KR930000895B1 - 고속 핵자기 공명 영상 시스템용 표면 그레디언트 어셈블리 - Google Patents

고속 핵자기 공명 영상 시스템용 표면 그레디언트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

고속 핵자기 공명 영상 시스템용 표면 그레디언트 어셈블리
제1도는 본 발명의 그레디언트 어셈블리가 작동되는 NMR 영상/분광학 시스템의 일부분을 도시한 단면도.
제1a도, 제1b도 및 제1c도는 본 발명에 따라 어셈블리에 사용가능한 평편한 코일을 형성하는 각 한세트의 Z축, Y축 및 X축 그레디언트 자장에 대한 전류 등고선의 개략적인 평면도.
제2a도는 본 발명에 따라 평편한 그레디언트 코일에 이용되는 바람직한 RF의 차폐부를 도시한 평면도.
제2b도는 본 발명의 어셈블리가 XZ평판에 고착될때 평면을 형성하는 에칭식 ″지문형″평편한 코일을 도시한 평면도.
제3a도 및 제3b도는 제2b도의 단일 평편한 그레디언트 코일과, 제2a도의 RF차폐부를 가진 어셈블리를 사용함에 따라 Y그레디언트 자장과 영상픽셀을 도시한 그래프.
제3c도 및 제3d도는 왜곡부를 각각 정정하기 전후 본 발명의 표면 그레디언트 어셈블리를 가진 정상적인 블런티어의 헤드 영상 표면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 자석 12 : 코일
116 : 보어 14 : 본체코일
18 : 안테나 20X : 제 1 평판한 코일단자
20Y : 제 2 평판한 코일단자 22 : 차폐부재.
본 발명은 핵자기공명(NMR) 영상 및 분광학 시스템에 유용한 그레디언트 자장을 형성하는 코일 어셈블리에 관한 것으로서 구체적으로 말하자면 고속/고공명 NMR 영상을 용이하게 처리하기 위해 감소된 상승시간 및 증가된 그레디언트 강도를 가지며 자장 그레디언트를 각각 형성하는 적어도 하나의 그레디언트 코일의 어셈블리에 관한 것이다.
최근에, 이런 NMR 영상 시스템에서는 사람의 내부를 해부하는데 필요한 영상을 형성하는 방법이 이용되었다. 환자는 정적인 자장에 배치되어 고주파(RF)전자기 펄스 영향을 받게 된다. 환자의 원자핵들의 핵공명은 안테나에 의해 검출되어 영상의 이런 여자된 핵들을 포함하는 환자의 내부에 형성될 수 있는 정보를 제공하게 된다. 자장이 3차원 공간 각각에 단조로운 그레디언트를 갖게 될 경우, 공명핵들의 위치를 측정하게 된다. 이런 핵들의 특성을 분석하기 위한 자기 공명 분광학 시스템이 이와 같은 현상들을 이용한다. 통상적으로 주자석(초전도체)는 주자석의 보어내에 설치된 그레디언트 코일이 선형 그레디언트 위에 배치될깨 획일적인 고강도 자장을 형성하게 된다.
