KR20230116480A - RF coil for setting up a multiple small-animal MRI - Google Patents

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KR20230116480A
KR20230116480A KR1020220013462A KR20220013462A KR20230116480A KR 20230116480 A KR20230116480 A KR 20230116480A KR 1020220013462 A KR1020220013462 A KR 1020220013462A KR 20220013462 A KR20220013462 A KR 20220013462A KR 20230116480 A KR20230116480 A KR 20230116480A
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magnetic resonance
present
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multiple small
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김경남
남태우
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가천대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 자기공명영상용 RF 코일에 관한 것으로, 축방향(z)으로 적어도 두 개의 이상의 중공부(111)가 형성된 원통 형상의 몸체부(110)와; 상기 중공부(111)에 각각 구비된 나선형의 스트립으로 이루어진 표면 코일(120)을 포함한다.The present invention relates to an RF coil for magnetic resonance imaging, comprising: a cylindrical body portion 110 having at least two or more hollow portions 111 formed in an axial direction (z); It includes surface coils 120 made of spiral strips provided in each of the hollow parts 111.

Description

다중 소동물 자기공명영상용 RF 코일{RF coil for setting up a multiple small-animal MRI}RF coil for setting up a multiple small-animal MRI}

본 발명은 다중 소동물을 대상으로 하는 자기공명영상용 RF코일에 관한 것이다.The present invention relates to an RF coil for magnetic resonance imaging targeting multiple small animals.

자기 공명 영상(magnetic resonance imaging, MRI)은 균일한 주자기장(main magnetic field) 내에서 인체 내에 존재하는 핵종(수소, 인, 나트륨, 탄소 등)의 자화벡터(magnetization vector)에 대해 고주파 RF(radiofrequency) 펄스를 인가하여 특정 핵종(수소 등)을 공명시켜 수직평면으로 자화벡터가 재정렬되면서 발생되는 자기공명 신호를 수신하여 컴퓨터를 통해 재구성하여 영상화하는 기술이다.Magnetic resonance imaging (MRI) is a radiofrequency (RF) image of the magnetization vector of nuclides (hydrogen, phosphorus, sodium, carbon, etc.) present in the human body within a uniform main magnetic field. ) Pulse is applied to resonate specific nuclides (hydrogen, etc.), and magnetic resonance signals generated as the magnetization vector is rearranged in the vertical plane are received and reconstructed through a computer to be imaged.

일반적으로 자화벡터를 공명시키기 위한 펄스 송신과 발생된 자기공명 신호의 수신은 RF코일에 의해 이루어지며, 이때 RF코일은 자화벡터를 공명시키기 위한 RF 신호를 송신(RF 송신 모드)하는 코일과 자기공명 신호를 수신(RF 수신 모드)하는 코일이 각각 따로 마련될 수 있으며, 또는 하나의 RF코일에 의해 RF 송신 모드와 RF 수신 모드가 같이 수행될 수 있다.In general, pulse transmission to resonate the magnetization vector and reception of the generated magnetic resonance signal are performed by an RF coil. At this time, the RF coil transmits an RF signal to resonate the magnetization vector (RF transmission mode) and magnetic resonance. Coils for receiving signals (RF reception mode) may be provided separately, or RF transmission mode and RF reception mode may be performed together by one RF coil.

한편, 일반적으로 임상 실험에서 사용되는 RF 코일은 균질한 자기장을 얻을 수 있는 새장형 코일(birdcage coiil)을 사용하고 있으며, 새장형 코일은 배치되는 여러 코일 사이의 상호 유도 인덕턴스를 최소화하기 위하여 RF 쉴드 또는 커패시터를 사용하였으며, 부가회로의 추가로 인하여 개별 코일의 부피가 증가하는 단점이 있다.On the other hand, RF coils generally used in clinical trials use birdcage coils that can obtain a homogeneous magnetic field. Alternatively, a capacitor is used, and there is a disadvantage in that the volume of individual coils increases due to the addition of additional circuits.

공개특허공보 제10-2015-0072618호(공개일자: 2015.06.30.)Publication No. 10-2015-0072618 (published date: 2015.06.30.) 공개특허공보 제10-2011-0104807호(공개일자: 2011.09.23.)Publication No. 10-2011-0104807 (published date: 2011.09.23.)

