자기장 강도를 가진 MRI 스캐너를 생산하는 것이었으며, 대다수의 임상 MRI 스캐너는 1.5T 또는 3T에서 동작하고, 연구 환경에서는 7T 및 9T의 더 높은 자기장 강도가 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "고자기장"은 일반적으로 임상 환경에서 현재 사용 중인 MRI 시스템, 보다 상세하게는, 1.5T 이상의 주 자기장(즉, B0 자기장)을 사용하여 동작하는 MRI 시스템을 지칭하지만, 0.5T와 1.5T 사이에서 동작하는 임상 시스템도 종종 "고자기장"으로서 특성화된다. 대략 0.2T 내지 0.5T의 자기장 강도는 "중간 자기장(mid-field)"으로서 특성화되었으며, 고자기장 영역(high-field regime)에서의 자기장 강도가 계속 증가함에 따라, 0.5T 내지 1T의 범위에 있는 자기장 강도도 중간 자기장으로서 특성화되었다. 대조적으로, "저자기장"은 일반적으로 대략 0.2T 이하의 B0 자기장을 사용하여 동작하는 MRI 시스템을 지칭하지만, 0.2T 내지 대략 0.3T의 B0 자기장을 갖는 시스템이 고자기장 영역의 상단(high end)에서의 증가된 자기장 강도의 결과로서 때때로 저자기장으로서 특성화되었다. 저자기장 영역 내에서, 0.1T 미만의 B0 자기장을 사용하여 동작하는 저자기장 MRI 시스템은 본 명세서에서 "초저자기장(very low-field)"이라고 지칭되고, 10mT 미만의 B0 자기장을 사용하여 동작하는 저자기장 MRI 시스템은 본 명세서에서 "극저자기장(ultra-low field)"이라고 지칭된다.
위에서 논의된 바와 같이, 종래의 MRI 시스템은 전문화된 시설을 필요로 한다. MRI 시스템이 동작하기 위해서는 전자파 차폐실(electromagnetically shielded room)이 필요하며, 방의 바닥은 구조적으로 보강되어야 한다. 고전력 전자 장치 및 스캔 기술자의 통제 구역을 위한 추가적인 방이 제공되어야 한다. 현장에 대한 보안 액세스도 제공되어야 한다. 추가적으로, 전자 장치에 전력을 제공하기 위해 전용 3상 전기 연결이 설치되어야 하며, 이는, 차례로, 냉각수 공급 장치(chilled water supply)에 의해 냉각되어야 하고, 추가적인 HVAC 용량이 제공되어야 한다. 이러한 현장 요구사항은 비용이 많이 들 뿐만 아니라, MRI 시스템이 배포될 수 있는 위치를 크게 제한한다. 종래의 임상 MRI 스캐너도 동작 및 유지 관리 둘 모두를 위해 상당한 전문 지식을 필요로 하다. 이러한 고도로 훈련된 기술자와 서비스 엔지니어는 MRI 시스템을 운영하는 것에 막대한 지속적인 운영 비용을 추가한다. 그 결과, 종래의 MRI는 엄청난 비용이 들고 접근성이 심각하게 제한되어, MRI가 언제 어디서나 필요할 때마다 광범위한 임상 이미징 솔루션을 제공할 수 있는 널리 이용 가능한 진단 도구가 되는 것을 방해한다. 환자는 미리 예정된 시간과 장소에서 제한된 수의 시설들 중 한 곳을 방문해야 하므로, MRI가 진단, 수술, 환자 모니터링 등을 보조하는 데 유일하게 효과적인 수많은 의료 응용 분야들에서 사용되는 것을 방해한다.
위에서 논의된 바와 같이, 고자기장 MRI 시스템들은 이러한 시스템의 크기, 중량, 전력 소비 및 차폐 요구사항을 수용하기 위해 특별히 개조된 시설을 필요로 한다. 예를 들어, 1.5T MRI 시스템은 전형적으로 중량이 4 내지 10톤이고 3T MRI 시스템은 전형적으로 중량이 8 내지 20톤이다. 추가적으로, 고자기장 MRI 시스템들은 일반적으로 상당한 양의 무겁고 값비싼 차폐를 필요로 한다. 많은 중간 자기장 스캐너들은 훨씬 더 무거우며, 부분적으로, 매우 큰 영구 자석 및/또는 요크의 사용으로 인해, 중량이 10 내지 20톤이다. 상업적으로 이용 가능한 저자기장 MRI 시스템들(예를 들면, 0.2T의 B0 자기장을 사용하여 동작함)은 또한 전형적으로, 차폐에서의 추가 톤수와 함께, B0 자기장을 생성하는 데 사용되는 대량의 강자성 재료로 인해 10톤 이상의 범위에 있다. 이러한 무거운 장비를 수용하기 위해, 방(전형적으로 30 내지 50 제곱미터의 최소 크기를 가짐)은 강화 바닥(예를 들면, 콘크리트 바닥)으로 건축되어야 하며, 전자기 방사가 MRI 시스템의 동작을 방해하는 것을 방지하기 위해 특별히 차폐되어야 한다. 따라서, 이용 가능한 임상 MRI 시스템은 움직일 수 없으며 병원 또는 시설 내에 대규모 전용 공간의 상당한 비용을 요구하고, 동작을 위한 공간을 준비하는 상당한 비용 외에도, 시스템의 운영 및 유지 관리에서의 전문 지식에 대한 추가의 지속적인 추가 비용을 필요로 한다.
추가적으로, 현재 이용 가능한 MRI 시스템은 전형적으로 많은 양의 전력을 소비한다. 예를 들어, 통상적인 1.5T 및 3T MRI 시스템은 전형적으로 동작 동안 20 내지 40kW의 전력을 소비하는 반면, 이용 가능한 0.5T 및 0.2T MRI 시스템은 통상적으로 5 내지 20kW를 소비한다. 본 명세서에서 전력 소비를 논의할 때, 달리 명시되지 않는 한, 관심 간격에 걸쳐 소비되는 평균 전력이 언급될 것이다. 예를 들어, 위에서 언급된 20 내지 40kW는 이미지 획득 과정 동안 종래의 MRI 시스템에 의해 소비되는 평균 전력을 나타내며, 이는 평균 전력 소비를 크게 초과하는 상대적으로 짧은 기간의 피크 전력 소비(예를 들면, 펄스 시퀀스의 상대적으로 짧은 기간에 걸쳐 경사 코일 및/또는 무선 주파수(RF) 코일이 펄싱될 때)를 포함할 수 있다. 피크(또는 큰) 전력 소비의 간격은 전형적으로 MRI 시스템 자체의 전력 저장 요소(예를 들면, 커패시터)를 통해 처리된다. 따라서, 평균 전력 소비가 일반적으로 디바이스를 동작시키는 데 필요한 전력 연결 유형을 결정하기 때문에, 평균 전력 소비가 더 관련성 있는 속성이다. 그에 따라, 이용 가능한 임상 MRI 시스템은 전용 전원도 가져야 하며, 전형적으로 MRI 시스템을 동작시키기 위해 그리드에 대한 전용 3상 연결을 필요로 한다. 이어서 3상 전력을 MRI 시스템에 의해 활용되는 단상 전력으로 변환시키기 위해 추가적인 전자 장치가 필요하다. 종래의 임상 MRI 시스템을 배포하는 것의 많은 물리적 요구사항들은 가용성이라는 상당한 문제를 야기하고 MRI가 활용될 수 있는 임상 응용 분야를 심각하게 제한한다.
그에 따라, 고자기장 MRI의 많은 요구사항들은 많은 상황들에서 설치를 터무니없이 비싸게 만들고, 그의 배포를 대규모 기관 병원 또는 전문화된 시설로 제한하며 일반적으로 그의 사용을 꽉 찬 일정의 예약으로 제한하여, 환자가 미리 일정을 잡은 시간에 전용 시설을 방문할 것을 필요로 한다. 따라서, 고자기장 MRI에 대한 많은 제한사항들은 MRI가 이미징 모달리티로서 충분히 활용되는 것을 방해한다. 위에서 언급된 고자기장 MRI의 단점들에도 불구하고, 보다 높은 자기장에서의 SNR이 크게 증가하는 매력은 업계를 임상 및 의료 MRI 응용 분야에서 사용하기 위한 점점 더 높은 자기장 강도로 계속 몰아가, MRI 스캐너의 비용과 복잡성을 더욱 증가시키고, 그의 가용성을 더욱 제한하며 용도가 광범위(general-purpose)하고/하거나 널리 이용 가능한(generally-available) 이미징 솔루션으로서의 그의 사용을 방해한다.
저자기장 영역(특히 초저자기장 영역)에서 생성되는 MR 신호의 낮은 SNR은 상대적으로 저비용, 저전력 및/또는 휴대용 MRI 시스템의 개발을 방해하였다. 종래의 "저자기장" MRI 시스템은 유용한 이미지를 달성하기 위해 전형적으로 저자기장 범위(예를 들면, 임상적으로 이용 가능한 저자기장 시스템은 대략 0.2T의 하단(floor)을 가짐)로서 특성화되는 것의 상단에서 동작한다. 고자기장 MRI 시스템보다는 다소 저렴하지만, 종래의 저자기장 MRI 시스템은 동일한 단점들을 많이 공유한다. 특히, 종래의 저자기장 MRI 시스템은 고정되어 움직일 수 없는 대형 설비이며, 상당한 전력을 소비하고(전용 3상 전력 연결을 필요로 함) 특별히 차폐된 방 및 큰 전용 공간을 필요로 한다. 저자기장 MRI의 과제는 유용한 이미지를 생성할 수 있는 상대적으로 저비용, 저전력 및/또는 휴대용 MRI 시스템의 개발을 방해하였다.
본 발명자들은 병원 및 연구 시설에 있는 현재의 MRI 설비를 넘어 다양한 환경에서 MRI 기술의 광범위한 배포 가능성을 개선시킬 수 있는 휴대용 저자기장, 저전력 및/또는 저비용 MRI 시스템을 가능하게 하는 기술을 개발하였다. 그 결과, MRI는 응급실, 소규모 진료소, 의사의 진료실, 이동 설비차(mobile unit), 현장 등에 배포될 수 있으며, 매우 다양한 이미징 절차 및 프로토콜을 수행하기 위해 환자에게로(예를 들면, 병상 옆으로) 옮겨질 수 있다. 일부 실시예들은 휴대 가능한 저비용, 저전력 MRI를 용이하게 하여 임상 환경에서 MRI의 가용성을 상당히 증가시키는 초저자기장 MRI 시스템(예를 들면, 0.1T, 50mT, 20mT 등)을 포함한다.
저자기장 영역에서의 임상 MRI 시스템을 개발하는 것에 대한 수많은 과제가 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 임상 MRI 시스템이라는 용어는 임상적으로 유용한 이미지를 생성하는 MRI 시스템을 말하며, 임상적으로 유용한 이미지란 특정 이미징 응용 분야가 주어진 경우 그의 의도된 목적을 위해 의사 또는 임상의에게 유용하기에 충분한 해상도 및 적절한 획득 시간을 갖는 이미지를 지칭한다. 이에 따라, 임상적으로 유용한 이미지의 해상도/획득 시간은 이미지를 획득하는 목적에 따라 달라진다. 저자기장 영역에서 임상적으로 유용한 이미지를 획득하는 데 있어서의 수많은 문제들 중에는 상대적으로 낮은 SNR이 있다. 상세하게는, SNR과 B0 자기장 강도 사이의 관계는 0.2T 초과의 자기장 강도에서 대략 B0 5/4 이고, 0.1T 미만의 자기장 강도에서 대략 B0 3/2이다. 이에 따라, 자기장 강도의 감소에 따라 SNR이 실질적으로 저하되며, 매우 낮은 자기장 강도에서는 SNR의 훨씬 더 상당한 저하가 경험된다. 자기장 강도를 감소시키는 것으로부터 기인하는 SNR의 이러한 상당한 저하는 초저 자기장 영역에서의 임상 MRI 시스템의 개발을 방해한 중요한 요인이다. 상세하게는, 매우 낮은 자기장 강도에서의 낮은 SNR이라는 과제는 초저 자기장 영역에서 동작하는 임상 MRI 시스템의 개발을 방해하였다. 그 결과, 임상 MRI 시스템은 대략 0.2T 범위 이상으로 제한되었으며, 이 시스템은 상당한 전력을 소비하는 크고 무거운(그리고 고가의) MRI 시스템이며 일반적으로 고정된 전용 공간(또는 차폐 텐트(shielded tent))과 전용 전원을 필요로 한다.
본 발명자들은 임상적으로 유용한 이미지를 생성할 수 있는 저자기장 및 초저자기장 MRI 시스템을 개발하기 위해 SNR이 증가되어야 함을 인식하고 이해하였다. (고자기장 시스템에서의 자기장의 강도에 비해 이러한 오류가 작기 때문에) 고자기장 MRI 시스템에서 종래에 무시되는 잡음 및 오류의 소스는 저자기장 MRI 시스템의 SNR을 감소시키고 결과적인 이미지의 품질에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 잡음 및 오류의 소스는 고자기장 MRI 시스템의 개발에서 해결되지 않은 문제를 야기하며, 가능한 최고의 SNR을 보장하기 위해 저자기장 MRI 시스템에서 이러한 문제를 해결하는 것이 중요하다.
본 발명자들은 강자성 재료에서의 유도된 자화로 인한 히스테리시스 효과가 SNR을 감소시키고/시키거나 저자기장 MRI 시스템에서의 이미징 오류를 야기한다는 것을 인식하였다. MRI 시스템 및 관련 주변 환경의 많은 컴포넌트들은 MRI 시스템의 하나 이상의 전자석에 의해 유도되는 자화에 민감한 강자성 재료로 형성되거나 이를 포함한다. 다양한 컴포넌트들의 강자성 재료가 자화될 때, 결과적인 자기장은, B0 자기장, 선형 경사 자기장 및 고차 항을 포함한, MRI 시스템의 이미징 영역에서의 자기장에 영향을 미친다. 고자기장 MRI 시스템에서는, 시스템의 다양한 컴포넌트들의 강자성 재료의 유도된 자화에 의해 생성된 자기장은 MRI 시스템의 자석의 고자기장 강도에 비해 이러한 자기장의 작은 크기로 인해 무시될 수 있다. 그렇지만, 저자기장 MRI 시스템에서는 SNR을 증가시키기 위해 히스테리시스 효과가 해결되어야 한다.
예를 들어, 저자기장 MRI 시스템은 강자성 요크에 의해 연결된 영구 자석 플레이트를 가진 자기 시스템을 포함할 수 있다(예를 들면, 아래의 도 2a 참조). 그러한 저자기장 MRI 시스템은 저자기장 MRI 시스템의 이미징 영역에서의 자기장을 경사지게 하는 데 사용되는 하나 이상의 경사 코일을 포함한다. 이미징 영역에서의 자기장이 시간의 함수로 변하도록 경사 코일에 의해 생성되는 자기장을 제어하기 위해 경사 펄스 시퀀스가 사용된다. 경사 코일(들)에 의해 생성되는 동적 자기장은 영구 자석 플레이트, 강자성 요크 및 강자성 재료로 제조된 MRI 시스템의 다른 컴포넌트들에 자화를 유도한다. 유도된 자화는 경사 코일(들)에 의해 생성되는 자기장 외에도 이미징 영역에 자기장을 생성하는 히스테리시스 효과이다. 결과적으로, 이미징 영역에 존재하는 실제 자기장은 경사 코일(들)에 의해 더 이상 정확하게 제어되지 않고, 그 대신에 경사 코일(들)에 의해 생성된 자기장과 유도된 자화에 의해 생성된 자기장(그리고 B0 자석과 같은, MRI 시스템의 다른 자석들에 의해 생성된 자기장)의 합이다. 이미징 영역에서의 자기장에 대한 정확한 제어가 없는 것은 SNR 및 결과적인 MRI 이미지의 품질을 감소시킨다.
저자기장 MRI 시스템에서 히스테리시스 효과로 인해 야기되는 오류를 감소시키는 한 가지 접근법은 이미징 루틴 동안 디가우싱 펄스(degaussing pulse)를 포함시키는 것이다. 그렇지만, 디가우싱 펄스의 추가는 이미징 루틴을 실행하는 데 걸리는 시간을 증가시키고/시키거나 추가의 경사 보정 로브(gradient correction lobe)를 필요로 하며, 이는 히스테리시스 효과에 대한 불완전한 보정을 제공한다. 본 발명자들은 추가적인 디가우싱 펄스를 추가하는 것에 의해 이미징 루틴의 지속기간을 증가시키지 않는, 히스테리시스 효과로부터 기인하는 이미징 오류를 감소시키기 위한 기술을 개발하였다.
본 발명자들은 환자를 이미징하기 위해 저자기장 MRI 시스템을 사용하기 전에 저자기장 MRI 시스템에서 유도되는 히스테리시스 효과가 측정될 수 있음을 인식하였다. 차례로, 측정은 히스테리시스 효과의 히스테리시스 모델을 생성하는 데 사용될 수 있으며, 이 히스테리시스 모델은 후속 이미징 동안 이러한 효과를 보상하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 히스테리시스 모델은 MRI 시스템의 이미징 영역에서 원하는 자기장 강도를 생성하도록 MRI 시스템의 전자석(예를 들면, 경사 코일)을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하기 위해 목표 펄스 시퀀스를 수정하는 데 사용될 수 있다. 전자석을 제어하는 데 사용되는 펄스 시퀀스를 결정할 때 히스테리시스 효과가 고려되기 때문에, 일부 실시예들에서, 원하는 자기장 강도는 MRI 시스템의 유도된 자화 및 보정된 펄스 시퀀스에 의해 제어되는 전자석에 의해 생성되는 자기장의 기여분을 반영할 수 있다.
그에 따라, 일부 실시예들에서, MRI 시스템의 하나 이상의 전자석을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하기 위해 히스테리시스 모델이 사용된다. 유도된 자화의 정확한 위치가 결정될 필요가 없다는 점에 유의한다. 예를 들어, 요크, 다른 자기 컴포넌트, 하우징, 전자 컴포넌트, 및/또는 MRI 시스템의 임의의 수의 다른 컴포넌트는 강자성 재료로 제조될 수 있고 히스테리시스 효과를 나타낼 수 있다. 각각의 컴포넌트와 연관된 유도된 자화의 양이 결정될 필요가 없다. 이미징 루틴 이전에 히스테리시스 효과를 측정하는 것에 의해, 측정 시에 존재하는 강자성 재료로부터의 유도된 자화가 히스테리시스 모델에 의해 집합적으로 고려될 수 있다. 그러한 기술들을 사용하여, 본 발명자들은 대략 15%의 SNR의 증가를 관찰하였다.
일부 실시예들에서, MRI 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 장치는 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서; 및, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하며, 이 방법은: 적어도 하나의 목표 경사 펄스 시퀀스를 수신하는 단계; 적어도 하나의 목표 경사 펄스 시퀀스 및 적어도 하나의 경사 코일에 대한 적어도 하나의 제어 설정의 이력에 기초하여 적어도 하나의 경사 코일을 구동하기 위한 보정된 경사 자기장 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및 보정된 경사 펄스 시퀀스를 사용하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, MRI 시스템은 강자성 요크를 포함하고, 히스테리시스 모델은 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 적어도 강자성 요크에 유도되는 히스테리시스 효과를 나타낸다.
일부 실시예들에서, 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 목표 펄스 시퀀스의 목표 경사 펄스 시퀀스 내의 펄스의 진폭을 조정하는 단계를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 RF 송신 코일을 제어하는 데 사용되는 보정된 송신 무선 주파수(RF) 펄스 시퀀스 및/또는 RF 수신 코일을 제어하는 데 사용되는 보정된 수신 RF 펄스 시퀀스를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 보정된 송신 RF 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 보정된 송신 RF 펄스 시퀀스의 송신 RF 펄스의 중심 주파수 또는 위상을 조정하는 단계를 포함할 수 있고; 보정된 수신 RF 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 보정된 수신 RF 펄스 시퀀스의 수신 RF 펄스의 중심 주파수 또는 위상을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명자들은 히스테리시스 효과를 측정하기 위해 다중 요소 프로브가 MRI 시스템 내에 배치될 수 있음을 추가로 인식하였다. 다중 요소 프로브는 MRI 시스템의 이미징 영역 내의 자기장을 측정하기 위한 다수의 수신 요소들을 포함한다. 측정치는 이어서 MRI 시스템에 유도되는 히스테리시스 효과의 모델을 결정하는 데 사용된다. MRI 시스템에 유도되는 히스테리시스 효과는 전자석에 인가되는 펄스 시퀀스의 이력에 의존한다. 그에 따라, 다수의 상이한 펄스 시퀀스들에 대해 유도된 자화로부터 기인하는 이미징 영역에서의 자기장이 측정될 수 있다.
일부 실시예들에서, MRI 시스템에서 히스테리시스를 측정하기 위한 다중 요소 프로브는: RF 송신 코일; 복수의 RF 수신 요소들; 및 복수의 액체 샘플들 - 각각의 액체 샘플은 복수의 RF 수신 요소들의 각자의 코일 내에 포함되어 있음 - 을 포함한다.
일부 실시예들은 적어도 하나의 전자석을 포함하는 자기 MRI 시스템에서 히스테리시스를 측정하는 방법을 포함하고, 이 방법은: 다중 요소 프로브를 사용하여 MRI 시스템의 이미징 영역에서 자기장을 측정하는 단계를 포함하고, 다중 요소 프로브는: RF 송신 코일; 복수의 RF 수신 요소들; 및 복수의 액체 또는 겔(gel) 샘플들 - 각각의 액체 또는 겔 샘플은 복수의 RF 수신 요소들의 각자의 코일 내에 포함되어 있음 - 을 포함한다.
일부 실시예들은 적어도 하나의 경사 코일을 포함하는 MRI 시스템에서 히스테리시스를 측정하는 방법을 포함하며, 이 방법은: 제1 복수의 펄스들을 포함하는 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계; MRI 시스템의 이미징 영역에 배치된 다중 요소 RF 프로브를 사용하여, MRI 시스템의 이미징 영역에서 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 제1 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 제1 펄스 시퀀스의 제1 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 측정된 제1 복수의 자기장 강도들에 기초하여 히스테리시스 모델의 파라미터들을 추정하는 단계; 및 히스테리시스 모델의 파라미터들을 저장하는 단계를 포함한다.