일반적으로, 그레디언트 코일은 가요성 프린트 회로기판상에 에칭된 권선을 포함하는데 이런 기판은 원통형 코일을 형성하기 위해 구불려진다. 고공명 영상을 실행하는 선형코일은 1987년 2월 24일자로 특허가 허여된 미합중국 특허 제4,646,024호에 기술된 바와 같이 설계되어 제조절될 수 있고 1988년 4월 12일자로 특허가 허여된 미합중국 특허 제4,737,716호에 기재된 바와 같이 와류를 제거하기 위해 자동차폐될 수 있다. 이들 두 특허원들은 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 발명에 있어서, 참고로서 언급되었다. 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 발명에 있어서 참고로서 언급되고 있는 1984년 5월 24일자 특허가 허여된 미합중국 특허 제4,451,788호에 기술된 바와 같이 ″블립 에코 평판″기법을 사용하는 사람가슴을 고속 NMR 영상처리와 같은 응용에 있어서, 자장 그레디언트가 약 2 내지 3Gauss/㎝의 강도와 약 100마이크로세컨트의 상승시간에 의해 실행되어질 경우 영상은 1/40초를 필요로 한다. 주어진 그레디언트 강도와 상승시간에 있어서, 피이크 그레디언트 코일 출력은 코일크기의 15출력에 비례한다. 그러나, 그레디언트 증폭기/코일 서브시스템 전력의 변화도 없이 원통형 코일의 크기를 감소해서 실제 성능이 개선될 수 있지만 좀더작은 그레디언트 코일 내부의 체적이 감소되어 소정의 인지가능한 체적의 고속/고공명 NMR 영상 시스템이 매우 어렵게 되는 것을 알 수 있다. 유용한 체적을 이용가능할 경우, 고속 영상에 모여진 총 데이타 양은 장기간 즉 10분간에 걸쳐서 요구된 영상 데이타 양보다 작으며, 따라서, 고속영상은 저공명을 나타내고 통상 NMR 영상에 대해서 부족한 신호 대 노이즈 비율을 나타낸다. 이에 따라 고속/고공명 NMR 영상 시스템은 정상 NMR 영상 시스템보다 더 제한되어 응용된다. 그러므로 현재의 통상 NMR 영상 시스템의 그레디언트 출력 증폭/공급을 수정함이 없이 총 영상을 형성하는 필요한 응답 데이타가 상대적으로 단 시간에서 얻어질 수 있는 개선된 그레디언트 자장 형성 수단을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라서, 고속/고공명 NMR 영상 시스템용 표먼 그레디언트 어셈블리는 적어도 하나의 평편한 그레디언트 코일을 구비한다. 이들 각 평편한 코일은 어셈블리의 소정의 다른 평편한 코일에 평행하게 그리고 두개의 선택된 카테시언 좌표의 선택된 평한에 배치된다. 따라서, 하나이상의 평편한 코일을 배치함에 있어서, XZ 평판은 X, Y 및 Z방향의 1,2 또는 3내에 그레디언트 자장을 제공할 수 있다. 각 코일은 1,2,4이상의 2M 권선으로 형성될 수 있다. 각 권선은 전류 흐름 함수에 의해 설정된 ″지문″형상의 코일이다.
본 발명의 바람직한 실시에에 있어서, RF 차폐부는 표면코일과 같은 평편한 그레디언트 코일과 RF 안테나 사이에 배치되어 안테나와 그레디언트 코일 사이의 상호작용을 방지하게 되므로 RF 안테나의 질적 인자가 저하되는 것을 평가할 수 없다. 특별한 비고체형 RF 차페부는 인접 RF 표면 코일 안테나에 의해 설정된 RF 자장 전류에 대한 저 임피이던스를 유지할 동안 그레디언트로 부터 유도된 와류의 흐름을 방지하기 위해 나타난다. 따라서, 본 발명의 모적은 고속/고공명 NMR 영상 및 분광학 시스템용 평편한 그레디언트 어셈블리를 제공한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이하 첨부된 도면과 관련해서 더욱 상세히 설명하고자 한다.
제1도를 우선 참조하면, NMR 영상 시스템(10)은 오직 일부분(11a)만이 개략적으로 도시된 주 자석(11)을 이용한다. 이러한 자석은 보어 중심부(11c)로 부터 반경 (Ra)의 개구 보어(11b)를 갖는다. 정적인 주차장(Bo)는 보어(11b)내에 형성된다. 원통형 그레디언트 코일수단(12)은 이런 보어내에 장착된다. 그레디언트 형성수단(12)은 상기 언급한 미합중국 특허 제4,737,176호의 자동차폐식 그레디언트 코일과 같이 외측부분(12a)과 내측 부분(12b)을 갖는데, 이런 외측 그레디언트 코일부분(12a)을 갖는데, 이런 외측 그레디언트 코일부분(12a)은 반경 (2b)를 갖고 내측 그레디언트 코일부분 (12b)은 반경(Rc)을 갖는다. 그레디언트 코일수단(12)은 본 발명의 어셈블리에 의해 형성된 나머지 하나 또는 둘 그레디언트와 함께 카테시언 좌표 시스템의 선택된 방향으로 주차장내의 하나 또는 둘 그레디언트를 전달하는데 사용된다. 또다른 경우에 있어서, 3개의 그레디언트가 본 발명에의 어셈블리에 의해 형성되어 코일(12)은 사용되지 않는다. 코일(12)이 하나이상의 그레디언트 자장을 형성하기 위해 사용될 경우, 그레디언트 전류는 하나이상의 케이블(12c, 12d)등을 거쳐 유도된다. 축 또는 Z방향으로 도시된 정적인 주차장(Bo)에는 특별한 절차에 대해 필요로 하는 바와 같이, 코일(12) 및/또는 본 발명에 의해 자장 그레디언트가 있다.