본 발명은 다중 소동물을 대상으로 하는 자기공명영상용 RF코일에 관한 것으로, 다중 소동물의 자기공명영상을 동시에 수행함에 있어서 인접한 코일 사이의 상호 인덕턴스를 최소화할 수 있는 자기공명영상용 RF코일을 제공하고자 하는 것이다.The present invention relates to an RF coil for magnetic resonance imaging for multiple small animals, and provides an RF coil for magnetic resonance imaging capable of minimizing mutual inductance between adjacent coils in simultaneously performing magnetic resonance imaging of multiple small animals. that you want to provide.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기공명 영상용 RF 코일은, 축방향(z)으로 적어도 두 개의 이상의 중공부가 형성된 원통 형상의 몸체부와; 상기 중공부에 각각 구비된 나선형의 스트립으로 이루어진 표면 코일을 포함한다.An RF coil for magnetic resonance imaging according to the present invention for achieving this object includes a cylindrical body portion having at least two or more hollow portions formed in an axial direction (z); and surface coils made of helical strips respectively provided in the hollow part.

바람직하게는, 상기 표면 코일의 회전각(θ)은 57.5°± 0.25°이다.Preferably, the rotation angle (θ) of the surface coil is 57.5° ± 0.25°.

바람직하게는, 상기 표면 코일은 4개로 구성되어 서로 90°의 위상차를 갖는다.Preferably, the surface coil is composed of four and has a phase difference of 90 ° from each other.

본 발명에 따른 자기공명영상용 RF 코일은, 축방향(z)으로 적어도 두 개의 이상의 중공부가 형성된 원통 형상의 몸체부와; 상기 중공부에 각각 구비된 나선형의 스트립으로 이루어진 표면 코일을 포함하여, 인접한 코일 사이의 커플링에 의한 간섭을 최소화하여 동시에 다중 소동물의 우수한 자기공명영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.An RF coil for magnetic resonance imaging according to the present invention includes a cylindrical body portion having at least two or more hollow portions formed in an axial direction (z); By including surface coils made of helical strips provided in each of the hollow parts, interference due to coupling between adjacent coils is minimized, and excellent magnetic resonance images of multiple small animals can be obtained at the same time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상용 RF 코일의 사시 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나선형 표면 코일의 사시 구성도이다.
도 3의 (a)는 종래기술(폐루프 타입의 표면 코일/안장형 코일)과 본 발명의 싱글 타입의 RF 코일(나선형 표면 코일)에 대한 EM 시뮬레이션 결과를 보여주고 있으며, (b)는 4채널 어레이 코일로 구성된 RF 코일에서 S-파라미터를 보여주는 그래프이다.
도 4의 (a)(b)는 각각 본 실시예의 RF 코일의 팬텀이 로딩된 상태의 사진을 보여주는 도면이며, (c)는 측정된 팬텀의 MR 이미지이다.1 is a perspective configuration diagram of an RF coil for magnetic resonance imaging according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective configuration diagram of a helical surface coil according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 (a) shows the EM simulation results for the prior art (closed loop type surface coil / saddle coil) and the single type RF coil (helical surface coil) of the present invention, (b) shows 4 This is a graph showing S-parameters in an RF coil composed of channel array coils.
Figure 4 (a) (b) is a view showing a picture showing a state in which the phantom of the RF coil of the present embodiment is loaded, respectively, (c) is a measured MR image of the phantom.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are merely exemplified for the purpose of explaining embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described in this specification, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하 구체적인 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, specific embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상용 RF 코일의 사시 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나선형 표면 코일의 사시 구성도이다.1 is a perspective configuration diagram of an RF coil for magnetic resonance imaging according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective configuration diagram of a helical surface coil according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상용 RF 코일은, 축방향(z)으로 적어도 두 개의 이상의 중공부(111)가 형성된 원통 형상의 몸체부(110)와, 중공부(111) 각각 구비된 나선형의 스트립으로 이루어진 표면 코일(120)을 포함하며, 나선형의 스트립은 일부 구간에 튜닝을 위한 캐패시터가 직렬로 연결될 수 있다. 1 and 2, the RF coil for magnetic resonance imaging according to an embodiment of the present invention includes a cylindrical body portion 110 having at least two or more hollow portions 111 formed in an axial direction (z) and , The hollow portion 111 includes a surface coil 120 made of a helical strip each provided, and a capacitor for tuning may be connected in series to a partial section of the helical strip.

표면 코일(120)은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 권취된 나선형의 스트립으로 구성되며, 수평면(horizontal plane, axial plane)에서 높은 자기장 균일도를 갖는 회전각(θ)을 다음의 [수학식 1]에 의해 계산할 수 있다.The surface coil 120 is composed of a helical strip wound in a clockwise or counterclockwise direction, and the rotation angle θ with high magnetic field uniformity in the horizontal plane (horizontal plane, axial plane) is determined by the following [Equation 1] can be calculated by

[수학식 1][Equation 1]

[수학식 1]에서 L1은 표면 코일의 직선 길이이며, L2는 표면 코일의 나선형으로 권취된 길이이며, r은 표면 코일의 직경이며, W는 표면 코일의 피치 간격이다. In [Equation 1], L1 is the straight line length of the surface coil, L2 is the spirally wound length of the surface coil, r is the diameter of the surface coil, and W is the pitch interval of the surface coil.