도 1은 MRI 시스템(100)의 전형적인 컴포넌트의 블록 다이어그램이다. 도 1의 예시적인 예에서, MRI 시스템(100)은 컴퓨팅 디바이스(104), 제어기(106), 펄스 시퀀스들 저장 디바이스(108), 전력 관리 시스템(110), 및 자기 컴포넌트(120)를 포함한다. 시스템(100)이 예시적이며 MRI 시스템이 도 1에 예시된 컴포넌트에 추가하여 또는 그 대신에 임의의 적합한 유형의 하나 이상의 다른 컴포넌트를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 그렇지만, MRI 시스템은 일반적으로 이러한 상위 레벨 컴포넌트를 포함하지만, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 특정 MRI 시스템에 대한 이러한 컴포넌트의 구현은 크게 상이할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자기 컴포넌트(120)는 B0 자석(122), 심 코일들(shim coils)(124), RF 송신 및 수신 코일들(126), 및 경사 코일들(128)을 포함한다. 자석(122)은 주 자기장 B0을 생성하는 데 사용될 수 있다. 자석(122)은 원하는 주 자기장 B0을 생성할 수 있는 임의의 적합한 유형 또는 조합의 자기 컴포넌트일 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 고자기장 영역에서, B0 자석은 일반적으로 솔레노이드 기하형태로 제공되는 초전도 재료를 사용하여 전형적으로 형성되며, B0 자석을 초전도 상태로 유지하기 위해 극저온 냉각 시스템을 필요로 한다. 따라서, 고자기장 B0 자석은 비싸고 복잡하며 많은 양의 전력을 소비하고(예를 들면, 극저온 냉각 시스템은 B0 자석을 초전도 상태에 유지하는 데 필요한 극도로 낮은 온도를 유지하기 위해 상당한 전력을 필요로 함), 큰 전용 공간 및 전문화된 전용 전력 연결(예를 들면, 전력 그리드에 대한 전용 3상 전력 연결)을 필요로 한다. 종래의 저자기장 B0 자석(예를 들면, 0.2T에서 동작하는 B0 자석)은 또한 종종 초전도 재료를 사용하여 구현되며 이러한 동일한 일반 요구사항을 갖는다. 다른 종래의 저자기장 B0 자석은 영구 자석을 사용하여 구현되며, 이 영구 자석은, 보다 낮은 자기장 강도에서 유용한 이미지를 획득할 수 없기 때문에 종래의 저자기장 시스템이 제한되는 자기장 강도(예를 들면, 0.2T 내지 0.3T)를 생성하기 위해, 중량이 5 내지 20톤에 달하는 매우 큰 자석이어야 한다. 따라서, 종래의 MRI 시스템의 B0 자석만으로는 휴대성(portability)과 가격 적정성(affordability) 둘 모두를 방해한다.
경사 코일들(128)은 경사 자기장을 제공하도록 배열될 수 있고, 예를 들어, 3개의 실질적으로 직교하는 방향(X, Y, Z)에서 B0 자기장에 경사를 생성하도록 배열될 수 있다. 경사 코일들(128)은 주파수 또는 위상의 함수로서 수신된 MR 신호의 공간적 위치를 인코딩하기 위해 B0 자기장(자석(122) 및/또는 심 코일들(124)에 의해 생성된 B0 자기장)을 체계적으로 변화시키는 것에 의해 방출된 MR 신호를 인코딩하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 경사 코일들(128)은 특정 방향을 따라 공간 위치의 선형 함수로서 주파수 또는 위상을 변화시키도록 구성될 수 있지만, 비선형 경사 코일을 사용하는 것에 의해 더 복잡한 공간 인코딩 프로파일이 또한 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 경사 코일은 해당 방향에서 주파수 인코딩을 수행하기 위해 제1(X) 방향에서의 B0 자기장을 선택적으로 변화시키도록 구성될 수 있고, 제2 경사 코일은 위상 인코딩을 수행하기 위해 제1 방향에 실질적으로 직교하는 제2(Y) 방향에서의 B0 자기장을 선택적으로 변화시키도록 구성될 수 있으며, 제3 경사 코일은 체적 이미징 응용 분야를 위한 슬라이스 선택을 가능하게 하기 위해 제1 방향 및 제2 방향에 실질적으로 직교하는 제3(Z) 방향에서의 B0 자기장을 선택적으로 변화시키도록 구성될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 종래의 경사 코일은 또한 상당한 전력을 소비하고, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 전형적으로 크고 값비싼 경사 전원에 의해 동작된다.
MRI는 방출된 MR 신호를 송신 및 수신 코일(종종 무선 주파수 코일이라고 지칭됨)을, 제각기, 사용하여 여기 및 검출하는 것에 의해 수행된다. 송신/수신 코일은 송신 및 수신을 위한 별개의 코일, 송신 및/또는 수신을 위한 다수의 코일, 또는 송신 및 수신을 위한 동일한 코일을 포함할 수 있다. 따라서, 송신/수신 컴포넌트는 송신을 위한 하나 이상의 코일, 수신을 위한 하나 이상의 코일 및/또는 송신 및 수신을 위한 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 송신/수신 코일은, MRI 시스템의 송신 및 수신 자기 컴포넌트에 대한 다양한 구성을 일반적으로 지칭하기 위해, Tx/Rx 코일이라고도 종종 지칭된다. 이러한 용어들은 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다. 도 1에서, RF 송신 및 수신 코일들(126)은 진동 자기장 B1을 유도하기 위한 RF 펄스를 생성하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 송신 코일을 포함한다. 송신 코일(들)은 임의의 적합한 유형의 RF 펄스를 생성하도록 구성될 수 있다.
전력 관리 시스템(110)은 저자기장 MRI 시스템(100)의 하나 이상의 컴포넌트에 동작 전력을 제공하기 위한 전자 장치를 포함한다. 예를 들어, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 전력 관리 시스템(110)은 하나 이상의 전력 공급 장치, 경사 전력 컴포넌트, 송신 코일 컴포넌트, 및/또는 MRI 시스템(100)의 컴포넌트에 전력을 공급하고 동작시키기 위해 적합한 동작 전력을 제공하는 데 필요한 임의의 다른 적합한 전력 전자 장치를 포함할 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 전력 관리 시스템(110)은 전력 공급 장치(112), 전력 컴포넌트(들)(114), 송신 및 수신 스위치(116), 및 열 관리 컴포넌트(118)(예를 들면, 초전도 자석을 위한 극저온 냉각 장비)를 포함한다. 전력 공급 장치(112)는 MRI 시스템(100)의 자기 컴포넌트(120)에 동작 전력을 제공하기 위한 전자 장치를 포함한다. 예를 들어, 전력 공급 장치(112)는 저자기장 MRI 시스템을 위한 주 자기장을 생성하기 위해 하나 이상의 B0 코일(예를 들면, B0 자석(122))에 동작 전력을 제공하는 전자 장치를 포함할 수 있다. 송신/수신 스위치(116)는 RF 송신 코일 또는 RF 수신 코일이 동작되고 있는지를 선택하기 위해 사용될 수 있다.
전력 컴포넌트(들)(114)는 하나 이상의 RF 수신 코일(예를 들면, 코일들(126))에 의해 검출되는 MR 신호를 증폭하는 하나 이상의 RF 수신(Rx) 전치 증폭기, 하나 이상의 RF 송신 코일(예를 들면, 코일들(126))에 전력을 제공하도록 구성된 하나 이상의 RF 송신(Tx) 전력 컴포넌트, 하나 이상의 경사 코일(예를 들면, 경사 코일들(128))에 전력을 제공하도록 구성된 하나 이상의 경사 전력 컴포넌트, 및 하나 이상의 심 코일(예를 들면, 심 코일들(124))에 전력을 제공하도록 구성된 하나 이상의 심 전력 컴포넌트를 포함할 수 있다.
종래의 MRI 시스템에서, 전력 컴포넌트는 크고 비싸며 상당한 전력을 소비한다. 전형적으로, 전력 전자 장치는 MRI 스캐너 자체와 별도의 방을 점유한다. 전력 전자 장치는 상당한 공간을 필요로 할 뿐만 아니라, 상당한 전력을 소비하고 벽 장착형 랙(wall mounted rack)이 지지되어야 하는 고가의 복잡한 디바이스이다. 따라서, 종래의 MRI 시스템의 전력 전자 장치는 MRI의 휴대성과 가격 적정성도 방해한다.
도 1에 예시된 바와 같이, MRI 시스템(100)은 전력 관리 시스템(110)으로 지시사항을 송신하고 그로부터 정보를 수신하기 위한 제어 전자 장치를 갖는 제어기(106)(콘솔이라고도 지칭됨)를 포함한다. 제어기(106)는, 원하는 순서로 자기 컴포넌트(120)를 동작시키기 위해 전력 관리 시스템(110)으로 송신되는 지시사항(예를 들면, RF 송신 및 수신 코일들(126)을 동작시키기 위한 파라미터, 경사 코일들(128)을 동작시키기 위한 파라미터 등)을 결정하는 데 사용되는, 하나 이상의 펄스 시퀀스를 구현하도록 구성된다. 도 1에 예시된 바와 같이, 제어기(106)는 또한 수신된 MR 데이터를 프로세싱하도록 프로그래밍된 컴퓨팅 디바이스(104)와 상호작용한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(104)는 임의의 적합한 이미지 재구성 프로세스(들)를 사용하여 하나 이상의 MR 이미지를 생성하기 위해 수신된 MR 데이터를 프로세싱할 수 있다. 제어기(106)는 컴퓨팅 디바이스에 의한 데이터의 프로세싱을 위해 하나 이상의 펄스 시퀀스에 관한 정보를 컴퓨팅 디바이스(104)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어기(106)는 하나 이상의 펄스 시퀀스에 관한 정보를 컴퓨팅 디바이스(104)에 제공할 수 있고, 컴퓨팅 디바이스는 제공된 정보에, 적어도 부분적으로, 기초하여 이미지 재구성 프로세스를 수행할 수 있다. 종래의 MRI 시스템에서, 컴퓨팅 디바이스(104)는 전형적으로 MR 데이터에 대한 계산 비용이 많이 드는 프로세싱을 상대적으로 빠르게 수행하도록 구성된 하나 이상의 고성능 워크스테이션을 포함한다. 그러한 컴퓨팅 디바이스는 그 자체로 상대적으로 고가의 장비이다.
일부 실시예들에서, 제어기(106)는 컴퓨터 하드웨어 프로세서(도시되지 않음) 및, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 하나 이상의 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이 방법은 MRI 시스템(100)을 제어하는 데 사용할 펄스 시퀀스를 결정하는 방법을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이 방법은 MRI 시스템(100)에 유도되는 히스테리시스 효과를 측정하고/하거나 MRI 시스템(100)과 연관된 히스테리시스 모델을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(106)는 하나 이상의 펄스 시퀀스 각각에 대한 정보를 저장하는 펄스 시퀀스들 저장 디바이스(108)로부터 펄스 시퀀스에 관한 정보를 획득하는 것에 의해 펄스 시퀀스를 구현하도록 구성될 수 있다. 특정 펄스 시퀀스에 대한 펄스 시퀀스들 저장 디바이스(108)에 의해 저장된 정보는 제어기(106)가 특정 펄스 시퀀스를 구현할 수 있게 하는 임의의 적합한 정보일 수 있다. 예를 들어, 펄스 시퀀스에 대한 펄스 시퀀스들 저장 디바이스(108)에 저장된 정보는 펄스 시퀀스에 따라 자기 컴포넌트(120)를 동작시키기 위한 하나 이상의 파라미터(예를 들면, RF 송신 및 수신 코일들(126)을 동작시키기 위한 파라미터, 경사 코일들(128)을 동작시키기 위한 파라미터 등), 펄스 시퀀스에 따라 전력 시스템(110)을 동작시키기 위한 하나 이상의 파라미터, 제어기(106)에 의해 실행될 때, 제어기(106)로 하여금 펄스 시퀀스에 따라 동작하도록 MRI 시스템(100B)을 제어하게 하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램, 및/또는 임의의 다른 적합한 정보를 포함할 수 있다. 펄스 시퀀스들 저장 디바이스(108)에 저장된 정보는 하나 이상의 비일시적 저장 매체에 저장될 수 있다.
일부 실시예들에서, 펄스 시퀀스들 저장 디바이스(108)는 또한 MRI 시스템(100)에 유도되는 측정된 히스테리시스에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 측정 데이터 자체가 저장될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 히스테리시스 모델이 펄스 시퀀스들 저장 디바이스(108)에 저장될 수 있다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 히스테리시스에 관한 정보는 펄스 시퀀스들 저장 디바이스(108)와 별도의 저장 디바이스에 저장될 수 있다.
전술한 것으로부터 이해되는 바와 같이, (고자기장, 중간 자기장 및 저자기장 시스템을 포함한) 현재 이용 가능한 임상 MRI 시스템은 상당한 전용의 특별히 설계된 공간은 물론 전용 전력 연결을 필요로 하는 크고 고가인 고정 설비이다. 본 발명자들은 저비용, 저전력 및/또는 휴대 가능하고 MRI의 가용성 및 적용 가능성을 상당히 증가시킨, 초저자기장을 포함한, 저자기장 MRI 시스템을 개발하였다. 일부 실시예들에 따르면, 휴대용 MRI 시스템이 제공되어, MRI 시스템이 환자에게로 옮겨져 필요한 위치에서 활용될 수 있게 한다.
위에서 논의된 바와 같이, 일부 실시예들은 휴대용 MRI 시스템을 포함하여, MRI 디바이스가 필요한 위치(예를 들면, 응급실 및 수술실, 1차 의료 기관, 신생아 집중 치료실, 전문 부서, 응급 및 이동 운송 차량 및 현장)로 이동될 수 있게 한다. 크기, 중량, 전력 소비 및 상대적으로 제어되지 않는 전자기 잡음 환경에서(예를 들면, 특별히 차폐된 방 외부에서) 동작하는 능력을 포함하여, 휴대용 MRI 시스템의 개발에 직면한 수많은 과제들이 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 현재 이용 가능한 임상 MRI 시스템은 대략 4 내지 20톤의 범위이다. 따라서, 현재 이용 가능한 임상 MRI 시스템은, 현재 이용 가능한 시스템이 또한, MRI 스캐너를 수용하기 위한 특별히 차폐된 방과 전력 전자 장치 및 기술자 통제 구역을, 제각기, 수용하기 위한 추가적인 방을 포함한, 상당한 전용 공간을 필요로 한다는 사실은 차치하고라도, 이미징 디바이스 자체의 순전한 크기와 중량으로 인해 휴대 가능하지 않다. 본 발명자들은 MRI 시스템이 원하는 위치로 운송될 수 있게 하기 위해 적합한 중량과 크기의 MRI 시스템을 개발하였으며, 그의 일부 예들이 아래에서 더 상세히 논의된다.
휴대성의 추가의 양태는 매우 다양한 위치와 환경에서 MRI 시스템을 동작시킬 수 있는 능력을 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, 현재 이용 가능한 임상 MRI 스캐너는 디바이스의 올바른 동작을 가능하게 하기 위해 특별히 차폐된 방에 위치될 필요가 있으며 현재 이용 가능한 임상 MRI 스캐너의 비용, 가용성 부족 및 비휴대성에 기여하는 이유들(많은 이유들) 중 하나이다. 따라서, 특별히 차폐된 방 밖에서 동작하기 위해 그리고, 보다 상세하게는, 일반적으로 휴대 가능하거나, 카트로 운반 가능한(cartable) 또는 다른 방식으로 운송 가능한 MRI를 가능하게 하기 위해, MRI 시스템은 다양한 잡음 환경에서 동작할 수 있어야 한다. 본 발명자들은 MRI 시스템이 특별히 차폐된 방 밖에서 동작될 수 있게 하는 잡음 억제 기술을 개발하여, 휴대 가능/운송 가능한 MRI는 물론 특별히 차폐된 방을 필요로 하지 않는 고정식 MRI 설비 둘 모두를 용이하게 한다. 잡음 억제 기술이 특별히 차폐된 방 밖에서의 동작을 가능하게 하지만, 이러한 기술은 또한 차폐된 환경, 예를 들면, 보다 저렴하고 느슨한 또는 임시 차폐 환경에서 잡음 억제를 수행하는 데 사용될 수 있으며, 따라서 양태들이 이 점에서 제한되지 않기 때문에, 제한된 차폐를 갖춘 구역과 관련하여 사용될 수 있다.
휴대성의 추가의 양태는 MRI 시스템의 전력 소비를 포함한다. 또한 위에서 논의된 바와 같이, 현재의 임상 MRI 시스템은 많은 양의 전력을 소비하며(예를 들면, 동작 동안의 평균 전력 소비가 20kW 내지 40kW 범위임), 따라서 전용 전력 연결(예를 들면, 필요한 전력을 제공할 수 있는 그리드에 대한 전용 3상 전원 연결)을 필요로 한다. 전용 전력 연결의 요구사항은 적절한 전력 연결을 특별히 갖춘 고가의 전용실 이외의 다양한 위치에서 MRI 시스템을 동작시키는 것에 대한 추가의 장애물이다. 본 발명자들은 표준 벽면 콘센트(예를 들면, 미국에서의 120V/20A 연결) 또는 일반 대형 가전 콘센트(예를 들면, 220 내지 240V/30A)와 같은, 간선 전기(mains electricity)를 사용하여 동작할 수 있는 저전력 MRI 시스템을 개발하여, 디바이스를 일반 전력 콘센트가 제공되는 모든 곳에서 동작될 수 있게 하였다. "벽에 플러그를 꽂을 수 있는" 능력은 3상 전력 연결과 같은 특별한 전용 전력을 필요로 하지 않으면서 휴대 가능/운송 가능한 MRI는 물론 고정식 MRI 시스템 설치 둘 모두를 용이하게 한다.
위에서 논의된 바와 같이, 종래의 MRI 시스템의 크기, 비용 및 전력 소비에 대한 중요한 원인 제공자는 MRI 시스템의 자기 컴포넌트에 전력을 공급하기 위한 전력 전자 장치이다. 종래의 MRI 시스템을 위한 전력 전자 장치는 종종 별도의 방을 필요로 하고 비용이 많이 들며 대응하는 자기 컴포넌트를 동작시키는 데 상당한 전력을 소비한다. 상세하게는, 경사 코일 및 경사 코일만을 냉각시키는 데 활용되는 열 관리 시스템은 일반적으로 전용 전력 연결을 필요로 하며 표준 벽면 콘센트로부터의 동작을 방해한다. 본 발명자들은, 일부 실시예들에 따라, MRI 시스템의 자기 컴포넌트와 동일한 휴대 가능하거나, 카트로 운반 가능하거나 또는 다른 방식으로 운송 가능한 장치에 수용될 수 있는 MRI 시스템의 경사 코일에 전력을 공급할 수 있는 저전력, 저잡음 경사 전원을 개발하였다. 일부 실시예들에 따르면, MRI 시스템의 경사 코일에 전력을 공급하기 위한 전력 전자 장치는 시스템이 유휴일 때 50 W 미만을 소비하고 MRI 시스템이 동작 중일 때(즉, 이미지 획득 동안) 100 내지 200 W를 소비한다. 본 발명자들은 모두가 휴대용 MRI 스캐너의 풋프린트 내에 들어맞는 휴대용 저자기장 MRI 시스템을 동작시키기 위한 전력 전자 장치(예를 들면, 저전력, 저잡음 전력 전자 장치)를 개발하였다. 일부 실시예들에 따르면, 혁신적인 기계적 설계는 시스템이 필요하게 되는 다양한 임상 환경의 범위 내에서 조작 가능한 MRI 스캐너의 개발을 가능하게 하였다.
저전력, 저비용 및/또는 휴대용 MRI 시스템을 개발하는 것의 핵심은 B0 자석의 자기장 강도의 감소이며, 이는 크기, 중량, 비용 및 전력 소비의 감소를 용이하게 할 수 있다. 그렇지만, 위에서 논의된 바와 같이, 자기장 강도를 감소시키는 것은 대응하는 상당한 SNR 감소를 갖는다. 이러한 상당한 SNR 감소는 임상 MRI 시스템이 대략 0.2T의 현재 하단 아래로 자기장 강도를 감소시키는 것을 방해하였으며, 이 시스템은 전문화된 전용 공간을 필요로 하는 크고 무거우며 값비싼 고정 설비인 채로 남아 있다. 0.1T와 0.2T 사이에서 동작하는 일부 시스템이 개발되었지만, 이러한 시스템은 종종 손, 팔 또는 무릎과 같은 사지를 스캔하기 위한 전문화된 디바이스이다. 본 발명자들은 임상적으로 유용한 이미지를 획득할 수 있는, 저자기장 및 초저자기장에서 동작하는 MRI 시스템을 개발하였다. 일부 실시예들은 MR 신호를 생성하는 데 고도로 효율적인 펄스 시퀀스를 포함하고/하거나 일부 실시예들은 방출된 MR 신호를 검출하기 위한 최적화된 수신 코일을 포함하며, 그 예들이 아래에서 더 상세히 논의된다. MRI 시스템에 유도되는 히스테리시스 효과를 측정 및 모델링하고 뒤이어서 히스테리시스 모델을 사용하여 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 것은, 위에서 그리고 아래에서 더욱 상세히 논의된 바와 같이, 유도된 자기장에 의해 야기되는 이미징 영역에서의 자기장의 변동으로부터 기인하는 이미징 오류의 감소를 용이하게 한다.