고 주파수(RF) 총 본체 코일(14)이 그레디언트 코일(12)내에 장착되어 그레디언트 코일의 최소 반경(Rc)보다 약간 작은 반경(Rd)을 갖는다.
본 발명의 양수인에게 모두 양도되고, 참고로 본 발명에 기재되어 있는 즉 1987년 7월 14일자, 1987년 9월 8일자 및 1987년 9월 15일자로 각각 특허가 허여된 미합중국 특허 제4,680,548호, 재4,692,705호 또는 제4,694,255호에 청구된 여러 기재에 있어서, 다수의 적절한 본체 코일이 있었다. RF 자장(B1)은 조사되기 위해 샘플(10)내의 핵 여자에 대한 코일(14)에 의해 X 방향으로 제공된다.
도면에 도시된 바와 같이, 도시를 목적으로 샘플(16)은 개략적으로 도시된 인체의 몸통(16t), 팔(16a) 및 가슴(16h)을 통하는 축부분이다. 예시된 상황에 있어서, 가슴(16h)의 영상 연구는 직경이 D인 단일 원형면코일(18)에 의해 수행된다. 이러한 표면 코일축(코일 평판에 대해 실제로 수직 관계임)은 거리(D')에 배치되는데, 이러한 거리(D')는 영상이 얻어지는 샘플(16)의 중심부로 부터 코일 직경(D)과 실제로 동일하다. 통상적으로 표면 코일 안테나(18)를 공간적으로 더욱 선택하는 패턴은 RF 신호 입력에 응답하는 총 본체 RF 코일에 의해 제공된 여자신호에 의해 여자된 핵에서 케이블(14a)까지의 NMR 응답신호를 수신하는데 이용된다. 수신된 응답신호에는 표면 코일 출력 케이블(18a)이 있다.
본 발명에 따라서, 그레디언트 코일(20,20')등은 적어도 하나의 각 방향[즉 Y방향에서 Y축 그레디언트(Gy)자장은 제 1 표면 그레디언트 코일 단자(20a)에서 제 2 코일까지 흐르도록 경도전류 Iq에응답하는 제 1 코일(20)에 의해 제공된다에 자장 그레디언트를 공급하기 위해 제공된다. 따라서, 그레디언트 전류는 제 1 평판 코일 단자(20X)에 입력 되고 제 2 평편할 코일단자(20Y)를 여자시키는 코일 어셈블리 도체(20c)를 통해 흐른다. 제 2 그레디언트는 코일(20')의 평판과 실제로 평행한 평판내에 있을 경우, 또다른 평편한 코일에 의해 제공된다. 제 3 의 그레디언트 코일이 사용될 경우 코일(20,20')과 실제 평행하게 배치된다.
RF 전체의 본체 코일(14)은 X 및 Y방향으로 실제 동일한 RF자장(B1)을 형성하도록 설계되어 있다. X방향에서 형성된 자장은 독립된 시스템 ″모드″이고 Y방향에서 발생된 모드 또는 자장과 대체로 다르다.
고주파수 RF 코일의 내측에 있는 RF주파수(도체가 그레디언트 코일이거나 또는 그렇지 않을 경우)에서 파장과 비교된 긴 길이의 도체를 배치할 경우, 전자기파가 긴 도체 부분에서 여자되도록 하고 양질의 인자의 손실 감소를 분산시키며 RF 코일 실행에서 손실을 작게한다. 그레디언트 어셈블리에 유도된 RF 전류는 전자장을 일그러지게 하고 RF 코일 자체내의 주파수를 이동시킨다. RF 총 본체 코일은 그레디언트 코일을 평판하게 형성하여 적어도 한쪽 방향으로 그리고 이런 방향으로 얇게 그레디언트 코일을 형성하여 최소한 감소시킨다. 예시된 바와 같이, 코일(20)은 본체 코일(14)에 의해 발생된 바람직하지 못한 수직 자장(B1)의 일부분을 방지함으로서 이런 모드가 동조 및 공진을 행하도록 한다. 그러나 단부상에 도시된 평편한 그레디언트 코일(20)의 면적이 작기 때문에, 소망의 수평 RF 모드에는 실제 영향이 미치지 않는다.