[수학식 1]로부터 표면 코일의 회전각(θ)은 57.5°임을 알 수 있으며, 바람직하게는, 최적의 회전각(θ)에서 ±0.25°범위 내에서 조정될 수 있다.It can be seen from [Equation 1] that the rotation angle (θ) of the surface coil is 57.5°, and preferably, it can be adjusted within a range of ±0.25° from the optimal rotation angle (θ).

본 실시예의 표면 코일은 EM 시뮬레이션(Sim4life, ZMT)을 수행하였으며, 종래기술의 RF 코일(표면 코일, 안장형 코일)을 같이 비교하였다. 다음으로, 4채널 어레이 코일을 구성하였으며, 각 코일 사이의 디커플링 특성을 확인하였다. 코일 특성을 평가하기 위하여 원통 형상의 팬텀(직경 24 mm, 길이 60 mm, 도전율 1.03038 S/m, 유전율 55.9962)이 사용되었다.EM simulation (Sim4life, ZMT) was performed on the surface coil of this embodiment, and RF coils (surface coil and saddle type coil) of the prior art were compared together. Next, a 4-channel array coil was constructed, and the decoupling characteristics between each coil were confirmed. To evaluate the coil characteristics, a cylindrical phantom (diameter 24 mm, length 60 mm, conductivity 1.03038 S/m, dielectric constant 55.9962) was used.

도 3의 (a)는 각각 사각의 폐루프 타입의 표면 코일과, 안장형 코일과, 본 발명의 싱글 타입의 RF 코일(나선형 표면 코일)에 대한 EM 시뮬레이션 결과를 보여주고 있으며, (b)는 4채널로 어레이 코일로 구성된 RF 코일에서 싱글 타입의 RF 코일(나선형 표면 코일)의 Sii 파라미터와, 인접한 나선형 표면 코일 사이의 Sij 파라미터를 보여주고 있다. 도 3의 (a)로부터 본 발명은 종래기술과 대비하여 11.11%와 5.57% 정도 더 높은 HF(homogeneity factor)가 측정되었다.Figure 3 (a) shows the EM simulation results for a square closed-loop type surface coil, a saddle type coil, and a single type RF coil (helical surface coil) of the present invention, respectively, (b) shows In the RF coil composed of array coils with 4 channels, the Sii parameter of a single type RF coil (helical surface coil) and the Sij parameter between adjacent spiral surface coils are shown. From (a) of FIG. 3, the present invention measured a higher homogeneity factor (HF) of about 11.11% and 5.57% compared to the prior art.

다음으로, 도 3의 (b)에서 4채널의 나선형 표면 코일로 구성되어 90°위상차를 갖는 RF 코일은 Sii가 -65dB 낮게 측정되며, 코일 사이의 디커플링을 확인할 수 있는 Sij는 -33 dB 낮게 측정되었다.Next, in FIG. 3 (b), the RF coil composed of 4-channel spiral surface coils and having a 90 ° phase difference measures Sii as low as -65dB, and Sij, which can confirm decoupling between coils, is measured as -33dB as low as It became.

도 4의 (a)(b)는 각각 본 실시예의 RF 코일의 팬텀이 로딩된 상태의 사진을 보여주는 도면이며, (c)는 측정된 팬텀의 MR 이미지를 보여주고 있다.Figure 4 (a) (b) is a view showing a picture showing a state in which the phantom of the RF coil of the present embodiment is loaded, respectively, (c) shows the MR image of the measured phantom.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the foregoing embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within a range that does not deviate from the technical spirit of the present invention. will be clear to those who have knowledge of

110 : 몸체부 120 : 표면 코일110: body part 120: surface coil

Claims (3)

축방향(z)으로 적어도 두 개의 이상의 중공부가 형성된 원통 형상의 몸체부와;
상기 중공부에 각각 구비된 나선형의 스트립으로 이루어진 표면 코일을 포함하는 다중 소동물 자기공명영상용 RF 코일.a cylindrical body portion having at least two or more hollow portions formed in an axial direction (z);
An RF coil for multiple small animal magnetic resonance imaging comprising surface coils made of spiral strips respectively provided in the hollow part. 제1항에 있어서, 상기 표면 코일의 회전각(θ)은 57.5°± 0.25°인 것을 특징으로 하는 다중 소동물 자기공명영상용 RF 코일.The RF coil for multi-small animal magnetic resonance imaging according to claim 1, wherein the rotation angle (θ) of the surface coil is 57.5° ± 0.25°. 제1항에 있어서, 상기 표면 코일은 4개로 구성되어 서로 90°의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 소동물 자기공명영상용 RF 코일.The RF coil for multiple small animal magnetic resonance imaging according to claim 1, wherein the surface coils are composed of four and have a phase difference of 90° from each other.
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