일부 실시예들에 따르면, 본 발명자들에 의해 개발된 설계는 또한 MRI 스캐너를 운영 및 유지 관리하는 비용 및 복잡성을 감소시킨다. 예를 들어, 종래의 임상 MRI 시스템은 운영 및 유지 관리 둘 모두에 상당한 전문 지식을 필요로 하며, 이러한 시스템의 상당한 지속적인 비용을 결과한다. 본 발명자들은 최소한의 훈련을 받거나 훈련을 받지 않은 인원이 시스템을 운영 및/또는 유지 관리할 수 있게 하는 사용하기 쉬운 MRI 시스템을 개발하였다. 일부 실시예들에 따르면, 자동화된 설정 프로세스는 MRI 스캐너가 동작을 위한 준비를 하기 위해 그의 환경을 자동으로 프로빙하고 그에 적응하는 것을 가능하게 한다. 네트워크 연결성은 원하는 스캐닝 프로토콜을 자동으로 실행하도록 구성된 사용하기 쉬운 인터페이스를 가진 태블릿, 노트패드 또는 스마트 폰과 같은 모바일 디바이스로부터 MRI 시스템이 동작될 수 있게 한다. 획득된 이미지는 데이터 공유, 원격 의료 및/또는 딥 러닝을 위해 보안 클라우드 서버로 즉시 전송된다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 사용하기 쉬운 다중 요소 프로브가 MRI 시스템에 유도되는 히스테리시스 효과를 측정하는 데 사용된다. 자동화된 측정 프로세스는 MRI 시스템이 MRI 시스템에 대한 히스테리시스 모델을 자동으로 측정하고 결정할 수 있게 한다. 더욱이, MRI 시스템의 강자성 컴포넌트의 유도된 자화로부터 기인하는 오류를 감소시키기 위해 특별한 전문 지식이 필요하지 않도록, 보정된 펄스 시퀀스의 결정이 자동화된다.
이하는 저비용, 저전력 및/또는 휴대용 저자기장 MRI에 관련된 다양한 개념 및 그의 실시예에 대한 보다 상세한 설명이다. 본 명세서에 기술된 실시예들이 다양한 방식들 중 임의의 것으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 특정 구현들의 예들은 예시 목적으로만 아래에 제공된다. 본 명세서에 설명된 기술의 양태들이 이 점에서 제한되지 않기 때문에, 제공된 실시예들 및 특징들/능력들이 개별적으로, 모두 함께, 또는 2개 이상의 임의의 조합으로 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
고자기장 MRI의 고비용, 크기, 중량 및 전력 소비에 대한 중요한 원인 제공자는 B0 자석에 전력을 공급하고 그의 열 관리를 수행하는 데 필요한 장치와 함께 B0 자석 자체이다. 상세하게는, 고자기장 MRI의 특징지우는 자기장 강도를 생성하기 위해, B0 자석은 전형적으로 와이어를 초전도 상태로 유지하기 위해 극저온 냉각 시스템을 필요로 하는 초전도 와이어를 사용하여 솔레노이드 기하형태로 구성된 전자석으로서 구현된다. 초전도 재료 자체가 고가일 뿐만 아니라, 초전도 상태를 유지하기 위한 극저온 장비도 고가이고 복잡하다.
본 발명자들은 저자기장 콘텍스트가 고자기장 영역에서의 B0 자석 설계를 실현 가능하지 않게 할 수 있음을 인식하였다. 예를 들어, 적어도 부분적으로 보다 낮은 자기장 강도로 인해, 초전도 재료 및 대응하는 극저온 냉각 시스템이 제거될 수 있다. 부분적으로 낮은 자기장 강도로 인해, 비초전도 재료(예를 들면, 구리)를 사용하여 구성된 B0 전자석은 저자기장 영역에서 이용될 수 있다. 그렇지만, 그러한 전자석은 여전히 동작 동안 상대적으로 많은 양의 전력을 소비할 수 있다. 예를 들어, 0.2T 이상의 자기장을 생성하기 위해 구리 도체를 사용하는 전자석을 동작시키는 것은 전용 또는 전문화된 전력 연결(예를 들면, 전용 3상 전력 연결)을 필요로 한다. 본 발명자들은 간선 전기(즉, 표준 벽면 전력)을 사용하여 동작될 수 있는 MRI 시스템을 개발하여, 표준 벽면 콘센트(예를 들면, 미국에서의 120V/20A 연결) 또는 일반 대형 가전 콘센트(예를 들면, 220 내지 240V/30A)와 같은, 일반 전력 연결을 갖는 임의의 위치에서 MRI 시스템이 전력을 공급받을 수 있게 하였다. 따라서, 저전력 MRI 시스템은 휴대성과 가용성을 용이하게 하여, 필요한 위치에서 MRI 시스템이 동작될 수 있게 하며(예를 들면, 그 반대로 MRI 시스템이 환자에게로 옮겨질 수 있음), 그 예들이 아래에서 더욱 상세히 논의된다. 추가적으로, 표준 벽면 전력으로 동작하는 것은 3상 전력을 단상 전력으로 변환하고 그리드로부터 직접 제공되는 전력을 평활화하는 데 종래에 필요했던 전자 장치를 제거한다. 그 대신에, MRI 시스템의 컴포넌트에 전력을 공급하기 위해 벽면 전력이 직접 DC로 변환되어 분배될 수 있다.
도 2a는 일부 실시예들에 따른, 영구 B0 자석을 예시한다. 상세하게는, B0 자석(200)은 이중 평면 기하형태로 배열된 영구 자석들(210a 및 210b)과 영구 자석들(210a 및 210b) 사이의 플럭스 밀도를 증가시키기 위해 영구 자석에 의해 생성되는 전자기 플럭스를 캡처하고 플럭스를 대향하는 영구 자석으로 전달하는 요크(220)에 의해 형성된다. 영구 자석들(210a, 210b) 각각은 복수의 동심원 영구 자석들로 형성된다. 상세하게는, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 영구 자석(210b)은 영구 자석들의 외부 링(214a), 영구 자석들의 중간 링(214b), 영구 자석들의 내부 링(214c) 및 중심에 있는 영구 자석 디스크(214d)를 포함한다. 영구 자석(210a)은 영구 자석(210b)과 동일한 영구 자석 요소 세트를 포함할 수 있다.
사용되는 영구 자석 재료는 시스템의 설계 요구사항에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 따르면, 영구 자석들(또는 그의 일부 부분)은 NdFeB로 제조될 수 있으며, 이는 일단 자화되면 재료의 단위 체적당 상대적으로 높은 자기장을 갖는 자기장을 생성한다. 일부 실시예들에 따르면, SmCo 재료는 영구 자석 또는 그의 일부 부분을 형성하는 데 사용된다. NdFeB가 보다 높은 자기장 강도를 생성하는(그리고 일반적으로 SmCo보다 저렴한) 반면, SmCo는 보다 적은 열 드리프트를 나타내고, 따라서 온도 변동에 불구하고 보다 안정적인 자기장을 제공한다. 양태들이 이 점에서 제한되지 않기 때문에, 다른 유형의 영구 자석 재료(들)도 사용될 수 있다. 일반적으로, 활용되는 영구 자석 재료의 유형 또는 유형들은, 적어도 부분적으로, 주어진 B0 자석 구현의 자기장 강도, 온도 안정성, 중량, 비용 및/또는 사용 용이성 요구사항들에 의존할 것이다.
영구 자석 링은 영구 자석들(210a 및 210b) 사이의 중앙 영역(시야)에서 원하는 강도의 균질한 자기장을 생성하도록 크기가 정해지고 배열된다. 도 2a에 예시된 예시적인 실시예에서, 각각의 영구 자석 링은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 각각의 세그먼트는 각자의 링을 형성하기 위해 반경 방향으로 적층되고 주변부 둘레에 서로 인접하여 위치되는 복수의 블록들을 사용하여 형성된다. 본 발명자들은, 각각의 영구 자석의 (링에 접하는 방향에서의) 폭을 변화시키는 것에 의해, 보다 적은 재료를 사용하면서 유용한 공간의 보다 적은 낭비가 달성될 수 있다는 것을 인식하였다. 예를 들어, 유용한 자기장을 생성하지 않는 스택들 사이의 공간이, 예를 들어, 블록의 반경 방향 위치의 함수로서 블록의 폭을 변화시키는 것에 의해 감소될 수 있어, 보다 가까운 피팅이 낭비된 공간을 감소시키고 주어진 공간에 생성될 수 있는 자기장의 양을 최대화하는 것을 가능하게 한다. 블록의 치수는 또한, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 원하는 강도 및 균질성의 자기장의 생성을 용이하게 하기 위해 임의의 원하는 방식으로 변화될 수 있다.
B0 자석(200)은 영구 자석들(210a 및 210b) 사이의 플럭스 밀도를 증가시켜 B0 자석의 시야 내의 자기장 강도를 증가시키기 위해 영구 자석들(210a 및 210b)에 의해 생성되는 자기 플럭스를 캡처하고 이를 B0 자석의 대향 측면으로 안내하도록 구성 및 배열된 요크(220)를 더 포함한다. 자기 플럭스를 캡처하고 이를 영구 자석들(210a, 210b) 사이의 영역으로 안내하는 것에 의해, 원하는 자기장 강도를 달성하는 데 보다 적은 영구 자석 재료가 사용될 수 있으며, 따라서 B0 자석의 크기, 중량 및 비용을 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 주어진 영구 자석에 대해, 자기장 강도가 증가될 수 있고, 따라서 증가된 양의 영구 자석 재료를 사용할 필요 없이 시스템의 SNR을 개선시킬 수 있다. 예시적인 B0 자석(200)의 경우, 요크(220)는 프레임(222) 및 플레이트들(224a, 224b)을 포함한다. 플레이트들(224a 및 224b)은 영구 자석들(210a 및 210b)에 의해 생성되는 자기 플럭스를 캡처하고 이를 프레임(222)으로 안내하여 요크의 자기 복귀 경로를 통해 순환되도록 하여 B0 자석의 시야에서의 플럭스 밀도를 증가시킨다. 요크(220)는 요크에 원하는 자기 특성을 제공하기 위해, 임의의 원하는 강자성 재료, 예를 들어, 저탄소강, CoFe 및/또는 규소강 등으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 플레이트들(224a, 224b)(및/또는 프레임(222) 또는 그의 부분들)은 경사 코일이 와전류를 가장 널리 유도할 수 있는 영역들에서 규소강 등으로 구성될 수 있다.
예시적인 프레임(222)은 플레이트들(224a 및 224b)에, 제각기, 부착되는 암들(223a 및 223b)과 영구 자석에 의해 생성되는 플럭스에 대한 자기 복귀 경로를 제공하는 지지체들(225a 및 225b)을 포함한다. 암은 일반적으로 영구 자석에 의해 생성되는 자기 플럭스를 위한 복귀 경로에 충분한 단면을 제공하면서 영구 자석을 지지하는 데 필요한 재료의 양을 줄이도록 설계된다. 암(223a)은 B0 자석에 의해 생성되는 B0 자기장을 위한 자기 복귀 경로 내에 2개의 지지체를 갖는다. 지지체들(225a 및 225b)은 이들 사이에 갭(227)이 형성된 상태로 생성되어, 영구 자석에 의해 생성되는 자기 플럭스를 위한 충분한 단면을 제공하면서 프레임에 대한 안정성 및/또는 구조체에 대한 경량성(lightness)의 대책을 제공한다. 예를 들어, 자기 플럭스의 복귀 경로에 필요한 단면은 2개의 지지 구조체 사이에 분할될 수 있으며, 따라서 프레임의 구조적 무결성을 증가시키면서 충분한 복귀 경로를 제공할 수 있다. 기술이 단지 2개의 지지체 및 임의의 특정 수의 다중 지지 구조체에 대해 사용하기 위한 것으로 제한되지 않기 때문에, 추가적인 지지체가 구조체에 추가될 수 있음을 이해해야 한다.
위에서 논의된 바와 같이, 예시적인 영구 자석들(210a, 210b)은 중심에 영구 자석 디스크가 있는 상태로 동심으로 배열된 영구 자석 재료의 복수의 링들을 포함한다. 각각의 링은 각자의 링을 형성하기 위한 복수의 강자성 재료 스택들을 포함할 수 있고, 각각의 스택은 하나 이상의 블록을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 블록은 임의의 수의 블록(일부 실시예에서 및/또는 링들 중의 일부에서 단일 블록을 포함함)을 가질 수 있다. 각각의 링을 형성하는 블록들은 원하는 자기장을 생성하도록 치수가 정해지고 배열될 수 있다. 본 발명자들은 일부 실시예들에 따른, B0 자석의 영구 자석들을 함께 형성하는 예시적인 링들과 관련하여 더 상세히 논의된 바와 같이, 비용을 감소시키며, 중량을 감소시키고/시키거나 생성되는 자기장의 균질성을 개선시키기 위해 블록들이 다양한 방식으로 치수가 정해질 수 있음을 인식하였다.
도 2b는, 예를 들어, 도 2a에 예시된 B0 자석(200)의 영구 자석들(210a 및 210b)을 위한 설계로서 사용될 수 있는, 영구 자석(210)의 평면도를 예시한다. 영구 자석(210)은, 각각이 복수의 강자성 블록 스택들로 구성된, 동심 링들(210a, 210b 및 210c)과 중심에 있는 강자성 디스크(210d)를 포함한다. 영구 자석이 부착되는 요크의 프레임의 방향은 화살표 22로 표시되어 있다. 요크가 대칭이 아닌 실시예들(예를 들면, 요크(220))에서, 요크는 요크가 자기 플럭스를 캡처하고 집속시키는 영구 자석에 의해 생성된 자기장도 비대칭이 되도록 하여, B0 자기장의 균일성에 부정적인 영향을 미친다.
일부 실시예들에 따르면, 블록 치수는 영구 자석에 의해 생성되는 자기장에 대한 요크의 효과를 보상하도록 변화된다. 예를 들어, 도 2b에 라벨링된 4개의 영역(215a, 215b, 215c 및 215d)에서의 블록의 치수는 각자의 블록이 어느 영역에 위치하는지에 따라 달라질 수 있다. 상세하게는, 블록의 높이(예를 들면, 원형 자석(210)의 평면에 수직인 블록의 치수)는 프레임에 가장 가까운 영역(215a) 내의 대응하는 블록보다 프레임으로부터 가장 멀리 떨어진 영역(215c)에서 더 클 수 있다. 요크의 효과를 보상하는 기술이 임의의 특정 블록, 블록 세트 및/또는 임의의 특정 치수를 변화시키는 것으로 제한되지 않기 때문에, 블록 높이가 하나 이상의 링 또는 그의 부분들에서 변화될 수 있다. 요크 효과를 보상하기 위해 블록 치수를 변화시키는 하나의 예가 아래에서 더 상세히 논의된다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, B0 자석(300)을 예시한다. B0 자석(300)은 도 2a 및 도 2b에 예시된 B0 자석(200)과 설계 컴포넌트들을 공유할 수 있다. 상세하게는, B0 자석(300)은 이중 평면 기하형태로 배열된 영구 자석들(310a 및 310b)과 영구 자석들(310a 및 310b) 사이의 플럭스 밀도를 증가시키기 위해 영구 자석에 의해 생성되는 전자기 플럭스를 캡처하고 플럭스를 대향하는 영구 자석으로 전달하기 위해 영구 자석에 결합된 요크(320)에 의해 형성된다. 영구 자석들(310a, 310b) 각각은, 영구 자석들(314a)의 외부 링, 영구 자석들의 중간 링(314b), 영구 자석들(314c)의 내부 링, 및 중심에 있는 영구 자석 디스크(314d)를 포함하는 영구 자석(310b)에 의해 도시된 바와 같이, 복수의 동심 영구 자석들로 형성된다. 영구 자석(310a)은 영구 자석(310b)과 동일한 영구 자석 요소 세트를 포함할 수 있다. 사용되는 영구 자석 재료는 시스템의 설계 요구사항에 따라 선택될 수 있다(예를 들면, 원하는 특성에 따라 NdFeB, SmCo 등).
영구 자석 링은 영구 자석들(310a 및 310b) 사이의 중앙 영역(시야)에서 원하는 강도의 균질한 자기장을 생성하도록 크기가 정해지고 배열된다. 상세하게는, 도 3에 예시된 예시적인 실시예에서, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 각각의 영구 자석 링은 원하는 B0 자기장을 생성하도록 크기가 정해지고 위치되는 복수의 원호 세그먼트들을 포함한다. 도 2a 및 도 2b에 예시된 요크(220)와 유사한 방식으로, 요크(320)는 영구 자석들(310a 및 310b) 사이의 플럭스 밀도를 증가시키기 위해 영구 자석들(310a 및 310b)에 의해 생성되는 자기 플럭스를 캡처하고 이를 B0 자석의 대향 측면으로 안내하도록 구성 및 배열된다. 이에 의해 요크(320)는 보다 적은 영구 자석 재료로 B0 자석의 시야 내의 자기장 강도를 증가시켜, B0 자석의 크기, 중량 및 비용을 감소시킨다. 요크(320)는 또한, 요크(320)와 관련하여 위에서 기술된 것과 유사한 방식으로, B0 자석의 시야에서의 플럭스 밀도를 증가시키기 위해 영구 자석(310a)에 의해 생성되는 자기 플럭스를 캡처하여 요크의 자기 복귀 경로를 통해 순환시키는 프레임(322) 및 플레이트들(324a 및 324b)을 포함한다. 요크(320)의 구조는, 예를 들어, B0 자석의 비용 및 중량을 감소시키기 위해, 사용되는 재료의 양을 최소화하면서, 영구 자석에 의해 생성되는 자기 플럭스를 수용하기에 충분한 재료를 제공하고 충분한 안정성을 제공하기 위해 위에서 기술된 것과 유사할 수 있다.
도 4는, 예를 들어, 도 3에 예시된 B0 자석(300)의 영구 자석들(410a 및 410b)을 위한 설계로서 사용될 수 있는, 영구 자석(410)의 평면도를 예시한다. 영구 자석(410)은, 각각이 복수의 강자성 재료 원호 세그먼트들로 구성된, 동심 링들(410a, 1410b 및 410c)과 중심에 있는 강자성 디스크(410d)를 포함한다. 요크가 대칭이 아닌 실시예들(예를 들면, 요크(320))에서, 요크는 요크가 자기 플럭스를 캡처하고 집속시키는 영구 자석에 의해 생성된 자기장도 비대칭이 되도록 하여, B0 자기장의 균일성에 부정적인 영향을 미친다. 일부 실시예들에 따르면, 원호 세그먼트들의 하나 이상의 치수는 영구 자석에 의해 생성되는 자기장에 대한 요크의 효과를 보상하도록 변화된다. 예를 들어, 도 4에 라벨링된 4개의 사분면(415a, 415b, 415c 및 415d)에서의 원호 세그먼트들의 하나 이상의 치수가, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, B0 자기장에 대한 요크의 효과를 보상하기 위해 변화될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 일부 실시예들에 따른, 내부 링(510)(예를 들면, 도 4에 예시된 링(410c))의 상이한 뷰들을 예시한다. 예시적인 링(510)은, 각각이 링의 45°에 걸쳐 있는, 복수의(도 5a 및 도 5b에 예시된 예시적인 링(510)에서 8개의) 강자성 원호 세그먼트들(예를 들면, NdFeB, SmCo 등으로 형성된 세그먼트들)을 포함한다. 예시적인 링(510)에서, 원호 세그먼트들(예를 들면, 예시적인 원호 세그먼트(505))은 내경 R1 및 외경 R2 및 높이 또는 깊이 z8을 갖는 링을 제공하도록 치수가 정해진다. 일부 실시예들에 따르면, 내부 링(510)은 45 내지 47mm(예를 들면, 46.08mm)의 R1, 62 내지 64mm(예를 들면, 62.91mm)의 R2 및 22 내지 25mm(예를 들면, 23.46mm)의 z8의 치수를 갖는다. 양태들이 이 점에서 제한되지 않기 때문에, 원호 세그먼트들의 수와 이들의 치수가 원하는 B0 자기장(예를 들면, 원하는 자기장 강도 및/또는 균질성)을 생성하기 위해 원하는 대로 선택될 수 있음을 이해해야 한다.
도 5c 및 도 5d는 도 5e에 예시된 중간 링(510)(예를 들면, 도 4에 예시된 링(410b))을 형성하는 데 사용될 수 있는 세그먼트(515)의 상이한 뷰들을 예시한다. 예를 들어, 세그먼트(515)는 도 5e에 예시된 바와 같이 사분면들(Q1 내지 Q4)에 있는 세그먼트들(또한, 예를 들면, 도 4에 예시된 링(410b)의 사분면들(415a 내지 415d)에 있는 세그먼트들)을 제공하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 부분(515')은 복수의 강자성 원호 세그먼트들(예를 들면, NdFeB, SmCo 등으로 형성된 세그먼트들)을 포함한다. 도 5c 내지 도 5e에서, 각각이 45°에 걸쳐 있는, 2개의 원호 세그먼트(예를 들면, 예시적인 원호 세그먼트(505'))는 링(510')의 사분면을 형성한다. 링(510')의 예시적인 부분(515')에서, 원호 세그먼트들은 내경 R1 및 외경 R2 및 높이 또는 깊이 z9를 갖는 링을 제공하도록 치수가 정해져 있고, 이 치수는 원하는 자기장을 달성하기 위해 각각의 사분면에 대해 선택될 수 있으며, 그의 비제한적인 예들이 아래에 제공된다.
도 5f 및 도 5g는 도 5h에 예시된 외부 링(510")(예를 들면, 도 4에 예시된 링(410a))을 형성하는 데 사용될 수 있는 세그먼트(515)의 상이한 뷰들을 도시한다. 예를 들어, 세그먼트(515")는 도 5h에 예시된 바와 같이 사분면들(Q1 내지 Q4)에 있는 세그먼트들(또한, 예를 들면, 도 4에 예시된 링(410a)의 사분면들(415a 내지 415d)에 있는 세그먼트들)을 제공하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 부분(515")은 복수의 강자성 원호 세그먼트들(예를 들면, NdFeB, SmCo 등으로 형성된 세그먼트들)을 포함한다. 도 5f 내지 도 5h에서, 각각이 링(510")의 18°에 걸쳐 있는, 5개의 원호 세그먼트(예를 들면, 예시적인 원호 세그먼트(505"))는 링(510")의 사분면을 형성한다. 링(510")의 예시적인 세그먼트(515)에서, 원호 세그먼트들은 내경 R1 및 외경 R2 및 높이 또는 깊이 z10을 갖는 링을 제공하도록 치수가 정해져 있고, 이 치수는 원하는 자기장을 달성하기 위해 각각의 사분면에 대해 선택될 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 본 발명자들은 거의 모든 환경에 배포될 수 있고 이미징 절차를 거칠 환자에게로 옮겨질 수 있는 저전력, 휴대용 저자기장 MRI 시스템을 개발하였다. 이러한 방식으로, 응급실, 집중 치료실, 수술실 및 여러 다른 위치에 있는 환자는 종래에는 MRI가 이용 가능하지 않은 상황에서 MRI로부터 이득을 볼 수 있다. 휴대용 MRI를 용이하게 하는 양태들이 아래에서 더 상세히 논의된다.