본 발명의 또다른 관점에 있어서, 실제적으로 평판을 형성하는 RF 차폐수단(22)은 적어도 하나의 그레디언트 표면 코일(20)의 평판과 실제 평행하게 실행되는데 하나의 평편한 그레디언트 코일이 보어 중심부에 배치되는 거리(DS)는 거리(DG)보다 약간 작다. 두 거리(DSDG)는 코일을 수용하는 표면 거리(D')보다 크므로, RF차폐부재(22)는 수신 안테나 (18)와 그레디언트 코일(20) 평판 사이에 배치되고 통상적으로 RF 자장(B1)의 방향에 있는 평판에 배치된다.
제1a도에는, 그레디언트 코일이 XZ 평판에 설치될 경우 방향의 그레디언트(GZ)를 형성하는 평판 그레디언트 코일(20Z)이 도시되어 있다. 평편한 그레디언트 코일의 중심부는 x＝0, z＝0 좌표에 설정되는 것을 알 수 있다(여기서 x와 z는 그레디언트 코일 평판내의 설정점을 나타낸다). 코일(20Z)은 다수(n)의 표면 정전류 등고선(20SZ-i)을 갖는다. 여기서 a
Figure kpo00002
i
Figure kpo00003
n 은 최내측 정전류 등고선 또는 증기라인이고 20Sz-a는 실제 타원형이며 연속적인 외측 등고선(20SZ-b …, 20Z-m, 20SZ-n)은 장방형 코너를 갖는다. 화살표는 인접 흐름라인에 흐르는 전류의 방향을 나타내다.
제1b도에 도시된 평면 그레디언트 코일(20Y) 은 XZ평판에 위치설정된 평편한 코일을 가진 Y방향 그레디언트(GY)를 제공한다. 표면 그레디언트 코일(20Y)은 코일 평판의 중심부(x＝0, z＝0)를 통하는 중심 습곡선 주위에 ″지문″과 같이 형성된 실제동일한 복수의 코일패턴(20Y-1, 20Y-2)을 가진다. a
Figure kpo00004
i
Figure kpo00005
n에 대한 정전류 또는 흐름 동고선(20SY-1i, 20SY-2i)은 각 하프 시이트 부분의 중심부의 타원형 등고선(20SY-1a, 20SY-2a)에서 개시하여 점점더 장방형 코오너 뒤틀림으로 등고선((20SY- 1b …, 20SY-1m, 또는 20SY-2b …, 20SY-2m, 20SY-2n)을 통해 외측으로 전진한다. 화살표는 두 코일부분에 흐르는 전류방향을 나타낸다. 방향이 설정되지 않는 전류는 가상의 습곡선 상의 인접 흐름라인에 흐른다.
제1c도에 도시된 평편한 그레디언트 코일(20X)은 XZ평판에 위치설정된 평편한 코일에 X방향 그레디언트(GX)를 제공한다. 표면 그레디언트 코일(20X)은 4개의 동일한 코일 패턴(20X-1) 내지 코일패턴(20X-4)을 갖고 각 코일패턴은 1/4평판 중심습곡선 (20 -Xf -1, 20Xf -2)의 하나에 한정된 1/4 평판 영역중 하나에 형성되고 코일평판의 중심부(x＝0, z＝0)를 통과한다. a
Figure kpo00006
i
Figure kpo00007
n에 대해 정전류 또는 흐름습곡선(20SX- 1i) 내지 습곡선(20SX- 4i)은 각각의 1/4 시이트 부분의 중심부에서 타원형 흐름습곡선 (20SX- 1a) 내지 습곡선(20SX- 4a)에서 개시하여 실제 커다란 1/4 장방형 뒤틀림으로 습곡선(20SX-1b, …, 20SX-1m, 20SX1n, 20SX- 2b, …, 20SX- 2m, 20SX- 2n, 또는 20SX- 3b, …, 20SX- 3m, 20SX- 3n, 또는 20SX-4b, …, 20SX- 4m, 20SX- 4n을 통해 외측으로 전진한다. 화살표는 전류 흐름방향을 나타낸다. 습곡선(20xf - 1, 20xf - 2)에 대향한 전류한 동일한 방향으로 흐르게 되는 것을 알 수 있다.