도 6a 및 도 6b는 일부 실시예들에 따른, 저전력, 휴대용 저자기장 MRI 시스템을 예시한다. 휴대용 MRI 시스템(600)은 MRI 시스템의 이미징 영역(시야) 내에서의 자기 플럭스 밀도를 증가시키기 위해 자기 플럭스를 캡처하고 채널링(channel)하도록 구성된 강자성 요크(620)에 의해 서로 자기적으로 결합된 적어도 하나의 제1 영구 자석(610a)과 적어도 하나의 제2 영구 자석(610b)을 포함하는 B0 자석(605)을 포함한다. 영구 자석들(610a 및 610b)은 본 명세서에 설명된 기술들 중 임의의 것을 포함한, 임의의 적합한 기술을 사용하여(예를 들면, 도 2a에 예시된 B0 자석(200) 및/또는 도 3에 예시된 B0 자석(300)과 관련하여 설명되고 그에 대한 첨부된 설명에서 설명된 기술들, 설계들 및/또는 재료들 중 임의의 것을 사용하여) 구성될 수 있다. 요크(620)도 본 명세서에 설명된 기술들 중 임의의 것을 사용하여(예를 들면, 도 2a 및 도 3에 예시된 요크들(220 및 420)과 관련하여 설명되고 그에 대한 첨부된 설명에서 설명된 기술들, 설계들 및/또는 재료들 중 임의의 것을 사용하여) 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, B0 자석(605)이 본 명세서에 설명된 전자석 기술들 중 임의의 것을 사용하여 전자석들을 사용하여 형성될 수 있다. B0 자석(605)은 시스템의 경사 코일들(예를 들면, x 경사 코일, y 경사 코일 및 z 경사 코일) 및/또는 임의의 심 컴포넌트들(예를 들면, 심 코일 또는 영구 자석 심), B0 보정 코일들 등과 같은, 하나 이상의 다른 자기 컴포넌트와 함께 하우징(612)에 인케이싱 또는 인클로징될 수 있다.
B0 자석이 필요에 따라 환자의 인체(anatomy)를 수용하도록 경사를 제공하기 위해 틸팅(예를 들면, 그의 질량 중심을 중심으로 회전)될 수 있도록, B0 자석(605)은, 측각 스테이지(goniometric stage)와 같은, 위치결정 메커니즘(690)에 의해 베이스(650)에 결합되거나 다른 방식으로 부착되거나 장착될 수 있다. 도 6a에서, B0 자석은 경사가 없이 수평으로 도시되어 있으며, 도 6b에서, 스캔 중인 환자의 인체를 지지하는 표면을 경사지게 하기 위해 회전을 거친 후의 B0 자석이 도시되어 있다. 위치결정 메커니즘(690)은 B0 자석(600)의 중량을 지지하도록 배열된 베이스(650)의 하나 이상의 내하중 구조체에 고정될 수 있다.
B0 자석을 지지하기 위한 내하중 구조체를 제공하는 것 외에도, 베이스(650)는 또한 휴대용 MRI 시스템(600)을 동작시키는 데 필요한 전자 장치(670)를 수용하도록 구성된 내부 공간을 포함한다. 예를 들어, 베이스(650)는 경사 코일(예를 들면, X, Y 및 Z) 및 RF 송신/수신 코일을 동작시키기 위한 전력 컴포넌트들을 수용할 수 있다. 본 발명자들은 저자기장 영역에서 경사 코일에 적합하게 전력을 공급하도록 구성되고 상대적으로 저렴하도록 설계되며 (즉, 종래에 행해진 것과 같이 고정식 설비의 별도의 방에 정적으로 래킹(rack)되는 대신에) 휴대용 MRI 시스템의 베이스 내에 장착하도록 구성된 일반적으로 저전력, 저잡음 및 저비용 경사 증폭기를 개발하였다. 경사 코일을 동작시키기 위한 적합한 전력 컴포넌트의 예는 아래에서 더 상세히 기술된다(예를 들면, 도 1 및 도 20과 관련하여 기술된 전력 컴포넌트). 일부 실시예들에 따르면, MRI 시스템의 경사 코일에 전력을 공급하기 위한 전력 전자 장치는 시스템이 유휴일 때 50 W 미만을 소비하고 MRI 시스템이 동작 중일 때(즉, 이미지 획득 동안) 100 내지 300 W를 소비한다. 베이스(650)는 또한 RF 코일 증폭기(즉, 시스템의 송신/수신 코일을 동작시키기 위한 전력 증폭기), 전력 공급 장치, 콘솔, 전력 분배 유닛 및 MRI 시스템을 동작시키는 데 필요한 다른 전자 장치를 수용할 수 있으며, 이들에 대한 추가 세부 사항은 아래에서 기술된다.
일부 실시예들에 따르면, 휴대용 MRI 시스템(600)을 동작시키는 데 필요한 전자 장치(670)는 1kW 미만의 전력, 일부 실시예들에서, 750 W 미만의 전력, 그리고 일부 실시예들에서 500 W 미만의 전력을 소비한다(예를 들면, 영구 B0 자석 솔루션을 활용하는 MRI 시스템). MRI 디바이스의 저전력 동작을 용이하게 하는 기술은 아래에서 더 상세히 기술된다. 그렇지만, 양태들이 이 점에서 제한되지 않기 때문에, 더 큰 전력을 소비하는 시스템도 활용될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 예시된 예시적인 휴대용 MRI 시스템(600)은, 단상 전력을 제공하는 콘센트(예를 들면, 표준 또는 대형 가전 콘센트)와 같은, 간선 전기의 소스에 연결하도록 구성된 단일 전력 연결(675)을 통해 전력을 공급받을 수 있다. 그에 따라, 휴대용 MRI 시스템은 이용 가능한 단일 전원 콘센트에 플러그를 꽂아서 그로부터 동작될 수 있어, 전용 전원의 필요성을 제거하고(예를 들면, 전용 3상 전원의 필요성을 제거하는 것은 물론 3상 전력을 MRI 시스템의 대응하는 컴포넌트에 분배될 단상 전력으로 변환하기 위한 추가의 변환 전자 장치의 필요성을 제거하고), MRI 시스템의 가용성 및 휴대용 MRI 시스템이 사용될 수 있는 상황 및 위치를 증가시킨다.
도 6a 및 도 6b에 예시된 휴대용 MRI 시스템(600)은 또한 휴대용 MRI 시스템이 상이한 위치들로 운송될 수 있게 하는 이송 메커니즘(680)을 포함한다. 이송 메커니즘은, 예를 들어, MRI가 필요한 위치로 휴대용 MRI 시스템을 이동시키는 것을 용이하게 하도록 구성된 하나 이상의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 이송 메커니즘은 드라이브 휠(drive wheel)(684)에 결합된 모터(686)를 포함한다. 이러한 방식으로, 이송 메커니즘(680)은 MRI 시스템(600)을 원하는 위치로 운송하는 데 전동화 보조를 제공한다. 이송 메커니즘(680)은 또한 지지 및 안정성을 보조하는 것은 물론 운송을 용이하게 하기 위해 복수의 캐스터들(682)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 이송 메커니즘(680)은 원하는 위치로의 운송 동안 휴대용 MRI 시스템을 안내하기 위해 컨트롤러(예를 들면, 조이스틱 또는 사람에 의해 조작될 수 있는 다른 컨트롤러)를 사용하여 제어되는 전동화 보조를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 이송 메커니즘은 MRI 시스템에 힘이 가해질 때를 검출하고, 이에 응답하여, 검출된 힘의 방향으로 전동화 보조를 제공하기 위해 이송 메커니즘을 관여시키도록 구성된 보조 동력 수단(power assist means)을 포함한다. 예를 들어, 도 6a 및 도 6b에 예시된 베이스(650)의 레일(655)은 (예를 들면, 레일을 밀고 있는 인원에 의해) 레일에 힘이 가해지는 때를 검출하고 인가된 힘의 방향으로 휠을 구동하도록 전동화 보조를 제공하기 위해 이송 메커니즘을 관여시키도록 구성될 수 있다. 그 결과, 사용자는 사용자에 의해 가해지는 힘의 방향에 반응하는 이송 메커니즘의 도움으로 휴대용 MRI 시스템을 안내할 수 있다. 보조 동력 메커니즘은 또한 충돌에 대한 안전 메커니즘을 제공할 수 있다. 상세하게는, 다른 대상체(예를 들면, 벽, 침대 또는 다른 구조물)와의 접촉력이 또한 검출될 수 있고 이송 메커니즘은 그에 따라 대상체로부터 멀어지는 전동화 이동 응답(motorized locomotion response)으로 반응할 것이다. 일부 실시예들에 따르면, 전동화 보조가 제거될 수 있고 휴대용 MRI 시스템은 인원이 인력(manual force)을 사용하여 시스템을 원하는 위치로 이동시키게 하는 것에 의해 운송될 수 있다.
휴대용 MRI 시스템(600)은 시스템의 이미징 영역에 전자기 차폐를 제공하는 슬라이드(660)를 포함한다. 슬라이드(660)는 폐쇄형 보어(closed bore) 내에서 수행되는 종래의 MRI 동안 밀실 공포증을 경험할 수 있는 환자를 돕기 위해 MRI 시스템의 개방감을 유지하기 위해 투명이거나 반투명일 수 있다. 슬라이드(660)는 또한 공기 흐름이 개방감을 증가시킬 수 있게 하고/하거나 동작 동안 MRI 시스템에 의해 생성되는 음향 잡음을 소산시킬 수 있게 하기 위해 타공될 수 있다. 슬라이드는 전자기 잡음이 이미징 영역에 도달하는 못하게 차단하기 위해 내부에 통합된 차폐(665)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 슬라이드(660)는 또한 이미징 영역에 차폐(665)를 제공하고 시스템에 대한 개방감을 증진시키는 전도성 메시에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 슬라이드(660)는 환자가 시스템 내에 위치될 수 있도록 이동 가능한 전자기 차폐, 일단 환자가 위치되면 또는 획득 동안 인원에 의한 조정을 허용하는 것, 및/또는 외과의가 환자에게 접근하는 것을 가능하게 하는 것 등을 제공할 수 있다. 따라서, 이동 가능한 차폐는 휴대용 MRI 시스템이 차폐되지 않은 방에서 활용될 수 있게 할 뿐만 아니라 그렇지 않았으면 이용 가능하지 않은 절차가 수행되는 것을 가능하게 하는 유연성을 용이하게 한다. 다양한 레벨의 전자기 차폐를 제공하는 예시적인 슬라이드는 아래에서 더 상세히 논의된다.
일부 실시예들에 따르면, 휴대용 MRI 시스템은 슬라이드를 포함하지 않아, 실질적으로 개방된 이미징 영역을 제공하고, 시스템 내에서의 환자의 보다 쉬운 배치를 용이하게 하며 밀실 공포증의 느낌을 감소시키고/시키거나 MRI 시스템 내에 위치된 환자에 대한 접근을 개선시킨다(예를 들면, 이미징 절차 이전, 동안 또는 이후에 시스템으로부터 환자를 꺼낼 필요 없이 의사 또는 외과의가 환자에 접근할 수 있게 한다). 본 발명자들은, 환경에서의 전자기 잡음을 억제하도록 적응된 잡음 억제 시스템을 포함하여, 이미징 영역의 차폐가 없는 것 또는 실질적으로 없는 것을 포함한, 다양한 레벨의 전자기 차폐로 MRI를 수행하는 것을 용이하게 하는 기술을 개발하였다. 일부 실시예들에 따르면, 휴대용 MRI 시스템(600)은, 예를 들어, 휴대용 MRI 시스템(600)의 주어진 차폐 장치의 차폐 구성과 협력하여 잡음 억제/제거 응답을 동적으로 적응시키기 위해 본 명세서에 기술된 잡음 억제 및/또는 회피 기술들 중 하나 이상을 사용하는 잡음 감소 시스템을 갖출 수 있다. 따라서, 휴대용 저자기장 MRI 시스템(600)은 환자에게 및/또는 원하는 위치로 운송될 수 있으며 특별히 차폐된 방 외부에서(예를 들면, 응급실, 수술실, NICU, 일반 개업의의 진료실, 진료소에서) 운영되고/되거나 어디에 위치하든 환자에게로 직접 침상 옆으로 옮겨져, 언제 어디서나 필요할 때 MRI가 수행될 수 있게 한다. 거의 모든 위치에서 운영될 수 있는 휴대용 MRI를 용이하게 하기 위해, 본 발명자들은, 일부 실시예들에 따라, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 간선 전기(예를 들면, 표준 또는 산업용 벽면 콘센트로부터의 단상 전력)에 의해 전력을 공급받도록 구성된 저전력 MRI 시스템을 개발하였다.
위에서 논의된 바와 같이, 종래의 MRI 시스템은 상당한 전력을 소비하여, 동작하기 위해 전용 3상 전원을 필요로 한다. 상세하게는, B0 자석을 형성하기 위해 초전도 재료를 사용하는 종래의 MRI 시스템은 도체를 초전도 상태로 유지하기 위해 상당한 전력을 소비하는 극저온 냉각 시스템을 필요로 한다. 추가적으로, 경사 증폭기를 동작시키는 데 사용되는 전력 증폭기는 많은 양의 전력을 소모하는 대형 전력 컴포넌트이며, 전형적으로 시스템의 전자 컴포넌트를 수용하는 별도의 방에 보관된다. 더욱이, 종래의 MRI 시스템의 송신/수신 코일 시스템을 동작시키도록 구성된 전력 컴포넌트도 상당한 양의 전력을 소비한다. 많은 종래의 고자기장 MRI 시스템은 상당한 양의 전력을 또한 소모하는 HVAC 시스템을 필요로 한다.
종래의 MRI 시스템은 전문화된 전용 공간을 필요로 하는 고정식 설비이다. 그 결과, MRI 시스템을 동작시키기 위한 전용 3상 전력 연결의 요구사항은 이러한 시스템에 대한 필수적인 제한이 아닌데, 그 이유는 그것이 종래의 MRI 설비의 다수의 전용 및 전문화된 특징들 중 하나일 뿐이기 때문이다. 그렇지만, 전용 3상 전원을 필요로 하는 것은 휴대용 MRI 시스템이 동작될 수 있는 위치에 상당한 제한을 가한다. 그에 따라, 본 발명자들은 MRI 시스템의 휴대성을 용이하게 하는 저전력 MRI 시스템을 개발하였다. 예를 들어, 일부 실시예들에 따르면, 저전력 MRI 시스템은 간선 전력(예를 들면, 표준 또는 산업용 콘센트로부터의 단상 전력)을 사용하여 동작하도록 구성된다. 저전력 MRI 시스템의 예시적인 양태들은 아래에서 더 상세히 논의된다.
일부 실시예들에 따르면, 저전력 MRI 시스템은 영구 B0 자석(예를 들면, 도 2a 및 도 3에 예시된 것과 같은 본 명세서에서 논의된 영구 자석들 중 임의의 것)을 포함한다. 영구 B0 자석이, 일단 자화되면, 자체 영속 자기장을 생성할 것이기 때문에, 자기장을 생성하기 위해 영구 B0 자석을 동작시키는 데 전력이 필요하지 않다. 그 결과, MRI 시스템의 전체 전력 소비에 대한 상당한(종종 지배적인) 원인 제공자가 제거될 수 있어, 예시적인 저전력 MRI 시스템과 관련하여 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 간선 전기를 사용하여(예를 들면, 표준 벽면 콘센트 또는 일반 대형 가전 콘센트를 통해) 전력을 공급받을 수 있는 MRI 시스템의 개발을 용이하게 한다.
게다가, 경사 코일 시스템을 동작시키도록 적응된 종래의 전력 컴포넌트는 일반적으로, 적어도 부분적으로, 비용 및 잡음 레벨로 인해 저자기장 MRI에서 사용하기에 부적합하고, 전력 소비, 크기 및 중량으로 인해 저전력 및/또는 휴대용 MRI에 부적합하다. 예를 들어, 현재 이용 가능한 MRI 시스템에서 경사 코일을 동작시키는 데 사용되는 종래의 전원 컴포넌트의 비용은 고자기장 MRI 설비의 총 비용과 비교하여 상대적으로 미미하다면 용납할 수 있지만, 이 비용이 저비용 대안으로서 설계된 저자기장 MRI 시스템의 맥락에서는 용납할 수 없을 정도로 높을 수 있다. 따라서, 고자기장 MRI에 종래에 사용되는 전력 컴포넌트의 비용은 균형이 맞지 않을 정도로 클 수 있고, 따라서 일부 저비용 저자기장 MRI 시스템에는 만족스럽지 않을 수 있다.
추가적으로, 저자기장(특히 초저자기장 및 극저자기장 영역)에서의 상대적으로 낮은 SNR은 종래의 경사 코일 전력 컴포넌트를 부적합하게 만든다. 상세하게는, 경사 코일을 구동하기 위한 종래의 전력 컴포넌트는 충분히 낮은 잡음으로 코일을 구동하도록 설계되어 있지 않기 때문에 일반적으로 저자기장 MRI 시스템에 적합하지 않다. 그러한 전력 컴포넌트에 의해 주입되는 잡음이 고자기장 MRI 시스템의 고SNR 영역에서는 허용 가능할 수 있지만, 그러한 컴포넌트는 일반적으로 저자기장 MRI 시스템에서 허용 가능한 이미지 품질을 제공하기에 충분히 낮은 레벨의 잡음을 제공하지 않는다. 예를 들어, 종래의 전력 컴포넌트는 저자기장 맥락에서 사용하기에 불만족스러운 출력 변동(예를 들면, 리플)을 나타낼 수 있어, 저자기장 MRI 시스템의 경사 코일 시스템에 상대적으로 상당한 잡음을 주입할 수 있다.
더욱이, 현재 이용 가능한 MRI 시스템의 경사 코일 시스템을 구동하도록 구성된 종래의 전력 컴포넌트는 전력 효율적이도록 설계되지 않아, 많은 양의 전력을 소비한다. 추가적으로, 현재 이용 가능한 MRI 시스템의 경사 코일 시스템을 동작시키도록 구성된 종래의 전력 컴포넌트는, 전형적으로 다른 전자 컴포넌트들과 함께 MRI 디바이스에 인접한 별도의 방에 래킹되는, 크고 무거운 디바이스이다. 따라서, 종래의 경사 전력 컴포넌트는 저전력, 휴대용 MRI 시스템에서 사용하기에 적합하지 않다.
도 7은 일부 실시예들에 따른, 원하는 펄스 시퀀스에 따라 자기장을 생성하기 위해 MRI 시스템의 코일(705)을 통해 전류를 구동하기 위한 구동 회로를 예시한다. 전력 컴포넌트(703)는 제어기(701)로부터의 제어 신호에 기초하여 코일(705)을 통해 전류를 구동한다. 제어기(701)는, 위에서 논의된 바와 같이, 제어기(701)에 의해 구현되는(또는 하나 이상의 다른 제어기에 의해 제공되는) 펄스 시퀀스에 기초하여 전력 컴포넌트(703)를 구동하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일(705)은 경사 코일(128)일 수 있다. 그렇지만, 코일(705)이 자석(122)의 코일, 심 코일(124), 또는 RF 송신 및/또는 수신 코일(126)일 수 있기 때문에, 본 명세서에 설명된 기술은 이 점에서 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 제어기(701)는 도 1의 제어기(106)에 대응할 수 있고, 구동 전력 컴포넌트(703)는 도 1의 전력 컴포넌트(114)에 대응할 수 있다.
경사 코일에 전력을 공급하도록 구성된 전력 컴포넌트는 전형적으로 상대적으로 높은 전력을 제공하고, 원하는 펄스 시퀀스가 충실하게 전달될 수 있도록 전형적으로 경사 코일에 제공되는 전류에 대한 정밀한 제어를 제공할 필요가 있다. 명령된 전류를 경사 코일에 전달함에 있어서의 부정확성은 전달되는 경사 펄스 시퀀스와 의도된(및 예상된) 펄스 시퀀스 간의 차이로 인해 신호대 잡음비의 감소를 초래한다. 경사 코일을 구동하도록 구성된 전력 컴포넌트는 또한, 원하는 펄스 시퀀스에 의해 요구되는 전류 파형을 충실하게 생성하기 위해 명령된 전류 레벨들 간의 빠른 전환을 포함하여, 명령된 전류를 경사 코일에 전달하는 데 반응성이 좋아야 한다. 그에 따라, 본 발명자들은 원하는 펄스 시퀀스를 충실하게 재현하기 위해, 상대적으로 낮은 잡음과 상대적으로 높은 효율로, 전류를 하나 이상의 경사 코일에 정확하고 정밀하게 제공하도록 제어될 수 있는 전력 컴포넌트를 개발하였으며, 이에 대한 일부 실시예들은 아래에서 더 상세히 논의된다.
일부 실시예들에서, 전력 컴포넌트(703)는 코일(705)을 통해 원하는 전류를 구동하는 "전류 모드" 전력 컴포넌트일 수 있다. 원하는 전류는 제어기(701)로부터의 전류 명령에 응답하여 전력 컴포넌트(703)에 의해 생성될 수 있다. 이 점에서, 전력 컴포넌트(703)는 (코일(705)에 제공될 전류를 나타내는 전압 레벨로서 제어기에 의해 제공될 수 있는) 전류 명령에 의해 제어되는 전류원으로서 동작할 수 있다. 제어기(701)는 전력 컴포넌트(703)가 선택된 펄스 시퀀스에 따라 변하는 전류 값을 생성하도록 전류 명령을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어기(701)는 복수의 경사 펄스들을 포함하는 펄스 시퀀스에 따라 하나 이상의 경사 코일을 구동하도록 전력 컴포넌트에 명령할 수 있다. 각각의 경사 펄스에 대해, 전력 컴포넌트는 경사 펄스의 상승 에지에서 대응하는 경사 코일에 제공되는 전류를 증가(ramp up)시키고 경사 펄스의 하강 에지에서 경사 코일에 제공되는 전류를 감소(ramp down)시킬 필요가 있을 수 있다. 복수의 그러한 경사 펄스들을 제공하기 위해 경사 코일을 구동하도록 구성된 전력 컴포넌트의 예시적인 동작이 아래에서 더 상세히 기술된다.