제2a도에 있어서, RF 차폐부(22)는 에칭형 프린트 회로기판 등과 같은 비전도성 기판(26)에 의해 지지된 패턴 전도성 시이트(24)이고 실제 장방형 형태로 구성되어 있다. 각 전도성 시이트(24)의 측면은 최대차원(2S')을 갖는다. 차원(S')은 차원(S)보다 작거나 크거나 또는 동등하다.
여기서 2S는 X 또는 Z방향중 어느 한 방향으로 표면 그레디언트 코일의 신장을 나타낸다. 이런 차폐 전도성 패턴은 차폐부 위치에서 고체전도성 시이트에 유도된 전류 흐름라인의 순환이라는 것을 알 수 있다. 따라서, 다수의 슬릿은 전류흐름 라인에 평행한 전도성 시이트에서 형성되어 일련의 각 독립적인 전류 루우프를 형성하게 된다. 각 루우프를 적어도 하나의 위치에서 절단되는데 이런 각 절단부는 RF 주파수에서 저임피이던스를 가진 캐패시터에 의해 브리지 된다. 전도성 부분을 통해 완전하게 절단된 제 1 홈(28z)은 시이트(24)를 절단하므로서 형성되고 홈(28z)은 시이트 중심부에서 시작하여 하나의 시이트 측면의 중점으로 연장한다. 순환 전류를 유도하는 원형코일에 있어서, 각 복수의 원형홈(28a 내지 28m)은 전도성 시이트(24a)를 통해 완전히 절단된다. 각 홈은 x＝0, z＝0 시이트 중심부를 기준으로 한다. 각 원형홈(28a - 28m)은 여러 상이한 기본 반경(r)에서 형성되는데, 여기서 r＝S'/n은 1보다 큰 정수이다. 따라서, 제 1 원형홈(28a)은 반경(r)이고 제 2 원형홈(28b)은 반경(2r)이며 제 3 원형홈(28c)은 반경(3r)이며, 제 4 원형홈(28d)는 반경(4r)이다. 제(n - 1) 원형홈은 반경[(n - 1)r]이고 마지막 원형홈은 시이트 측면에 도달하게 된다. 제n홈은 각 거리(nr)에서 4개의 분리 세그먼트(28n - 1 내지 28n - 4)에 접하고 각가의 현 각도는 90°보다 작게 되어있어, 홈(28n)의 4개의 세그먼트 단부는 전도성 시이트 에지(24a∼ 24d)에서 돌출하지 않는다. n개의 전도성 슬릿 링 형태(22a,22b,22c,22d,…22n)각각은 복수의 캐패시터 (30a,30b,30c,30d,…30n)의 하나에 의해 브리지된 홈을 따라 불연속적으로 형성된다. 전도성 시이트(24)의 나머지 4개의 각 코너는 홈(24d - 1)내지 홈 (24d - 4)들중 관련된 하나에 의해 절단된다. 이들 각각은 관련된 코너에서 시작하여 홈(28n - 1) 내지 홈(28n - 4)들중 관련된 하나가 시이트에 도달할 때까지 인접한 한쌍의 전도성 시이트 측면에 대해 약 45°각도의 내측방향으로 진행한다.
게다가 코일중심부(22Y)로 부터의 총 거리(pr)에서 각 아치형 홈 세그먼트(28p - 1 내지 28p - 4)와 중심부(22Y)로 부터의 총거리(qr)에서 각 아치형 홈 세그먼트 (28q - 1내지 28q - 4)가 제공되는데, 1
Figure kpo00008
j
Figure kpo00009
4인 이런 부차적인 홈(28p - j, 28q - j) 각각의 총 아치형 스팬은 인접 전도성 시이트 측면을 통해 홈을 절단하는 아치형 홈보다 작다. 게다가 다수의 전도성 세그먼트는 예컨데 서로 나란한 세그먼트(22p - ja 및 22p - jb, 22q - ja 및 22q - jb, 22r - ja 및 22r - jb)에 형성된다. 이들 나란한 여러쌍의 전도성 마아크 세그먼트 하나의 각 세그먼트(j)간의 갭은 하나의 관련된 코오너 홈(24d - j)에 의해 형성되어 각각의 하나의 관련된 캐패시터(30p - jr, 30q - j 또는 30r - j)에 의해 형성되어 각각의 하나의 관련된 캐패시터(30p - jr, 30q - j 또는 30r - j )에 의해 브리지 된다.