도 8은 본 명세서에 기술된 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템의 다이어그램이다. 예를 들어, MRI 시스템에서 히스테리시스 효과를 측정하기 위한 방법(예를 들면, 아래의 도 16 참조) 및 MRI 시스템의 경사 코일을 제어하기 위한 방법(예를 들면, 아래의 도 17 참조)은 컴퓨터 시스템(800)에서 및/또는 컴퓨터 시스템(800)을 사용하여 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템(800)은 하나 이상의 컴퓨터 하드웨어 프로세서(802), 및 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(예를 들면, 메모리(804) 및 하나 이상의 비휘발성 저장 매체(806))를 포함하는 하나 이상의 제조 물품을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 제공되는 개시의 양태들이 이 점에서 제한되지 않기 때문에, 프로세서(802)는 임의의 적합한 방식으로 메모리(804) 및 비휘발성 저장 디바이스(806)에 데이터를 기입하고 그로부터 데이터를 판독하는 것을 제어할 수 있다. 본 명세서에 기술된 기능성 중 임의의 것을 수행하기 위해, 프로세서(802)는, 프로세서(802)에 의해 실행하기 위한 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서 역할할 수 있는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(예를 들면, 메모리(804))에 저장된 하나 이상의 프로세서 실행 가능 명령어들을 실행할 수 있다.
도 9a는 하나 이상의 경사 코일을 제어하고 MRI 시스템의 이미징 영역에 자기장을 생성하기 위해 MRI 시스템에 의해 사용될 수 있는 예시적인 경사 펄스 시퀀스를 예시한다. 도 9a에서의 파선은 시간의 함수인 이상적인 경사 펄스 시퀀스를 나타낸다. 펄스 시퀀스는 경사 코일로 하여금 최댓값과 최솟값 사이에서 진동하는 자기장을 생성하게 하는 반면 진동의 최댓값과 최솟값은 시간이 지남에 따라 감쇠한다. 변화하는 자기장은 MRI 시스템의 컴포넌트의 유도된 자화를 초래한다. 도 9a에서의 실선은 결과적인 경사 히스테리시스(즉, 유도된 자화)를 시간의 함수로서 나타낸다. 유도된 자화는 도 9b에 예시된 히스테리시스 효과를 초래하는, 경사 코일에 의해 생성되는 자기장과 중첩되는 자체 자기장을 이미징 영역에 생성하며, 도 9b는 감쇠하는 진동 펄스 시퀀스 동안 경사 코일에 의해 생성되는 경사 자기장 강도의 함수로서 히스테리시스 경사 자기장(즉, 유도된 자화에 의해 생성되는 경사 자기장)을 플로팅한다. 도 9b에서의 히스테리시스 효과의 플롯으로부터 알 수 있는 바와 같이, 히스테리시스 효과의 크기는 MRI 시스템의 경사 코일에 의해 생성되는 자기장의 강도 및 경사 코일에 의해 생성되는 자기장이 증가하는지 감소하는지에 의존한다.
MRI 시스템과 같은 시스템에서의 히스테리시스 효과는, 예를 들어, 재료의 자기 특성을 특성화하기 위해 가중 함수를 사용하는 Preisach 모델을 사용하여 측정 및 모델링될 수 있다. Preisach 모델 및 가중 함수를 결정하는 것에 대한 세부 사항은, 그 전체가 참고로 본 명세서에 포함되는, “Difficult in identification of Preisach hysteresis model weighting function using first order reversal curves method in soft magnetic materials,” Applied Mathematics and Computation Vol. 319, pages 469-485 (15 February 2018), http://dx.doi.org/10.1016/j.amc.2017.05.017에 기술되어 있다. MRI 시스템에 Preisach 모델을 적용하는 경우에, MRI 시스템 전체의 자기 특성이 특성화되며 MRI 시스템 주변에 있는 요크, 전자 장치, 하우징 또는 임의의 다른 강자성 재료의 특성화를 포함할 수 있다.
Preisach 모델은, "히스테론"이라고 알려진, 직사각형 히스테리시스 루프를 가진 이상적인 쌍극자의 모델을 사용하여 MRI 시스템의 히스테리시스 효과를 모델링한다. 도 10a는 일부 실시예들에 따른, 히스테론을 예시한다. 히스테론은 히스테리시스 루프(1000)를 특성화하는 세 가지 파라미터: 하부 자기장 강도 값(1001)(Hd), 상부 자기장 강도 값(1003)(Hu), 및 히스테리시스 루프(1000)의 상부 자화 값(1005) 및 하부 자화 값(1007)을 정의하는 쌍극자 모멘트 값(ms)을 갖는다. 외부 자기장이 증가되고 상부 자기장 강도 값(1003)보다 커질 때, 쌍극자 자기 모멘트는 상부 자화 값(1005)으로 전환된다. 유사하게, 외부 자기장이 감소되고 하부 자기장 강도 값(1001)보다 작아질 때, 쌍극자 자기 모멘트는 하부 자화 값(1007)으로 전환된다. 외부 자기장 강도가 하부 자기장 강도 값(1001)과 상부 자기장 강도 값(1003) 사이에 있을 때, 쌍극자 자기 모멘트의 상태는 이전 상태에 의존한다.
Preisach 모델은 2차원 히스테론 어레이로 배열된 복수의 히스테론들을 사용하며, 여기서 어레이의 특정 행에 있는 각각의 히스테론은 동일한 상부 자기장 강도 값(1003)을 가지며 어레이의 특정 열에 있는 각각의 히스테론은 동일한 하부 자기장 강도 값(1001)을 갖는다. 도 10b는 5개의 행과 5개의 열을 포함하는 단순화된 Preisach 모델(1050)의 개략도를 예시한다. 일부 실시예들에서 사용되는 Preisach 모델이 임의의 수의 행과 열을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 일부 실시예들은 수십, 수백 또는 수천 개의 행과 열을 포함할 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 첫 번째 열에 있는 히스테론들은 모두 동일한 하부 자기장 강도 값(1001)을 갖는다. 두 번째 열에 있는 히스테론들도 서로 동일한 하부 자기장 강도 값(1001)을 갖지만, 열 1보다는 높은 하부 자기장 강도 값(1001)을 갖는다. 유사하게, Preisach 모델(1050)에서 오른쪽으로 더 높은 숫자의 열로 이동함에 따라, 하부 자기장 강도 값(1001)이 증가한다. 유사한 방식으로, 첫 번째 행에 있는 히스테론들은 모두 동일한 상부 자기장 강도 값(1003)을 갖는다. 두 번째 행에 있는 히스테론들도 서로 동일한 상부 자기장 강도 값(1003)을 갖지만 행 1보다는 작은 상부 자기장 강도 값(1003)을 갖는다. 유사하게, Preisach 모델(1050) 아래로 더 높은 숫자의 행으로 이동함에 따라, 상부 자기장 강도 값(1003)이 감소한다.
Preisach 모델(1050)은 삼각형 형상의 2차원 어레이이다. 상부 자기장 강도 값(1003)이 하부 자기장 강도 값(1001)보다 커야 하기 때문에 모델의 오른쪽 아래 부분에는 히스테론이 없는데, 그 이유는 그러한 히스테론들이 물리적으로 실현할 수 없는 히스테리시스 루프에 대응하기 때문이다. 삼각형 형상의 바닥을 따라 대각선을 따라 있는 히스테론들은 하부 자기장 강도 값(1001)이 상부 자기장 강도 값(1003)과 동일한 히스테론들에 대응한다.
Preisach 모델(1050)을 사용하여, MRI 시스템의 자화는 이하의 수학식을 사용하여 결정될 수 있으며:
Figure pct00001
여기서 H(t)는, 예를 들면, 경사 코일로부터 외부에서 인가되는 자기장 강도이고,
Figure pct00002
는, Hu와 Hd의 값 및 H(t)의 변화 방향, 예를 들면, 외부 자기장이 증가하는지 감소하는지에 따라, 값 +ms 또는 -ms를 초래하는 외부 자기장 H(t)에 작용하는 히스테리시스 연산자이다. 가중 함수 w(Hu,Hd)는, 일부 실시예들에 따라, MRI 시스템의 기본 자기 모멘트의 값을 명시하고, MRI 시스템의 히스테리시스를 측정하는 것에 의해 결정된다. 따라서, MRI 시스템의 Preisach 모델은 외부에서 인가된 자기장의 현재 값 및 인가된 자기장의 이력(예를 들면, Preisach 모델의 이전 상태에 의해 표현됨)에 기초하여 임의의 주어진 시간에 상태를 갖는다. 따라서, 외부에서 인가된 자기장이 값이 변함에 따라, Preisach 모델의 상태도 변한다.
Preisach 모델의 역학은, 선형적으로 변하지만 상위 값과 하위 값 - 상위 값과 하위 값은 시간이 지남에 따라 크기가 감소함 - 사이에서 진동하는 자기장을 예시하는, 도 11a 및 도 11c에 도시된 바와 같은, 시간 종속적인 외부 자기장을 사용하여 예시될 수 있다. 도 11a에서의 별표는 스위치 온된 후 얼마간의 시간이 지나고 나서 크기가 현재 증가하고 있는 외부 자기장의 현재 값을 예시한다. 도 11b는 이 특정 시간에서의 Preisach 모델의 상태를 예시한다. 상향 분극된(polarized upwards) 히스테론은 채워진 원으로 예시되는 반면, 비어 있는 원은 하향 분극(downwards polarization)을 가진 히스테론을 나타낸다. 순간 외부 자기장 강도는 도 11b에서 수평선(1101)으로 예시되어 있다. 시간이 진행함에 따라, 수평선(1101)은 히스테론 어레이의 하단으로부터 상단으로 이동한다. 수평선(1101)의 현재 레벨 아래에 있는 히스테론은 상향 분극 구성으로 되어 있다. 수평선(1101)의 현재 레벨 위에 있는 히스테론은 Preisach 모델의 이전 상태를 기준으로 변경되지 않은 채로 유지된다.
도 11c에서의 별표는 스위치 온된 후 얼마간의 시간이 지나고 나서 크기가 현재 감소하고 있는 외부 자기장의 현재 값을 예시한다. 도 11d는 이 특정 시간에서의 Preisach 모델의 상태를 예시한다. 도 11b에서의 경우와 같이, 상향 분극된 히스테론은 채워진 원으로 예시되는 반면, 비어 있는 원은 하향 분극을 가진 히스테론을 나타낸다. 순간 외부 자기장 강도는 도 11d에서 수직선(1103)으로 예시되어 있다. 시간이 진행함에 따라, 수직선(1103)은 히스테론 어레이의 우측으로부터 좌측으로 이동한다. 수직선(1103)의 현재 레벨 우측에 있는 모든 히스테론은 하향 분극 구성으로 되어 있다. 수직선(1103)의 현재 레벨 좌측에 있는 히스테론은 Preisach 모델의 이전 상태를 기준으로 변경되지 않은 채로 유지된다.
Preisach 모델에 대한 위의 설명은 모델의 상태 및 (예를 들면, 경사 코일로부터의) 인가된 외부 자기장이 증가 및/또는 감소함에 따라 상태가 어떻게 변하는지를 설명한다. 도 12는 Hd - Hu 평면 내의 개별 위치들 각각이 각자의 상자(1201)에 의해 표현되는 Preisach 모델(1200)의 다른 묘사를 예시한다. 각각의 상자는 MRI 시스템의 경사 코일을 제어하는 데 사용되는 보정된 펄스 시퀀스를 초래하기 위해 목표 펄스 시퀀스를 조정하는 데 사용되는 가중치와 연관된다. 일부 실시예들에서, 경사 펄스 시퀀스 내의 펄스의 진폭은 Preisach 모델의 상태에 기초하여 변경된다. 예를 들어, 특정 히스테론이 하향 분극에 있는 것으로 결정되는 경우, 경사 펄스 시퀀스의 펄스의 진폭에 대해 어떠한 조정도 이루어지지 않을 수 있다. 그러나 동일한 히스테론이 상향 분극 상태에 있는 것으로 결정되는 경우, 펄스의 진폭에 가중치가 가산될 수 있으며, 따라서 히스테론의 상태가 2개의 상태 중 하나에 있을 때에만 특정 히스테론에 기초하여 펄스의 진폭을 변경할 수 있다. 대안적으로, 특정 히스테론이 하향 분극에 있는 것으로 결정될 때, 가중치가 경사 코일 시퀀스 내의 펄스의 진폭으로부터 차감되도록 가중치가 결정될 수 있으며, 그 동일한 히스테론이 상향 분극 상태에 있는 것으로 결정되는 경우, 펄스의 진폭에 가중치가 가산될 수 있으며, 따라서 반대 방향으로 있는 히스테론의 양쪽 상태에 대해 특정 히스테론에 기초하여 펄스의 진폭을 변경할 수 있다.
Preisach 모델(1200)의 각각의 박스(1201)와 연관된 가중치는 환자를 이미징하기 전에 교정 단계에서 이루어진 히스테리시스 효과의 측정에 기초하여 결정될 수 있다. MRI 시스템의 유도된 자화를 측정하기 위해, 다중 요소 프로브가 MRI 시스템의 이미징 영역 내에 배치되고, 다중 요소 프로브의 각각의 수신 요소는 유도된 경사 자기장이 측정될 수 있도록 이미징 영역 내의 상이한 위치에 위치한다. 이어서 MRI 시스템의 다양한 전자석들은 인가된 자기장의 히스테리시스 효과를 결정하기 위해 자기장 프로브에 의해 측정되는 동적 자기장을 생성하기 위해 복수의 펄스들을 포함하는 펄스 시퀀스를 사용하여, 예를 들면, 도 7의 제어기(701)에 의해 제어된다.
도 13a는 일부 실시예들에 따른, 다중 요소 자기장 프로브를 예시한다. 다중 요소 자기장 프로브(1300)는 복수의 RF 수신 요소들(1301a 내지 1301h), 하우징(1302), RF 송신 코일(1303), 복수의 전기 커넥터들(1305), 제어 전자 장치(1307), 베이스 지지체(1309), 패스너(1311) 및 복수의 액체 샘플들(1321)을 포함한다. 다중 요소 자기장 프로브(1300)가 특정 수의 컴포넌트들 및 컴포넌트 배열을 갖는 것으로 예시되어 있지만, 예시된 프로브가 하나의 예시일 뿐이고 다른 컴포넌트 배열이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 하우징(1302)의 직경은 직경이 대략 12 cm일 수 있는 다중 요소 자기장 프로브(1300)의 크기를 결정할 수 있다. 크기는 큰 SNR을 갖도록 충분히 크게 그러나 자기장의 불균일성이 감소되도록 충분히 작게 선택된다.
다중 요소 자기장 프로브(1300)가 B0 자석, 경사 코일 및 심 코일에 의해 생성되는 다양한 자기장들을 경험하도록 다중 요소 자기장 프로브(1300)는 MRI 시스템 내부에 위치된다. RF 송신 코일(1303)은 액체 샘플들(1321)의 분자들에 세차운동을 야기하는 RF 펄스를 생성하도록 제어된다. 수신 요소들(1301)은 각각의 각자의 액체 샘플(1321)로부터의 결과적인 MRI 신호를 측정하고 신호를 제어 전자 장치(1307)로 전송한다.
도 13b는 일부 실시예들에 따른, 도 13a로부터의 RF 수신 요소들(1301) 중 하나를 예시한다. 일부 실시예들에서, RF 수신 요소들(1301) 각각은 대응하는 액체 샘플(1321) 주위를 감싸는 코일을 포함할 수 있다. 코일(1323)은 금속(예를 들면, 구리)과 같은 임의의 적합한 도체로 형성된 전도성 와이어일 수 있다. 일부 실시예들에서, 액체 샘플(1321)이 솔레노이드 내부에 있도록 코일(1323)은 다층 리츠 솔레노이드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 2층 리츠 솔레노이드가 사용될 수 있다. RF 수신 요소들(1301) 각각은 또한 RF 수신 요소들(1301)을 제어 전자 장치(1307)에 전기적으로 연결시키는 연선 리츠 케이블(1325)을 포함할 수 있다. 액체 샘플(1321) 및 코일(1323)은 추가로 에폭시(1322)의 셸에 매립될 수 있다.
일부 실시예들에서, RF 수신 요소들(1301)은 하우징(1302) 내에 위치된다. RF 수신 요소들(1301)은 서로 균등하게 이격될 수 있다. 예를 들어, 각각의 RF 수신 요소들(1301)의 위치는 가상 큐브의 모서리들에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 수신 요소들(1301)은 가상 큐브의 모서리들이 큐브가 내접된 가상 구와 교차하는 곳에 위치될 수 있다. 가상 구는, 예를 들어, 대략 12cm의 직경을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 액체 샘플들(1321)은 물 및/또는 미네랄 오일을 포함할 수 있다. 액체 샘플들(1321)은 또한 액체를 제자리에 두기 위해 한천을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액체 샘플들(1321)은 액체 샘플들의 이완 시간을 감소시키기 위해 황산구리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 액체 샘플들(1321) 및 RF 수신 요소들은 비강자성 재료로 제조된 지지 부재(1304)를 사용하여 제자리에 유지될 수 있다. 액체 샘플들(1321)이 본 출원 전체에 걸쳐 액체인 것으로 기술되지만, 일부 실시예들에서, 액체 샘플들(1321)이 겔 샘플들일 수 있음을 이해해야 한다.
일부 실시예들에서, RF 송신 코일(1303)은 하우징(1302)의 외부 또는 내부 주위를 감싸는 전도성 와이어를 포함한다. RF 송신 코일(1303)은 RF 수신 요소들(1301)을 둘러싸는 다수의 원형 루프들을 포함할 수 있다. 도 13에 예시된 자기장 프로브(1300)에서, RF 송신 코일(1303)은 6개의 원형 루프를 포함한다. RF 송신 코일(1303)이 더 많은 루프들 또는 더 적은 루프들을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
일부 실시예들에서, 하우징(1302)은 MRI 시스템의 이미징 영역 내의 표면에 배치되도록 구성된 베이스(1309)에 의해 지지된다. 베이스(1309)는 MRI 시스템의 등중심(isocenter)에 자기장 프로브(1300)를 위치시키도록 구성된 패스너(1311)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패스너(1311)는 MRI 시스템 내에 위치하는 대응하는 형상의 패스너에 들어맞는 베이스(1309) 내의 특정 형상 컷일 수 있다. 패스너(1311)가 MRI 시스템의 패스너와 맞물릴 때, MRI 시스템의 조작자는 자기장 프로브(1300)가 MRI 시스템의 등중심에 위치한다고 확신할 수 있다.
예시적인 자기장 프로브(1300)의 추가적인 뷰들이 도 13c 내지 도 13g에 예시되어 있다. 지지 부재(1304)는 이러한 도면들에 보다 명확하게 도시되어 있다. 일부 실시예들에서, 지지 부재(1304)는 복수의 RF 수신 요소들(1301)을 수용하기 위한 개구부들을 포함한다.
자기장 프로브(1300)는, 일단 MRI 시스템에서 제자리에 놓이면, MRI 시스템의 이미징 영역에서 자기장을 측정하는 데 사용될 수 있다. MRI 시스템에서의 자기장의 측정치들은 이어서 도 12의 Preisach 모델(1200)의 가중치들을 결정하는 데 사용될 수 있다. 도 14는 일부 실시예들에 따른, 적어도 하나의 경사 코일을 포함하는 MRI 시스템에서 히스테리시스를 측정하기 위한 방법(1400)의 플로차트이다.
단계(1402)에서, 방법(1400)은 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계를 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, 제어기(106)는 경사 코일(들)(128)에 의해 생성되는 자기장을 제어하기 위해 펄스 시퀀스를 사용할 수 있다. 제1 펄스 시퀀스는 MRI 시스템(100) 내의 상이한 전자석들에 관련된 복수의 펄스 시퀀스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 펄스 시퀀스는 B0 자석(122), 심 코일들(124), RF 송신 및 수신 코일들(126), 및 경사 코일들(128)을 제어하기 위한 하나 이상의 펄스를 포함할 수 있다. 제1 펄스 시퀀스는 MRI 시스템에서 히스테리시스 효과를 측정하도록 특별히 설계된 펄스 시퀀스일 수 있다.
도 15a는 일부 실시예들에 따른, MRI 시스템의 히스테리시스 효과를 측정하는 데 사용되는 예시적인 제1 펄스 시퀀스의 일 부분(1500)을 예시한다. 예시된 부분(1500)은, 2개의 상이한 RF 송신 펄스 사이에 경과하는 시간인, 단일 반복 시간(TR)에 대한 펄스 시퀀스이다. 펄스 시퀀스의 부분(1500)은 RF 송신 펄스(1501), 판독 윈도우(1503) 및 경사 크러시 펄스(gradient crush pulse)(1505)를 포함한다. 판독 윈도우(1503)는 RF 펄스(1501)와 경사 크러시 펄스(1505) 사이에 있다. 그렇지만, 실시예들은 제1 펄스 시퀀스의 일부로서 추가적인 펄스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부분(1500)이 여러 번 반복될 수 있다. 일부 실시예들에서, 경사 크러시 펄스(1505)는 매번의 반복 후에 진폭이 변할 수 있다. 첫 번째 펄스 시퀀스를 명시하는 데 사용되는 하나 이상의 파라미터가 전자석들을 제어하기 위해 제어기에 의해 메모리에서 액세스될 수 있다. 파라미터들은 펄스들의 타이밍, 펄스들의 중심 주파수, 펄스들의 위상 및/또는 펄스들의 진폭을 포함할 수 있다.
도 15b는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 경사 크러시 진폭 시퀀스(1550)를 예시한다. 경사 크러시 진폭 시퀀스는 펄스 시퀀스의 부분(1500)의 각각의 후속 반복에 대한 경사 크러시 펄스(1505)의 진폭을 제공한다. 모든 경사 크러시 펄스가 RF 송신 펄스(1501) 및 판독 윈도우(1503)와 연관되어 있지만, 도 15b가 경사 크러시 펄스들의 진폭만을 도시하고 있음에 유의한다.
x 경사 코일, y 경사 코일 및 z 경사 코일이 사용되는 일부 실시예들에서, 경사 크러시 진폭 시퀀스(1550)의 3개의 독립적인 부분이 있다. 예를 들어, 처음에는 x 경사 크러시 펄스들만이 사용되고, 뒤이어서 y 경사 크러시 펄스들이 사용되며 마지막으로 뒤이어서 z 경사 크러시 펄스들이 사용된다. 일부 실시예들에서 순서가 상이할 수 있지만, 각각의 경사 코일에 대한 전체 경사 펄스 시퀀스가 완료될 때까지 크러시 펄스들이 한 번에 하나의 경사 코일을 제어하는 데만 사용되며, 이어서 펄스 시퀀스가 다음 경사 코일에 대해 계속된다는 것을 이해해야 한다. 도 15b에 예시된 예에서, 먼저 x 경사 코일은, 진폭이 무시해도 될 정도로 될 때까지 감쇠하는 최대 진폭과 최소 진폭 사이에서 진동하는, 가변 진폭을 가진 펄스들의 시퀀스(1511)에 의해 제어된다. x 경사 펄스 시퀀스가 완료된 후에, y 경사 펄스 시퀀스가, 진폭이 무시해도 될 정도로 될 때까지 감쇠하는 최대 진폭과 최소 진폭 사이에서 진동하는, 가변 진폭을 가진 펄스들의 시퀀스(1513)로 시작된다. 마지막으로, y 경사 펄스 시퀀스가 완료된 후에, z 경사 펄스 시퀀스(1515)가, 진폭이 무시해도 될 정도로 될 때까지 감쇠하는 최대 진폭과 최소 진폭 사이에서 진동하는, 가변 진폭을 가진 펄스들의 시퀀스로 시작된다. 따라서, 도 15b에 도시된 바와 같이, 경사 크러시 펄스의 진폭이 단조 증가하는 각각의 경사 펄스 시퀀스의 부분들 및 경사 크러시 펄스의 진폭이 단조 감소하는 부분들이 있다.
도 14로 돌아가면, 방법(1400)은, 다중 요소 RF 프로브를 사용하여, MRI 시스템의 이미징 영역에서 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계를 포함하는 동작(1404)에서 계속된다. 일부 실시예들에서, 동작(1604)는 동작(1602)과 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 각각의 RF 송신 펄스(1501)가 자기장 강도의 측정이 일어나는 판독 윈도우(1503)와 연관된다. 따라서, 펄스 시퀀스를 사용하여 경사 코일을 제어하는 동안 측정이 발생한다. 그렇지만, 일부 실시예들에서, 자기장 강도의 측정이 수행되는 동안 RF 송신 코일과 경사 코일 둘 모두가 "온"인 것은 아니다. 이러한 방식으로, 유도된 자기장이 경사 코일에 의해 생성되는 자기장의 존재 없이 측정된다.
자기장 강도를 측정한 후에, 자기장 프로브 내의 각각의 요소로부터 위상을 추출하고 위상을 선형 공간 항(예를 들면, x, y, z 경사 항)과 일정 자기장 항(예를 들면, B0 항)으로 분할하기 위해 컴퓨터 하드웨어 프로세서가 사용된다. 도 16은 MRI 시스템의 각각의 축에 대한 추출된 위상의 각각의 개별 부분에 대한 히스테리시스 효과를 도시한다. 상단 행에 있는 플롯들은 x 경사 코일이 위에서 기술된 경사 펄스 시퀀스에 의해 제어될 때의 측정된 히스테리시스 효과에 대응하고; 중간 행에 있는 플롯들은 y 경사 코일이 위에서 기술된 경사 펄스 시퀀스에 의해 제어될 때의 측정된 히스테리시스 효과에 대응하며; 하단 행에 있는 플롯들은 z 경사 코일이 위에서 기술된 경사 펄스 시퀀스에 의해 제어될 때의 측정된 히스테리시스 효과에 대응한다. 첫 번째 열에 있는 플롯들은 축들 각각에 대한 일정 B0 항을 나타내고; 두 번째 열에 있는 플롯들은 x 축을 따른 선형 항을 나타내며; 세 번째 열에 있는 플롯들은 y 축을 따른 선형 항을 나타내고; 네 번째 열에 있는 플롯들은 z 축을 따른 선형 항을 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 선형 항의 경우, 사용된 경사 코일에 대응하는 축을 따라서만 상당한 히스테리시스 효과가 존재한다. 예를 들어, x 경사 코일을 구동하는 것으로부터 기인하는 히스테리시스에 대응하는 상단 행에서, 선형 항에서의 상당한 히스테리시스는 x 축을 따라만 발견된다. 유사하게, y 경사 코일을 구동하는 것으로부터 기인하는 히스테리시스에 대응하는 중간 행에서, 선형 항에서의 상당한 히스테리시스는 y 축을 따라만 발견된다. 유사하게, z 경사 코일을 구동하는 것으로부터 기인하는 히스테리시스에 대응하는 하단 행에서, 선형 항에서의 상당한 히스테리시스는 z 축을 따라만 발견된다.
도 16에 도시된 데이터로부터, 선형 항에서의 히스테리시스 효과가 경사 코일과 연관된 방향에 대해서만 보정되면 된다는 것을 알 수 있다. 환언하면, 특정 방향에 대한 목표 경사 펄스 시퀀스의 진폭을 조정하여 해당 특정 방향에 대한 보정된 경사 펄스 시퀀스를 결정할 때, 제어기는 해당 특정 방향에 대한 목표 경사 펄스 시퀀스를 고려하고 보정된 경사 펄스 시퀀스를 다른 방향들에 대한 목표 경사 펄스 시퀀스에 기초하지 않는다. 그에 따라, 일부 실시예들에서, 3개의 방향 각각에 대해 별개의 독립적인 히스테리시스 모델(예를 들면, Preisach 모델)이 있다.
도 16에서의 플롯들로부터 또한 알 수 있는 바와 같이, 일정 B0 항은 y축을 따른 히스테리시스만을 나타낸다. 이러한 이유는, 이 데이터에 대해 사용된 예시적인 MRI 시스템에서, B0 자기장이 y축을 따라 배향되기 때문이다. 결과적으로, y 경사 코일이 y 축을 따라 자화를 유도하기 때문에, 유도된 자화는 선형 y 항뿐만 아니라 일정 B0 항에도 영향을 미친다. x 경사 코일과 z 경사 코일은 B0 항에 히스테리시스 효과를 야기하지 않는다. 그렇지만, 다른 MRI 시스템들이 상이한 방향으로 배향된 B0 자기장을 가질 수 있으며, 이 경우에 상이한 방향들은 일정 B0 항에 히스테리시스를 경험할 수 있음을 이해해야 한다.
동작(1406)에서, 방법(1400)은 측정된 제1 복수의 자기장 강도들에 기초하여 히스테리시스 모델의 파라미터들을 추정하는 단계를 포함한다. 동작(1406)은 동작(1402) 및 동작(1404) 이후에 수행된다. 도 17a는 도 17b의 경사 크러시 펄스 진폭의 함수로서 히스테리시스의 측정된 전력 측정치들을 반복적으로 피팅하는 것 및 도 17c의 시간 함수로서 히스테리시스를 반복적으로 피팅하는 것으로부터 기인하는 Preisach 모델의 가중치들의 예를 예시한다. Preisach 모델의 가중치들은 가중치들을 초기 값으로 초기화하는 것에 의해 반복적으로 결정된다. 경사 크러시 펄스 진폭이 증가함에 따라, Preisach 모델의 열들은, 예를 들어, 측정된 자기장 강도와 초기화된 가중치 간의 단순한 차이를 취하는 것에 의해 설정된다. 이어서, 경사 크러시 펄스 진폭이 감소됨에 따라, Preisach 모델의 행들은 유사한 방식으로, 예를 들면, 측정된 자기장 강도와 초기화된 가중치 간의 단순한 차이를 취하는 것에 의해 설정된다. Preisach 모델을 통한 초기 루프 이후에, 가중치들은 이제 초기화된 값과 상이하도록 업데이트되었다. 가중치들을 추가로 업데이트하기 위해 두 번째 루프에 대해 또다시 동일한 프로세스가 실행될 수 있다. 이 프로세스는 Preisach 모델의 가중치들이 임계량만큼 변하는 것을 중단할 때까지 반복될 수 있다. 대안적으로, 가중치들을 추정하기 위한 알고리즘이 설정된 수의 루프들을 실행할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, x 방향, y 방향, z 방향 각각에 대한 Preisach 모델이 있을 수 있다. 그에 따라, 3개의 방향 각각에 대해 동일한 반복적 피팅 절차가 수행될 수 있다.
동작(1408)에서, 방법(1400)은 히스테리시스 모델의 파라미터들을 메모리에 저장하는 단계를 포함한다. 파라미터들은 x 방향과 연관된 Preisach 모델의 가중치들, y 방향과 연관된 Preisach 모델의 가중치들, z 방향과 연관된 Preisach 모델의 가중치들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 가중치와 연관된 하부 자기장 강도 값 및 상부 자기장 강도 값(예를 들면, 도 10a 및 도 10b의 히스테론 참조)은 가중치들과 함께 메모리에 저장될 수 있다.
히스테리시스 효과를 측정하고 히스테리시스 모델의 파라미터들을 메모리에 저장한 후에, 히스테리시스 모델은 MRI 시스템의 유도된 자화로 인해 생성되는 오류를 감소시키기 위해 목표 펄스 시퀀스로부터 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 데 사용될 수 있다. 도 18은 MRI 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 방법(1800)의 플로차트이다.
단계(1802)에서, 방법(1800)은 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스를 수신하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 목표 펄스 시퀀스는 펄스 시퀀스 리포지토리(108) 또는 임의의 다른 적합한 저장 디바이스로부터 제어기(106)에 의해 수신될 수 있다. 목표 펄스 시퀀스는 MRI 시스템의 다양한 전자석들을 제어하기 위한 복수의 펄스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 목표 펄스 시퀀스는 RF 송신 및 수신 코일들(126) 및/또는 경사 코일들(128)을 제어하기 위한 펄스들을 포함할 수 있다. 따라서, 목표 펄스 시퀀스는, x 경사 코일만을 제어하기 위한 펄스 시퀀스인 x 경사 펄스 시퀀스, y 경사 코일만을 제어하기 위한 펄스 시퀀스인 y 경사 펄스 시퀀스, z 경사 코일만을 제어하기 위한 펄스 시퀀스인 z 경사 펄스 시퀀스, RF 송신 코일을 제어하기 위한 펄스 시퀀스인 RF 송신 펄스 시퀀스, 및 RF 수신 코일을 제어하기 위한 펄스 시퀀스인 RF 수신 펄스 시퀀스와 같은, 다수의 서브시퀀스들을 포함할 수 있다.
동작(1804)에서, 방법(1800)은 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스 및 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 야기되는 MRI 시스템에서의 유도된 자화의 히스테리시스 모델에 기초하여 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 히스테리시스 모델은 경사 펄스 시퀀스의 이력에 기초한 "상태"를 갖고, 보정된 펄스 시퀀스는 그 상태에 기초한다. 예를 들어, 히스테리시스 모델은, 위에서 기술된 바와 같이, 하나 이상의 Preisach 모델을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 히스테리시스 모델은 다수의 상이한 파라미터들을 포함하며, 그의 적어도 서브세트가 다중 요소 프로브를 사용하여 획득되는 이전에 획득된 히스테리시스 측정치로부터 결정된다.
일부 실시예들에서, 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 펄스 시퀀스의 시작 부분에서 시작하여 복수의 펄스들을 통해 반복된다. 예를 들어, 경사 펄스 시퀀스는 다수의 목표 경사 펄스들을 포함할 수 있다. 목표 경사 펄스들 각각의 진폭들은 보정된 경사 펄스 시퀀스를 결정하기 위해 조정될 수 있다. 임의의 주어진 경사 펄스에 대한 조정은 적어도 경사 펄스 시퀀스 내의 이전 경사 펄스의 진폭에 기초할 수 있다.
펄스 시퀀스의 모든 펄스들에 걸쳐 반복한 후에, 프로세스는 전체 펄스 시퀀스에 대해 적어도 한 번 더 반복될 수 있다. 이전 반복의 결과는 각각의 후속 반복에 대한 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 알고리즘은 처음에는 목표 펄스 시퀀스를 입력으로서 사용하여 실행될 수 있다. 첫 번째 반복의 결과는 첫 번째 보정된 펄스 시퀀스이다. 이어서, 첫 번째 보정된 펄스 시퀀스는 첫 번째 보정된 펄스 시퀀스 및 히스테리시스 모델을 사용하여 두 번째 보정된 펄스 시퀀스가 결정되는 두 번째 반복의 시작점으로서 사용될 수 있다. 실시예들은 첫 번째 반복에서의 펄스 시퀀스 내의 특정 펄스들의 진폭들에 대한 보정들이 첫 번째 반복에서 조정될 수 없는 방식으로 펄스 시퀀스 내의 이전 펄스들의 진폭들에 영향을 미칠 수 있기 때문에 반복적일 수 있다. 따라서, 적어도 두 번째 반복은 보다 정확한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 데 도움이 될 수 있다. 임의의 수의 반복이 사용될 수 있다. 그렇지만, 히스테리시스로 인한 보정들이 상대적으로 작기 때문에, 일부 실시예들은 두 번의 반복만을 포함한다.
일부 실시예들에서, 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 Preisach 모델로부터의 하나 이상의 가중치를 경사 펄스 시퀀스의 하나 이상의 경사 펄스의 진폭에 가산하는 단계를 포함할 수 있다. 목표 경사 펄스 시퀀스의 각각의 펄스의 진폭들에 어느 가중치들이 가산되는지는, 위에서 기술된 바와 같이, Preisach 모델의 상태에 의존한다.
일부 실시예들에서, 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 RF 송신 펄스의 중심 주파수 또는 위상 및/또는 RF 수신 펄스의 중심 주파수 또는 위상을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 이유는, 위에서 논의한 바와 같이, 특정 경사 코일들로 인해 야기되는 히스테리시스가 B0 자기장의 강도에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. B0 자기장의 강도가 변할 때, 환자 내의 원자들의 세차 주파수가 변한다. 따라서, RF 송신 펄스 및/또는 RF 수신 펄스의 중심 주파수 및/또는 위상이 B0 자기장의 변화로 인해 변경된 세차 주파수와 매칭하도록 조정된다.
동작(1806)에서, 방법(1800)은, 보정된 펄스 시퀀스를 사용하여, 환자를 이미징하기 위한 하나 이상의 경사 펄스를 생성하도록 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계를 포함한다.
도 19a 및 도 19b는 본 개시에 기술된 바와 같이 히스테리시스 효과에 대한 보정으로부터 기인하는 SNR의 개선을 예시한다. 도 19a는 보정된 펄스 시퀀스들을 사용하여 히스테리시스 효과를 보정하지 않은 이미징으로부터 기인하는 환자의 MRI 이미지이다. 도 19b는 보정된 펄스 시퀀스들을 사용하여 히스테리시스 효과를 보정하는 이미징으로부터 기인하는 동일한 환자의 MRI 이미지이다. 15% SNR 증가가 관찰되어, 임상 진단에 사용될 수 있는 보다 양호한 MRI 이미지들을 초래한다.
따라서 본 개시에 기재된 기술의 여러 양태들 및 실시예들을 설명하였지만, 다양한 변경들, 수정들, 및 개선들이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 용이하게 안출될 것임이 이해되어야 한다. 그러한 변경들, 수정들, 및 개선들은 본 명세서에 설명된 기술의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 기능을 수행하고/하거나 결과들 및/또는 본 명세서에 기술된 장점들 중 하나 이상의 장점을 획득하기 위한 다양한 다른 수단들 및/또는 구조들을 용이하게 구상할 것이고, 그러한 변형들 및/또는 수정들 각각은 본 명세서에 기술된 실시예들의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 일상적인 실험만을 사용하여, 본 명세서에 기술된 특정 실시예들에 대한 많은 등가물들을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 실시예들이 단지 예로서 제시되어 있다는 것과, 첨부된 청구항들 및 그의 균등물들의 범위 내에서, 발명 실시예들이 구체적으로 설명된 것과 다른 방식으로 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 추가적으로, 본 명세서에 기술된 2개 이상의 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법의 임의의 조합은, 그러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법이 상호 모순되지 않는 경우, 본 개시의 범위 내에 포함된다.
위에서 기술된 실시예들은 다양한 방식들 중 임의의 것으로 구현될 수 있다. 프로세스들 또는 방법들의 수행을 포함하는 본 개시의 하나 이상의 양태 및 실시예는 프로세스들 또는 방법들을 수행하거나 그 수행을 제어하기 위해 디바이스(예를 들면, 컴퓨터, 프로세서 또는 다른 디바이스)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 활용할 수 있다. 이 점에서, 다양한 발명 개념들이, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 프로세서에서 실행될 때, 위에서 기술된 다양한 실시예들 중 하나 이상을 구현하는 방법들 수행하는 하나 이상의 프로그램으로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(또는 다수의 컴퓨터 판독가능 매체)(예를 들면, 컴퓨터 메모리, 하나 이상의 플로피 디스크, 콤팩트 디스크, 광학 디스크, 자기 테이프, 플래시 메모리, 필드 프로그래머블 게이트 어레이 또는 다른 반도체 디바이스에서의 회로 구성, 다른 유형적 컴퓨터 저장 매체)로서 구체화될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 매체들은 운반 가능(transportable)할 수 있으며, 따라서 그에 저장된 프로그램 또는 프로그램들은 위에서 기술된 양태들 중 다양한 양태들을 구현하기 위해 하나 이상의 상이한 컴퓨터 또는 다른 프로세서 상에 로딩될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 비일시적 매체일 수 있다.
"프로그램" 또는 "소프트웨어"라는 용어는 위에서 기술된 바와 같이 다양한 양태들을 구현하도록 컴퓨터 또는 다른 프로세서를 프로그래밍하는 데 이용될 수 있는 임의의 유형의 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터 실행 가능 명령어 세트를 지칭하기 위해 일반적인 의미로 본 명세서에서 사용된다. 추가적으로, 일 양태에 따르면, 실행될 때, 본 개시의 방법들을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램이 단일 컴퓨터 또는 프로세서에 존재할 필요가 없고, 본 개시의 다양한 양태들을 구현하기 위해 다수의 상이한 컴퓨터들 또는 프로세서들 간에 모듈 방식으로 분산될 수 있음이 이해되어야 한다.
컴퓨터 실행 가능 명령어들은 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 디바이스에 의해 실행되는, 프로그램 모듈들과 같은, 많은 형태들로 되어 있을 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈들은 특정의 작업들을 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형들을 구현하는 루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 전형적으로, 프로그램 모듈들의 기능성이 다양한 실시예들에서 원하는 바에 따라 결합되거나 분산될 수 있다.
또한, 데이터 구조는 임의의 적합한 형태로 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 예시의 간단함을 위해, 데이터 구조는 데이터 구조에서의 위치를 통해 관련되는 필드들을 갖는 것으로 나타내어질 수 있다. 그러한 관계는 마찬가지로 필드들 간의 관계를 전달하는 컴퓨터 판독 가능 매체에서의 위치들을 사용하여 필드들에 대한 스토리지를 할당하는 것에 의해 달성될 수 있다. 그렇지만, 포인터, 태그 또는 데이터 요소들 간의 관계를 구축하는 다른 메커니즘의 사용을 포함한, 임의의 적합한 메커니즘이 데이터 구조의 필드들 내의 정보 간의 관계를 구축하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 위에서 기술된 실시예들은 다양한 방식들 중 임의의 것으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들이 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현될 때, 소프트웨어 코드는, 단일 컴퓨팅 디바이스에서 제공되든 다수의 컴퓨터들 간에 분산되어 있든 관계없이, 임의의 적합한 프로세서 또는 프로세서들의 집합체에서 실행될 수 있다. 위에서 기술된 기능들을 수행하는 임의의 컴포넌트 또는 컴포넌트들의 집합체가 일반적으로 위에서 논의된 기능을 제어하는 제어기로서 간주될 수 있음을 이해해야 한다. 제어기는 다양한 방식으로, 예컨대, 전용 하드웨어로, 또는 위에 언급된 기능들을 수행하도록 마이크로코드 또는 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍된 범용 하드웨어(예를 들면, 하나 이상의 프로세서)로 구현될 수 있으며, 제어기가 시스템의 다수의 컴포넌트들에 대응할 때 여러 방식들의 조합으로 구현될 수 있다.
게다가, 컴퓨터가, 비제한적인 예로서, 랙 장착형 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 또는 태블릿 컴퓨터와 같은, 다수의 형태들 중 임의의 형태로 구체화될 수 있음이 이해되어야 한다. 추가적으로, 컴퓨터는 일반적으로 컴퓨터로 간주되지는 않지만, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰 또는 임의의 다른 적합한 휴대용 또는 고정식 전자 디바이스를 포함한, 적합한 프로세싱 능력을 가진 디바이스에 내장될 수 있다.
또한, 컴퓨터는 하나 이상의 입출력 디바이스를 가질 수 있다. 이러한 디바이스들은, 그 중에서도, 사용자 인터페이스를 제시하는 데 사용될 수 있다. 사용자 인터페이스를 제공하는 데 사용될 수 있는 출력 디바이스의 예는 출력의 시각적 제시를 위한 프린터 또는 디스플레이 화면 및 출력의 청각적 제시를 위한 스피커 또는 다른 사운드 생성 디바이스를 포함한다. 사용자 인터페이스에 사용될 수 있는 입력 디바이스의 예는 키보드, 및, 마우스, 터치 패드 및 디지타이징 태블릿과 같은, 포인팅 디바이스를 포함한다. 다른 예로서, 컴퓨터는 음성 인식을 통해 또는 다른 가청 형식으로 입력 정보를 수신할 수 있다.