따라서, 고체 RF 전도성 차폐부는 그안에 형성된 그레디언트 유도 와류를 이용할 수 없기 때문에 바람직하지 못하다. RF 전류가 차폐부의 일측면 상에 배치된 원형 표면 코일 RF 안테나에 의해 유도된 바와 같이 세그먼트된 원형 차폐패턴을 통해 원형 통로에 흐른다. 캐패시터(30)의 값은 통상적으로 10MHz 보다 큰 주파수에서 고주파수 RF 전류는 실질적으로 스스로 흐를수 있도록 비교적 큰 값이 선택되지만, 저 주파수 그레디언트 유도전류(통상적으로 10KHz 미만)는 캐패시터에 많이 들어가서 스스로 흐를 수 있게 된다. 따라서, RF 차폐부(22)는 순환 RF 전류가 흐르도록 하지만 그레디언트 유도 와류는 그밑의 표면 코일 루우프에 대해 수직으로 흐르는 것을 방지한다. 비장방형 차폐부도 사용될 수 있고 어느 차폐부도 비장방형의 RF 코일(표면코일)에 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
제2b도에는 오직 판독 Y방향으로 블립 에코 평판 펄스 시켄스에 사용하기 위해 고진폭의 빠른 상승시간 그레디언트 자장을 형성하는 Y그레디언트(GY)표면의 그레디언트 코일(20Y)이 도시되어 있다. 자동차폐된 원통형 그레디언트 코일(12)은 제 1 코일 입력(12c)에 제공된 X축 그레디언트 전류와, 제 2 코일 입력(12d)에 제공된 Z축 그레디언트 전류에 따라 X와 Z의 그레디언트(GX, GZ)를 제공하는데 이용된다. 이러한 도시된 도면에 있어서, 제 3 직각방향에서 (Y방향) 오직 그레디언트에는 본 발명에 평편한 그레디언트 코일이 제공된다. 한쌍의 연결된 ″지문″코일은 에칭형 프린트 회로기판등과 같은 비전도성 기판에 의해 지지된 전도성 시이트에 에치된다. 단일도체(32a)의 등고선은 제 1 면 그레디언트 코일 접속부(20x)가 장착되는 제 1 단부 부분(32b)에서 시작된다. 제 1 지문 코일부분(20Y'- 1)에서, 단일도체(32a)는 시이트의 중심부(32c)[중심라인(32f)을 따라 고착됨]에 도달할때까지 중심부분(32b)주위에 시계반대 방향 외측으로 소용돌이 친다. 따라서 도체(32a)는 시계 방향 내측으로 소용돌이 되기 위해 방향을 바꾸어서, 대향 단부 부분(32d)에 도달할때까지 제 2 지문 코일부분(20Y' - 2)[외측으로 소용돌이 하는 지문 코일부분(20Y' - 1)을 회전 시킴]을 형성하게 된다. 제 2 접속점(22Y)은 제 2 단부 부분(32d)에 설치된다. 따라서, 두개의 지문 코일부분(20' - 1, 20Y' - 2)은 X방향에 있어서 좌표(-Lx/2)에서 대향좌표(+ Lx/2) 까지의 총 연장 부분과, Z방향에 있어서, 좌표(-Lx/2)에서 좌표(+ Lx/2) 까지의 총 연장 부분을 갖는다. 실제 평편한 그레디언트 코일의 표면전류는 S(z, x)로 표시된 흐름함수의 수단에 의해 기술되어진다. 이 흐름함수(S)는 흐름의 각 영역이 소정의 소오스 또는 링크(흐름이 생기고 사라지는점)로 부터 자유롭게 흐르는 것을 나타내므로 상수(S)의 등고선은 전류의 흐름에 대해 평행한 선을 나타낸다. 예시된 Gy코일에 있어서, 흐름함수는 다음과 같이 주어진다.
Figure kpo00010
소정의 흐름함수에 주어진 소망의 ″지문″코일 부분의 권선패턴을 찾는 방법이 상기 언급된 미합중국 특허 제4,737,716호의 제 4 장과 제 5 장에 상세히 기술되어 있다.