그러한 컴퓨터들은, 로컬 영역 네트워크 또는, 엔터프라이즈 네트워크와 같은, 광역 네트워크, 및 지능형 네트워크(IN) 또는 인터넷을 포함한, 임의의 적합한 형태의 하나 이상의 네트워크에 의해 상호 연결될 수 있다. 그러한 네트워크는 임의의 적합한 기술에 기초할 수 있고 임의의 적합한 프로토콜에 따라 동작할 수 있으며 무선 네트워크, 유선 네트워크 또는 광섬유 네트워크를 포함할 수 있다.
또한, 기술된 바와 같이, 일부 양태들은 하나 이상의 방법으로서 구체화될 수 있다. 방법의 일부로서 수행되는 동작들은 임의의 적합한 방식으로 순서 지정될 수 있다. 그에 따라, 동작들이 예시된 것과 상이한 순서로 수행되는 실시예들이 구성될 수 있으며, 이러한 실시예들은, 비록 예시적인 실시예들에서 순차적인 동작들로서 도시되어 있더라도, 일부 동작들을 동시에 수행하는 것을 포함할 수 있다.
모든 정의는, 본 명세서에서 정의되고 사용되는 바와 같이, 사전 정의(dictionary definition), 참고로 포함된 문서에서의 정의, 및/또는 정의된 용어의 통상적인 의미보다 우선하는 것으로 이해되어야 한다.
부정관사("a" 및 "an")는, 본원에 사용되는 바와 같이, 명세서에서 그리고 청구범위에서, 명확히 달리 지시되지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
문구 "및/또는"은, 본원에 사용되는 바와 같이, 명세서에서 그리고 청구범위에서, 그렇게 등위 접속된(conjoined) 요소들, 즉 일부 경우에 연접적으로(conjunctively) 존재하고 다른 경우에 이접적으로(disjunctively) 존재하는 요소들 중 "어느 하나 또는 둘 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"을 사용해 열거된 다수의 요소들은 동일한 방식으로, 즉 그렇게 등위 접속된 요소들 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 구체적으로 식별된 해당 요소와 관련이 있는지 여부와 상관없이, "및/또는"이라는 절에 의해 구체적으로 식별되는 요소들 이외에 다른 요소들이 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 언급은, "포함하는(comprising)"과 같은 개방형 표현(open-ended language)과 함께 사용될 때, 일 실시예에서, A만(B 이외의 요소들을 선택적으로 포함함); 다른 실시예에서, B만(A 이외의 요소들을 선택적으로 포함함); 또 다른 실시예에서, A 및 B 둘 모두(다른 요소들을 선택적으로 포함함) 등을 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 명세서에서 그리고 청구범위에서, 하나 이상의 요소의 리스트에 대한 언급에서의 문구 "적어도 하나"는 요소들의 리스트 내의 요소들 중 임의의 하나 이상의 요소 중에서 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하지만, 요소들의 리스트 내에 구체적으로 열거된 각기의 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함하는 것은 아니며 요소들의 리스트 내의 요소들의 임의의 조합을 배제하지 않는다. 이 정의는 또한, 구체적으로 식별된 해당 요소들과 관련이 있는지 여부에 관계없이, "적어도 하나"라는 문구가 언급하는 요소들의 리스트 내에서 구체적으로 식별되는 요소들 이외에 요소들이 선택적으로 존재할 수 있는 것을 허용한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는 등가적으로, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 등가적으로 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 실시예에서, B가 존재하지 않는 경우(그리고 B 이외의 요소들을 선택적으로 포함함), 적어도 하나의 A - 하나 초과의 A를 선택적으로 포함함 - 를 지칭할 수 있고; 다른 실시예에서, A가 존재하지 않는 경우(그리고 A 이외의 요소들을 선택적으로 포함함), 적어도 하나의 B - 하나 초과의 B를 선택적으로 포함함 - 를 지칭할 수 있으며; 또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 A - 하나 초과의 A를 선택적으로 포함함 -, 및 적어도 하나의 B - 하나 초과의 B를 선택적으로 포함함 - (그리고 선택적으로 다른 요소들을 포함함)를 지칭할 수 있고; 기타 등등일 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 어구 및 전문용어는 설명을 위한 것이며 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다. “포함하는(including)", "포함하는(comprising)", 또는 "갖는(having)", "함유하는(containing)", "수반하는(involving)", 및 이들의 변형들의 본 명세서에서의 사용은 그 이후에 열거되는 항목들 및 이들의 등가물들은 물론 추가적인 항목들을 포괄하는 것으로 의도된다.
청구범위에서는 물론 이상의 명세서에서, "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "담고 있는(carrying)", "갖는(having)", "함유하는(containing)", "수반하는(involving)", "보유하는(holding)", "~로 구성되는(composed of)" 등과 같은 모든 이행적 어구(transitional phrase)는 개방형(open-ended)인 것으로, 즉 "~를 포함하지만 이에 한정되지는 않는"을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이행적 어구들 "~로 이루어진(consisting of)" 및 "본질적으로 ~로 이루어진consisting essentially of)"만이, 제각기, 폐쇄형(closed) 또는 반폐쇄형(semi-closed) 이행적 어구이다.

Claims (197)

  1. 자기 공명 이미징(MRI) 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 장치로서,
    적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
    를 포함하며, 상기 방법은:
    적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스를 명시하는 정보를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스 및 상기 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 야기되는 상기 MRI 시스템에서의 유도된 자화의 히스테리시스 모델에 기초하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및
    상기 보정된 펄스 시퀀스를 사용하여, 환자를 이미징하기 위한 하나 이상의 경사 펄스를 생성하도록 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계
    를 포함하는 것인, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스는 보정된 경사 펄스 시퀀스를 포함하고, 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계는 상기 MRI 시스템의 이미징 영역의 적어도 일 부분에 형성되는 경사 자기장의 강도가 상기 목표 펄스 시퀀스가 달성되도록 설계된 목표 자기장 강도와 실질적으로 동일하도록 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 구동하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 또한, 상기 히스테리시스 모델의 현재 상태에 기초하는 것인, 장치.
  4. 제1항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델은 복수의 가중치들, 각자의 복수의 하부 자기장 강도 값들 및 각자의 복수의 상부 자기장 강도 값들을 포함하고, 상기 복수의 가중치들 각각은 상기 복수의 하부 자기장 강도 값들의 각자의 하부 자기장 강도 값과 상기 상부 자기장 강도 값들의 각자의 상부 자기장 강도 값과 연관되는 것인, 장치.
  5. 제4항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델은 Preisach 모델을 포함하는 것인, 장치.
  6. 제4항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 가중치들 각각은 다중 요소 프로브를 사용하여 획득되는 적어도 하나의 이전에 획득된 히스테리시스 측정치를 사용하여 결정되는 것인, 장치.
  7. 제1항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템은 강자성 요크를 포함하고, 상기 히스테리시스 모델은 상기 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 적어도 상기 강자성 요크에 유도되는 히스테리시스 효과를 나타내는 것인, 장치.
  8. 제1항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 펄스 시퀀스를 반복적으로 결정하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
  9. 제8항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 반복적으로 결정하는 단계는:
    상기 목표 펄스 시퀀스 및 상기 히스테리시스 모델에 기초하여 초기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및
    상기 초기 보정된 펄스 시퀀스 및 상기 히스테리시스 모델에 기초하여 최종 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계는 상기 MRI 시스템의 이미징 영역의 적어도 일 부분에 형성되는 경사 자기장의 강도가 목표 자기장 강도 값과 실질적으로 동일하도록 상기 최종 펄스 시퀀스의 최종 경사 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 구동하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
  10. 제1항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 목표 펄스 시퀀스의 목표 경사 펄스 시퀀스 내의 펄스의 진폭을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
  11. 제10항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 펄스 시퀀스는 복수의 목표 경사 펄스들을 포함하는 목표 경사 펄스 시퀀스를 포함하고;
    상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 보정된 경사 펄스 시퀀스의 복수의 보정된 경사 펄스들에 대한 복수의 보정된 펄스 진폭들을 결정하는 단계를 포함하고;
    제1 보정된 경사 펄스의 제1 보정된 펄스 진폭을 결정하는 것은 적어도 상기 제1 보정된 경사 펄스보다 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스에서 더 일찍 발생하는 제2 보정된 경사 펄스의 제2 보정된 펄스 진폭에 기초하는 것인, 장치.
  12. 제11항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 시작 경사 펄스로부터 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 최종 경사 펄스까지 반복하는 것에 의해 상기 보정된 펄스 시퀀스의 모든 펄스의 진폭을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 특정 보정된 경사 펄스의 진폭은 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 적어도 하나의 이전의 보정된 경사 펄스에 기초하는 것인, 장치.
  13. 제1항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 RF 송신 코일을 제어하는 데 사용되는 보정된 송신 무선 주파수(RF) 펄스 시퀀스, 및 RF 수신 코일을 제어하는 데 사용되는 보정된 수신 RF 펄스 시퀀스, 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
  14. 제13항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보정된 송신 RF 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 송신 RF 펄스 시퀀스의 송신 RF 펄스의 중심 주파수 또는 위상을 조정하는 단계를 포함하고;
    보정된 수신 RF 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 수신 RF 펄스 시퀀스의 수신 RF 펄스의 중심 주파수 또는 위상을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
  15. 제1항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템을 더 포함하는 것인, 장치.
  16. 제15항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 경사 코일을 더 포함하는 것인, 장치.
  17. 제15항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템은 강자성 요크를 포함하는 것인, 장치.
  18. 제17항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성 요크는:
    강자성 재료를 포함하는 제1 플레이트;
    강자성 재료를 포함하는 제2 플레이트; 및
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 결합된 강자성 재료를 포함하는 프레임
    을 포함하는 것인, 장치.
  19. 제18항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임은 복수의 지지체들을 포함하고, 상기 복수의 지지체들 각각은 강자성 재료를 포함하고 인접한 지지체로부터 갭(gap)만큼 이격되는 것인, 장치.
  20. 제19항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임은 상기 제1 플레이트에 결합된 강자성 재료를 포함하는 제1 암 부분 및 상기 제2 플레이트에 결합된 강자성 재료를 포함하는 제2 암 부분을 포함하고, 상기 복수의 지지체들은 상기 제1 암 부분과 상기 제2 암 부분 사이에 결합되는 것인, 장치.
  21. 제19항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 갭은 에어 갭인 것인, 장치.
  22. 제18항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임은 실질적으로 C자 형상인 것인, 장치.
  23. 제18항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 실질적으로 원형인 것인, 장치.
  24. 제17항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성 요크는 저탄소강, 코발트강(CoFe), 및 규소강, 중 적어도 하나로 만들어진 적어도 하나의 부분을 포함하는 것인, 장치.
  25. 제15항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템은 저자기장(low-field) MRI 시스템인 것인, 장치.
  26. 제25항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템의 B0 자기장 강도는 대략 0.2 T 이하인 것인, 장치.
  27. 제26항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템의 B0 자기장 강도는 대략 50 mT 이상 대략 0.1 T 이하인 것인, 장치.
  28. 제26항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템의 B0 자기장 강도는 대략 10 mT 이상 대략 20 mT 이하인 것인, 장치.
  29. 자기 공명 이미징(MRI) 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은, 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서를 사용하여:
    적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스를 명시하는 정보를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스 및 상기 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 야기되는 상기 MRI 시스템에서의 유도된 자화의 히스테리시스 모델에 기초하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및
    상기 보정된 펄스 시퀀스를 사용하여, 환자를 이미징하기 위한 하나 이상의 경사 펄스를 생성하도록 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  30. 제29항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스는 보정된 경사 펄스 시퀀스를 포함하고, 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계는 상기 MRI 시스템의 이미징 영역의 적어도 일 부분에 형성되는 경사 자기장의 강도가 상기 목표 펄스 시퀀스가 달성되도록 설계된 목표 자기장 강도와 실질적으로 동일하도록 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 구동하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  31. 제29항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 또한, 상기 히스테리시스 모델의 현재 상태에 기초하는 것인, 방법.
  32. 제29항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델은 복수의 가중치들, 각자의 복수의 하부 자기장 강도 값들 및 각자의 복수의 상부 자기장 강도 값들을 포함하고, 상기 복수의 가중치들 각각은 상기 복수의 하부 자기장 강도 값들의 각자의 하부 자기장 강도 값과 상기 상부 자기장 강도 값들의 각자의 상부 자기장 강도 값과 연관되는 것인, 방법.
  33. 제32항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델은 Preisach 모델을 포함하는 것인, 방법.
  34. 제32항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 가중치들 각각은 다중 요소 프로브를 사용하여 획득되는 적어도 하나의 이전에 획득된 히스테리시스 측정치를 사용하여 결정되는 것인, 방법.
  35. 제29항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템은 강자성 요크를 포함하고, 상기 히스테리시스 모델은 상기 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 적어도 상기 강자성 요크에 유도되는 히스테리시스 효과를 나타내는 것인, 방법.
  36. 제29항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 펄스 시퀀스를 반복적으로 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  37. 제36항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 반복적으로 결정하는 단계는:
    상기 목표 펄스 시퀀스 및 상기 히스테리시스 모델에 기초하여 초기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및
    상기 초기 보정된 펄스 시퀀스 및 상기 히스테리시스 모델에 기초하여 최종 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계는 상기 MRI 시스템의 이미징 영역의 적어도 일 부분에 형성되는 경사 자기장의 강도가 목표 자기장 강도 값과 실질적으로 동일하도록 상기 최종 펄스 시퀀스의 최종 경사 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 구동하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  38. 제29항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 목표 펄스 시퀀스의 목표 경사 펄스 시퀀스 내의 펄스의 진폭을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  39. 제38항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 펄스 시퀀스는 복수의 목표 경사 펄스들을 포함하는 목표 경사 펄스 시퀀스를 포함하고;
    상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 보정된 경사 펄스 시퀀스의 복수의 보정된 경사 펄스들에 대한 복수의 보정된 펄스 진폭들을 결정하는 단계를 포함하고;
    제1 보정된 경사 펄스의 제1 보정된 펄스 진폭을 결정하는 것은 적어도 상기 제1 보정된 경사 펄스보다 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스에서 더 일찍 발생하는 제2 보정된 경사 펄스의 제2 보정된 펄스 진폭에 기초하는 것인, 방법.
  40. 제39항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 시작 경사 펄스로부터 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 최종 경사 펄스까지 반복하는 것에 의해 상기 보정된 펄스 시퀀스의 모든 펄스의 진폭을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 특정 보정된 경사 펄스의 진폭은 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 적어도 하나의 이전의 보정된 경사 펄스에 기초하는 것인, 방법.
  41. 제29항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 RF 송신 코일을 제어하는 데 사용되는 보정된 송신 무선 주파수(RF) 펄스 시퀀스, 및 RF 수신 코일을 제어하는 데 사용되는 보정된 수신 RF 펄스 시퀀스, 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  42. 제41항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보정된 송신 RF 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 송신 RF 펄스 시퀀스의 송신 RF 펄스의 중심 주파수 또는 위상을 조정하는 단계를 포함하고;
    보정된 수신 RF 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 수신 RF 펄스 시퀀스의 수신 RF 펄스의 중심 주파수 또는 위상을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  43. 제29항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템은 강자성 요크를 포함하는 것인, 방법.
  44. 제43항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성 요크는:
    강자성 재료를 포함하는 제1 플레이트;
    강자성 재료를 포함하는 제2 플레이트; 및
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 결합된 강자성 재료를 포함하는 프레임을 포함하는 것인, 방법.
  45. 제44항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임은 복수의 지지체들을 포함하고, 상기 복수의 지지체들 각각은 강자성 재료를 포함하고 인접한 지지체로부터 갭만큼 이격되는 것인, 방법.
  46. 제45항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임은 상기 제1 플레이트에 결합된 강자성 재료를 포함하는 제1 암 부분 및 상기 제2 플레이트에 결합된 강자성 재료를 포함하는 제2 암 부분을 포함하고, 상기 복수의 지지체들은 상기 제1 암 부분과 상기 제2 암 부분 사이에 결합되는 것인, 방법.
  47. 제45항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 갭은 에어 갭인 것인, 방법.
  48. 제44항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임은 실질적으로 C자 형상인 것인, 방법.
  49. 제44항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 실질적으로 원형인 것인, 방법.
  50. 제43항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성 요크는 저탄소강, 코발트강(CoFe), 및 규소강, 중 적어도 하나로 만들어진 적어도 하나의 부분을 포함하는 것인, 방법.
  51. 제29항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템은 저자기장 MRI 시스템인 것인, 방법.
  52. 제51항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템의 B0 자기장 강도는 대략 0.2 T 이하인 것인, 방법.
  53. 제52항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템의 B0 자기장 강도는 대략 50 mT 이상 대략 0.1 T 이하인 것인, 방법.
  54. 제51항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템의 B0 자기장 강도는 대략 10 mT 이상 대략 20 mT 이하인 것인, 방법.
  55. 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 자기 공명 이미징(MRI) 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 상기 방법은:
    적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스를 명시하는 정보를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 목표 펄스 시퀀스 및 상기 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 야기되는 상기 MRI 시스템에서의 유도된 자화의 히스테리시스 모델에 기초하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및
    상기 보정된 펄스 시퀀스를 사용하여, 환자를 이미징하기 위한 하나 이상의 경사 펄스를 생성하도록 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  56. 제1항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스는 보정된 경사 펄스 시퀀스를 포함하고, 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계는 상기 MRI 시스템의 이미징 영역의 적어도 일 부분에 형성되는 경사 자기장의 강도가 상기 목표 펄스 시퀀스가 달성되도록 설계된 목표 자기장 강도와 실질적으로 동일하도록 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 구동하는 단계를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  57. 제55항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 또한, 상기 히스테리시스 모델의 현재 상태에 기초하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  58. 제55항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델은 복수의 가중치들, 각자의 복수의 하부 자기장 강도 값들 및 각자의 복수의 상부 자기장 강도 값들을 포함하고, 상기 복수의 가중치들 각각은 상기 복수의 하부 자기장 강도 값들의 각자의 하부 자기장 강도 값과 상기 상부 자기장 강도 값들의 각자의 상부 자기장 강도 값과 연관되는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  59. 제58항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델은 Preisach 모델을 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  60. 제58항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 가중치들 각각은 다중 요소 프로브를 사용하여 획득되는 적어도 하나의 이전에 획득된 히스테리시스 측정치를 사용하여 결정되는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  61. 제55항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템은 강자성 요크를 포함하고, 상기 히스테리시스 모델은 상기 적어도 하나의 경사 코일의 동작에 의해 적어도 상기 강자성 요크에 유도되는 히스테리시스 효과를 나타내는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  62. 제55항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 펄스 시퀀스를 반복적으로 결정하는 단계를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  63. 제62항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 반복적으로 결정하는 단계는:
    상기 목표 펄스 시퀀스 및 상기 히스테리시스 모델에 기초하여 초기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계; 및
    상기 초기 보정된 펄스 시퀀스 및 상기 히스테리시스 모델에 기초하여 최종 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계는 상기 MRI 시스템의 이미징 영역의 적어도 일 부분에 형성되는 경사 자기장의 강도가 목표 자기장 강도 값과 실질적으로 동일하도록 상기 최종 펄스 시퀀스의 최종 경사 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 구동하는 단계를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  64. 제55항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 목표 펄스 시퀀스의 목표 경사 펄스 시퀀스 내의 펄스의 진폭을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  65. 제64항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 펄스 시퀀스는 복수의 목표 경사 펄스들을 포함하는 목표 경사 펄스 시퀀스를 포함하고;
    상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 보정된 경사 펄스 시퀀스의 복수의 보정된 경사 펄스들에 대한 복수의 보정된 펄스 진폭들을 결정하는 단계를 포함하고;
    제1 보정된 경사 펄스의 제1 보정된 펄스 진폭을 결정하는 것은 적어도 상기 제1 보정된 경사 펄스보다 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스에서 더 일찍 발생하는 제2 보정된 경사 펄스의 제2 보정된 펄스 진폭에 기초하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  66. 제65항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 시작 경사 펄스로부터 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 최종 경사 펄스까지 반복하는 것에 의해 상기 보정된 펄스 시퀀스의 모든 펄스의 진폭을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 특정 보정된 경사 펄스의 진폭은 상기 보정된 경사 펄스 시퀀스의 적어도 하나의 이전의 보정된 경사 펄스에 기초하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  67. 제55항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정된 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 RF 송신 코일을 제어하는 데 사용되는 보정된 송신 무선 주파수(RF) 펄스 시퀀스, 및 RF 수신 코일을 제어하는 데 사용되는 보정된 수신 RF 펄스 시퀀스, 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  68. 제67항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보정된 송신 RF 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 송신 RF 펄스 시퀀스의 송신 RF 펄스의 중심 주파수 또는 위상을 조정하는 단계를 포함하고;
    보정된 수신 RF 펄스 시퀀스를 결정하는 단계는 상기 보정된 수신 RF 펄스 시퀀스의 수신 RF 펄스의 중심 주파수 또는 위상을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  69. 제55항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템은 강자성 요크를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  70. 제69항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성 요크는:
    강자성 재료를 포함하는 제1 플레이트;
    강자성 재료를 포함하는 제2 플레이트; 및
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 결합된 강자성 재료를 포함하는 프레임을 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  71. 제70항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임은 복수의 지지체들을 포함하고, 상기 복수의 지지체들 각각은 강자성 재료를 포함하고 인접한 지지체로부터 갭만큼 이격되는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  72. 제71항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임은 상기 제1 플레이트에 결합된 강자성 재료를 포함하는 제1 암 부분 및 상기 제2 플레이트에 결합된 강자성 재료를 포함하는 제2 암 부분을 포함하고, 상기 복수의 지지체들은 상기 제1 암 부분과 상기 제2 암 부분 사이에 결합되는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  73. 제71항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 갭은 에어 갭인 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  74. 제71항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임은 실질적으로 C자 형상인 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  75. 제70항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 실질적으로 원형인 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  76. 제70항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성 요크는 저탄소강, 코발트강(CoFe), 및 규소강, 중 적어도 하나로 만들어진 적어도 하나의 부분을 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  77. 제55항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템은 저자기장 MRI 시스템인 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  78. 제77항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템의 B0 자기장 강도는 대략 0.2 T 이하인 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  79. 제78항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템의 B0 자기장 강도는 대략 50 mT 이상 대략 0.1 T 이하인 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  80. 제78항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템의 B0 자기장 강도는 대략 10 mT 이상 대략 20 mT 이하인 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  81. 적어도 하나의 경사 코일을 포함하는 자기 공명 이미징(MRI) 시스템에서 히스테리시스를 측정하는 방법으로서,
    제1 복수의 펄스들을 포함하는 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계;
    상기 MRI 시스템의 이미징 영역에 배치된 다중 요소 RF 프로브를 사용하여, 상기 MRI 시스템의 상기 이미징 영역에서 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 상기 제1 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -;
    상기 측정된 제1 복수의 자기장 강도들에 기초하여 히스테리시스 모델의 파라미터들을 추정하는 단계; 및
    상기 히스테리시스 모델의 상기 파라미터들을 저장하는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  82. 제81항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 펄스 시퀀스를 명시하는 적어도 하나의 파라미터 값에 액세스하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  83. 제81항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계는 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 동안 상기 적어도 하나의 경사 코일이 자기장을 생성하지 않도록 상기 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계 이후에 수행되는 것인, 방법.
  84. 제81항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 펄스들 중 적어도 일부는 시간이 지남에 따라 진폭이 감소하는 것인, 방법.
  85. 제84항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 펄스들 중 적어도 일부는 시간이 지남에 따라 진폭이 증가하는 것인, 방법.
  86. 제81항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델의 상기 파라미터들을 저장하는 단계는 상기 제1 복수의 자기장 강도들, 복수의 하부 자기장 강도 값들, 및 복수의 상부 자기장 강도 값들에 기초한 복수의 가중치들을 저장하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 가중치들의 각각의 가중치는 상기 복수의 하부 자기장 강도 값들 중 하나 및 상기 복수의 상부 자기장 강도 값들 중 하나와 연관되는 것인, 방법.
  87. 제86항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델의 가중치들을 추정하는 단계는 상기 제1 자기장 강도와 목표 자기장 강도 사이의 차이에 기초하여 상기 복수의 가중치들의 각각의 가중치를 추정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  88. 제87항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 이후에:
    제2 복수의 펄스들을 포함하는 제2 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계;
    상기 다중 요소 프로브를 사용하여, 상기 이미징 영역에서 제2 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 상기 제2 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 상기 제2 펄스 시퀀스의 상기 제2 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 및
    상기 제2 자기장 강도들에 기초하여 상기 복수의 가중치들을 업데이트하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  89. 제86항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 펄스들을 포함하는 후속하는 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 반복적으로 제어하는 단계 - 제1 반복은 상기 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 것을 포함함 -;
    상기 다중 요소 프로브를 사용하여, 후속하는 복수의 자기장 강도들을 반복적으로 측정하는 단계 - 상기 후속하는 복수의 자기장 강도들 각각은 상기 후속하는 펄스 시퀀스 내의 상기 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 및
    상기 후속하는 복수의 자기장 강도들에 기초하여 상기 복수의 가중치들을 반복적으로 업데이트하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  90. 제81항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 펄스들의 각각의 펄스 이전에 RF 구동 펄스를 사용하여 상기 MRI 시스템의 무선 주파수(RF) 코일을 제어하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  91. 제90항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 RF 구동 펄스 및 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 구동 펄스들의 상기 각자의 펄스 이후에 판독 윈도우(readout window)를 포함시키는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  92. 제81항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 경사 코일은 x 경사 코일, y 경사 코일, 및 z 경사 코일을 포함하는 것인, 방법.
  93. 제92항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 펄스 시퀀스는 x 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스, y 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스, 및 z 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스를 포함하는 것인, 방법.
  94. 제81항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 RF 프로브를 상기 MRI 시스템의 등중심(isocenter)에 배치하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  95. 제81항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 RF 프로브는 복수의 RF 수신 요소들을 포함하는 것인, 방법.
  96. 제95항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각은 코일을 포함하는 것인, 방법.
  97. 제96항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 RF 프로브는 복수의 액체 샘플들을 포함하고, 상기 복수의 액체 샘플들 각각은 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각자의 코일 내에 포함되어 있는 것인, 방법.
  98. 제97항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 한천(agar)을 포함하는 것인, 방법.
  99. 제97항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 황산 구리를 포함하는 것인, 방법.
  100. 제97항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 미네랄 오일(mineral oil)을 포함하는 것인, 방법.
  101. 제97항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 겔(gel) 샘플인 것인, 방법.
  102. 제96항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각각의 코일은 2층 리츠 솔레노이드(two-layer Litz solenoid)를 포함하는 것인, 방법.
  103. 제96항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 프로브는 RF 송신 코일을 포함하는 것인, 방법.
  104. 제103항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 송신 코일은 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각보다 큰 원통형 코일인 것인, 방법.
  105. 제103항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들은 상기 RF 송신 코일 내에 배치되는 것인, 방법.
  106. 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 적어도 하나의 경사 코일을 포함하는 자기 공명 이미징(MRI) 시스템에서 히스테리시스를 측정하는 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 상기 방법은:
    제1 복수의 펄스들을 포함하는 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계;
    상기 MRI 시스템의 이미징 영역에 배치된 다중 요소 RF 프로브를 사용하여, 상기 MRI 시스템의 상기 이미징 영역에서 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 상기 제1 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -;
    상기 측정된 제1 복수의 자기장 강도들에 기초하여 히스테리시스 모델의 파라미터들을 추정하는 단계; 및
    상기 히스테리시스 모델의 상기 파라미터들을 저장하는 단계를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  107. 제106항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 펄스 시퀀스를 명시하는 적어도 하나의 파라미터 값에 액세스하는 단계를 더 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  108. 제106항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계는 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 동안 상기 적어도 하나의 경사 코일이 자기장을 생성하지 않도록 상기 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계 이후에 수행되는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  109. 제106항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 펄스들 중 적어도 일부는 시간이 지남에 따라 진폭이 감소하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  110. 제109항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 펄스들 중 적어도 일부는 시간이 지남에 따라 진폭이 증가하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  111. 제106항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델의 상기 파라미터들을 저장하는 단계는 상기 제1 복수의 자기장 강도들, 복수의 하부 자기장 강도 값들, 및 복수의 상부 자기장 강도 값들에 기초한 복수의 가중치들을 저장하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 가중치들의 각각의 가중치는 상기 복수의 하부 자기장 강도 값들 중 하나 및 상기 복수의 상부 자기장 강도 값들 중 하나와 연관되는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  112. 제111항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델의 가중치들을 추정하는 단계는 상기 제1 자기장 강도와 목표 자기장 강도 사이의 차이에 기초하여 상기 복수의 가중치들의 각각의 가중치를 추정하는 단계를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  113. 제112항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 이후에:
    제2 복수의 펄스들을 포함하는 제2 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계;
    상기 다중 요소 프로브를 사용하여, 상기 이미징 영역에서 제2 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 상기 제2 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 상기 제2 펄스 시퀀스의 상기 제2 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 및
    상기 제2 자기장 강도들에 기초하여 상기 복수의 가중치들을 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  114. 제111항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은:
    복수의 펄스들을 포함하는 후속하는 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 반복적으로 제어하는 단계 - 제1 반복은 상기 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 것을 포함함 -;
    상기 다중 요소 프로브를 사용하여, 후속하는 복수의 자기장 강도들을 반복적으로 측정하는 단계 - 상기 후속하는 복수의 자기장 강도들 각각은 상기 후속하는 펄스 시퀀스 내의 상기 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 및
    상기 후속하는 복수의 자기장 강도들에 기초하여 상기 복수의 가중치들을 반복적으로 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  115. 제106항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 펄스들의 각각의 펄스 이전에 RF 구동 펄스를 사용하여 상기 MRI 시스템의 무선 주파수(RF) 코일을 제어하는 단계를 더 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  116. 제115항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 각각의 RF 구동 펄스 및 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 구동 펄스들의 상기 각자의 펄스 이후에 판독 윈도우를 포함시키는 단계를 더 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  117. 제106항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 경사 코일은 x 경사 코일, y 경사 코일, 및 z 경사 코일을 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  118. 제117항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 펄스 시퀀스는 x 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스, y 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스, 및 z 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  119. 제106항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 다중 요소 RF 프로브를 상기 MRI 시스템의 등중심에 배치하는 단계를 더 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  120. 제106항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 RF 프로브는 복수의 RF 수신 요소들을 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  121. 제120항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각은 코일을 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  122. 제121항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 RF 프로브는 복수의 액체 샘플들을 포함하고, 상기 복수의 액체 샘플들 각각은 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각자의 코일 내에 포함되어 있는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  123. 제122항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 한천을 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  124. 제122항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 황산 구리를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  125. 제122항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 미네랄 오일을 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  126. 제122항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 겔 샘플인 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  127. 제121항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각각의 코일은 2층 리츠 솔레노이드를 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  128. 제121항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 프로브는 RF 송신 코일을 포함하는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  129. 제128항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 송신 코일은 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각보다 큰 원통형 코일인 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  130. 제128항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들은 상기 RF 송신 코일 내에 배치되는 것인, 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  131. 자기 공명 이미징(MRI) 시스템의 적어도 하나의 경사 코일을 제어하기 위한 장치로서,
    적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 하드웨어 프로세서로 하여금 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령어들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
    를 포함하며, 상기 방법은:
    제1 복수의 펄스들을 포함하는 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계;
    상기 MRI 시스템의 이미징 영역에 배치된 다중 요소 RF 프로브를 사용하여, 상기 MRI 시스템의 상기 이미징 영역에서 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 상기 제1 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -;
    상기 측정된 제1 복수의 자기장 강도들에 기초하여 히스테리시스 모델의 파라미터들을 추정하는 단계; 및
    상기 히스테리시스 모델의 상기 파라미터들을 저장하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
  132. 제131항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 펄스 시퀀스를 명시하는 적어도 하나의 파라미터 값에 액세스하는 단계를 더 포함하는 것인, 장치.
  133. 제131항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계는 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 동안 상기 적어도 하나의 경사 코일이 자기장을 생성하지 않도록 상기 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계 이후에 수행되는 것인, 장치.
  134. 제131항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 펄스들 중 적어도 일부는 시간이 지남에 따라 진폭이 감소하는 것인, 장치.
  135. 제134항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 펄스들 중 적어도 일부는 시간이 지남에 따라 진폭이 증가하는 것인, 장치.
  136. 제131항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델의 상기 파라미터들을 저장하는 단계는 상기 제1 복수의 자기장 강도들, 복수의 하부 자기장 강도 값들, 및 복수의 상부 자기장 강도 값들에 기초한 복수의 가중치들을 저장하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 가중치들의 각각의 가중치는 상기 복수의 하부 자기장 강도 값들 중 하나 및 상기 복수의 상부 자기장 강도 값들 중 하나와 연관되는 것인, 장치.
  137. 제136항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델의 가중치들을 추정하는 단계는 상기 제1 자기장 강도와 목표 자기장 강도 사이의 차이에 기초하여 상기 복수의 가중치들의 각각의 가중치를 추정하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
  138. 제137항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 이후에:
    제2 복수의 펄스들을 포함하는 제2 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계;
    상기 다중 요소 프로브를 사용하여, 상기 이미징 영역에서 제2 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 상기 제2 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 상기 제2 펄스 시퀀스의 상기 제2 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 및
    상기 제2 자기장 강도들에 기초하여 상기 복수의 가중치들을 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것인, 장치.
  139. 제136항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은:
    복수의 펄스들을 포함하는 후속하는 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 반복적으로 제어하는 단계 - 제1 반복은 상기 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 것을 포함함 -;
    상기 다중 요소 프로브를 사용하여, 후속하는 복수의 자기장 강도들을 반복적으로 측정하는 단계 - 상기 후속하는 복수의 자기장 강도들 각각은 상기 후속하는 펄스 시퀀스 내의 상기 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 -; 및
    상기 후속하는 복수의 자기장 강도들에 기초하여 상기 복수의 가중치들을 반복적으로 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것인, 장치.
  140. 제131항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 펄스들의 각각의 펄스 이전에 RF 구동 펄스를 사용하여 상기 MRI 시스템의 무선 주파수(RF) 코일을 제어하는 단계를 더 포함하는 것인, 장치.
  141. 제140항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 각각의 RF 구동 펄스 및 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 구동 펄스들의 상기 각자의 펄스 이후에 판독 윈도우를 포함시키는 단계를 더 포함하는 것인, 장치.
  142. 제131항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 경사 코일은 x 경사 코일, y 경사 코일, 및 z 경사 코일을 포함하는 것인, 장치.
  143. 제142항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 펄스 시퀀스는 x 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스, y 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스, 및 z 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스를 포함하는 것인, 장치.
  144. 제131항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 다중 요소 RF 프로브를 상기 MRI 시스템의 등중심에 배치하는 단계를 더 포함하는 것인, 장치.
  145. 제131항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 RF 프로브는 복수의 RF 수신 요소들을 포함하는 것인, 장치.
  146. 제145항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각은 코일을 포함하는 것인, 장치.
  147. 제146항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 RF 프로브는 복수의 액체 샘플들을 포함하고, 상기 복수의 액체 샘플들 각각은 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각자의 코일 내에 포함되어 있는 것인, 장치.
  148. 제147항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 한천을 포함하는 것인, 장치.
  149. 제147항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 황산 구리를 포함하는 것인, 장치.
  150. 제147항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 미네랄 오일을 포함하는 것인, 장치.
  151. 제147항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 겔 샘플인 것인, 장치.
  152. 제146항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각각의 코일은 2층 리츠 솔레노이드를 포함하는 것인, 장치.
  153. 제146항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 요소 프로브는 RF 송신 코일을 포함하는 것인, 장치.
  154. 제153항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 송신 코일은 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각보다 큰 원통형 코일인 것인, 장치.
  155. 제153항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들은 상기 RF 송신 코일 내에 배치되는 것인, 장치.
  156. 자기 공명 이미징(MRI) 시스템에서 히스테리시스를 측정하기 위한 다중 요소 프로브로서,
    RF 송신 코일;
    복수의 RF 수신 요소들; 및
    복수의 액체 샘플들 - 각각의 액체 샘플은 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각자의 코일 내에 포함되어 있음 -
    을 포함하는 것인, 다중 요소 프로브.
  157. 제156항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각은 코일을 포함하는 것인, 다중 요소 프로브.
  158. 제156항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 한천을 포함하는 것인, 다중 요소 프로브.
  159. 제156항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 황산 구리를 포함하는 것인, 다중 요소 프로브.
  160. 제156항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나 및 각자의 RF 수신 요소는 에폭시에 배치되는 것인, 다중 요소 프로브.
  161. 제156항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각각의 코일은 2층 리츠 솔레노이드를 포함하는 것인, 다중 요소 프로브.
  162. 제156항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 송신 코일은 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각보다 큰 원통형 코일인 것인, 다중 요소 프로브.
  163. 제156항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각은 리츠 연선 케이블(Litz twisted pair cable)에 전기적으로 연결되는 것인, 다중 요소 프로브.
  164. 제156항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들은 상기 RF 송신 코일 내에 배치되는 것인, 다중 요소 프로브.
  165. 제164항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징을 더 포함하고, 상기 복수의 RF 수신 요소들 및 상기 RF 송신 코일은 상기 하우징 내에 포함되어 있는 것인, 다중 요소 프로브.
  166. 제165항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 MRI 시스템에 상기 다중 요소 프로브를 장착하도록 구성된 패스너를 포함하는 것인, 다중 요소 프로브.
  167. 제166항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패스너는 상기 MRI 시스템의 상기 등중심에 상기 다중 요소 프로브를 장착하도록 구성되는 것인, 다중 요소 프로브.
  168. 제165항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 형상이 실질적으로 원통형인 것인, 다중 요소 프로브.
  169. 제156항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 송신 코일은 내부 체적을 규정하고, 상기 RF 수신 요소들은 상기 내부 체적에 배치되는 것인, 다중 요소 프로브.
  170. 적어도 하나의 전자석을 포함하는 자기 공명 이미징(MRI) 시스템에서 히스테리시스를 측정하는 방법으로서,
    다중 요소 프로브를 사용하여 상기 MRI 시스템의 이미징 영역에서 자기장을 측정하는 단계
    를 포함하고, 상기 다중 요소 프로브는:
    RF 송신 코일;
    복수의 RF 수신 요소들; 및
    복수의 액체 샘플들 - 각각의 액체 샘플은 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각자의 코일 내에 포함되어 있음 - 을 포함하는 것인, 방법.
  171. 제170항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각은 코일을 포함하는 것인, 방법.
  172. 제170항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 한천을 포함하는 것인, 방법.
  173. 제170항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나는 황산 구리를 포함하는 것인, 방법.
  174. 제170항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 샘플들 중 적어도 하나 및 각자의 RF 수신 요소는 에폭시에 배치되는 것인, 방법.
  175. 제170항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들의 각각의 코일은 다층 리츠 솔레노이드를 포함하는 것인, 방법.
  176. 제170항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 송신 코일은 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각보다 큰 원통형 코일인 것인, 방법.
  177. 제170항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들 각각은 리츠 연선 케이블에 전기적으로 연결되는 것인, 방법.
  178. 제170항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 RF 수신 요소들은 상기 RF 송신 코일 내에 배치되는 것인, 방법.
  179. 제178항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징을 더 포함하고, 상기 복수의 RF 수신 요소들 및 상기 RF 송신 코일은 상기 하우징 내에 포함되어 있는 것인, 방법.
  180. 제179항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템에 상기 다중 요소 프로브를 배치하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  181. 제180항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MRI 시스템에 상기 다중 요소 프로브를 배치하는 단계는, 패스너를 사용하여, 상기 다중 요소 프로브를 상기 MRI 시스템의 등중심에 장착하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  182. 제178항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 형상이 실질적으로 원통형인 것인, 방법.
  183. 제170항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 송신 코일은 내부 체적을 규정하고, 상기 RF 수신 요소들은 상기 내부 체적에 배치되는 것인, 방법.
  184. 제170항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전자석은 적어도 하나의 경사 코일을 포함하고, 상기 방법은:
    제1 복수의 펄스들을 포함하는 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계
    를 더 포함하고;
    이미징 영역에서 상기 자기장을 측정하는 단계는 상기 MRI 시스템의 상기 이미징 영역에서 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 상기 제1 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 펄스들의 각자의 펄스로부터 기인함 - 를 포함하는 것인, 방법.
  185. 제184항에 있어서,
    상기 측정된 제1 복수의 자기장 강도들에 기초하여 히스테리시스 모델의 파라미터들을 추정하는 단계; 및
    상기 히스테리시스 모델의 상기 파라미터들을 저장하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  186. 제185항에 있어서, 상기 제1 펄스 시퀀스를 명시하는 적어도 하나의 파라미터 값에 액세스하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  187. 제185항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계와 상기 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 제어하는 단계는 동시에 수행되는 것인, 방법.
  188. 제185항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 구동 펄스들 중 적어도 일부는 시간이 지남에 따라 진폭이 감소하는 것인, 방법.
  189. 제188항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 구동 펄스들 중 적어도 일부는 시간이 지남에 따라 진폭이 증가하는 것인, 방법.
  190. 제185항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델의 상기 파라미터들을 저장하는 단계는 상기 제1 복수의 자기장 강도들, 복수의 하부 자기장 강도 값들, 및 복수의 상부 자기장 강도 값들에 기초한 복수의 가중치들을 저장하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 가중치들의 각각의 가중치는 상기 복수의 하부 자기장 강도 값들 중 하나 및 상기 복수의 상부 자기장 강도 값들 중 하나와 연관되는 것인, 방법.
  191. 제190항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히스테리시스 모델의 가중치들을 추정하는 단계는 상기 제1 자기장 강도와 목표 자기장 강도 사이의 차이에 기초하여 상기 복수의 가중치들의 각각의 가중치를 추정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  192. 제190항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 이후에:
    제2 복수의 구동 펄스들을 포함하는 제2 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 구동하는 단계;
    상기 다중 요소 프로브를 사용하여, 상기 이미징 영역에서 제2 복수의 자기장 강도들을 측정하는 단계 - 상기 제2 복수의 자기장 강도들 각각은, 적어도 부분적으로, 상기 제2 펄스 시퀀스의 상기 제2 복수의 구동 펄스들의 각자의 구동 펄스로부터 기인함 -; 및
    상기 제2 자기장 강도들에 기초하여 상기 복수의 가중치들을 업데이트하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  193. 제190항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 구동 펄스들을 포함하는 후속하는 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 반복적으로 구동하는 단계 - 제1 반복은 상기 제1 펄스 시퀀스를 사용하여 상기 적어도 하나의 경사 코일을 구동하는 것을 포함함 -;
    상기 다중 요소 프로브를 사용하여, 후속하는 복수의 자기장 강도들을 반복적으로 측정하는 단계 - 상기 후속하는 복수의 자기장 강도들 각각은 상기 후속하는 펄스 시퀀스 내의 상기 복수의 구동 펄스들의 각자의 구동 펄스로부터 기인함 -; 및
    상기 후속하는 복수의 자기장 강도들에 기초하여 상기 복수의 가중치들을 반복적으로 업데이트하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  194. 제183항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 구동 펄스들의 각각의 구동 펄스 이전에 RF 구동 펄스를 사용하여 상기 MRI 시스템의 무선 주파수(RF) 코일을 구동하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  195. 제194항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 RF 구동 펄스 및 상기 제1 펄스 시퀀스의 상기 제1 복수의 구동 펄스들의 상기 각자의 구동 펄스 이후에 판독 윈도우를 포함시키는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  196. 제185항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 경사 코일은 x 경사 코일, y 경사 코일, 및 z 경사 코일을 포함하는 것인, 방법.
  197. 제196항 또는 임의의 다른 선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 펄스 시퀀스는 x 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스, y 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스, 및 z 경사 구동 펄스들의 서브시퀀스를 포함하는 것인, 방법.
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