제3a도와 제3b도를 참조하면 평편한 그레디언트(20Y')에 의해 발생된 Y방향 자장 그레디언트(Gy)에는 XY 평판에서 일정한 공면 주파수의 등고선이 예시되어 있다. 소정의 점 스페이스에서 공명주파수는 그런 점에 있어서, 총 자장과 비례한다. 또한 각 공명 커브(34i)는 일정한 자장 그레디언트의 곡선이다. 그레디언트가 비선형 일지라도[이런 비선형이 표면코일(18)의 감도 변화에 일치하고 따라서 신호 대 노이즈비가 가장높은 공명을 항복] X방향에서 ±20㎝ 스팬을 거쳐 그리고 표면 그레디언트 코일 평판 상의 Y방향에서(여기서 y = 0) 20㎝ 까지의 거리에 대해 각각의 Gy자장 그레디언트 라인(34i)은 x = 0 축(36) 주위에서 실제로 대칭이다. 제13b도에는 체적 그레디언트 코일(12)이 비동일성 Gy그레디언트 라인(34i)과 관련해서 실제로 X - 축 선형 그레디언트 Gy라인(38i)을 제공하기 위해 이용될 경우 XY 평판에 따른 픽셀이 도시되어 있다. 비동일성 픽셀 크기와 평태는 제조립후 비선형 Y축 그레디언트 Gy강도때문에 모든 왜곡을 제거하여 영상의 샘플 램핑 또는 전진시 왜곡영향이 예측될 수 있으므로 특별한 불리한점을 갖지 않는다. 이런 영향은 제3c도와 제3d도의 NMR 영상에 명백하게 예시된다. 이런 영상은 RF 총 본체 체적 코일의 여자와 수용에 의해 영상의 안쪽 그리고 바깥쪽의 평판과, 헤드의 배면 아래의 RF면 코일에 의해 공명 코일을 수용할때 정상적으로 블런티어(Volu teer)의 헤드를 지난 축 스캔에 나타나는데, 표면 그레디언트 어셈블리에는 Y - 축(상 - 하)방향으로 하나의 그레디언트만 제공되고 X(좌 - 우)와 Z방향의 그레디언트에는 자동 차폐된 그레디언트 코일이 제공된다. 제3c도에는 수신된 공명 데이타를 디스플레이한 영상이 도시되어 있는데, Y축 왜곡부(제3a도/제3b도의 라인(34)으로 도시됨)가 명백하다. 제3d도에는 동일한 데이타로 Y그레디언트 왜곡부를 보상한 것이 도시되어 있다. 이런 왜곡부의 제거부분은 영상의 두골부분의 하부 하프에서 증가된 공명을 나타낸다.
고속/고공명 NMR 영상 및 분광학 시스템용 표면 그레디언트 어셈블리의 바람직한 실시예가 본 명세서에 기술되어질 동안 본 기술분야에 능통한 자라면 많은 변경과 수정을 명백하게 할 수 있다. 그러므로 본 발명의 특허청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서 많은 변경과 수정이 가능하다.

Claims (16)

  1. 체적을 형성하는 복수의 방향측에 대해 미리 정해진 방향으로 자장 그래이언트를 형성하는 표면 그래디언트 어셈블리에 있어서, 외부적으로 제공되는 그레디언트 전류에 따라 상기 미리 정해진 방향으로 그레디언트 자장을 발생시키기 위해 단일 평면에 배치되는 단일의 평편한 그레디언트 코일, 그리고 적어도 하나의 부가의 단일의 평편한 그레디언트 코일을 구비하고, 복수의 그레디언트 자장의 각각이 각각 상이한 축방향에서 동일한 수의 평편한 그레디언트 코일중 관련된 코일에 의해 발생되고, 이 각각의 코일은 다른 나며지 평편한 코일 각각의 평행한 단일의 관련된 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 모든 평편한 코일은 동일한 크기로 구성되는 것을 특징으로 하는 그래디언트 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방향축은 카테시언 좌표 시스템축인 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  4. 제4항에 있어서, 상기 복수의 모든 코일은 두개의 선택된 축과 평행한 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 코일의 적층체의 일측면에 배치되고 평면이 상기 적층체의 평면에 대해 평행한 평편한 고주파 차폐부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 차폐 부재는 상기 소정의 복수의 코일에 의해 형성되는 소정의 그레디언트 자장에 의해 와류가 유도되는 것이 방지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서, 상기 차폐부재는 코일과 동일한 크기로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 코일은 제 1 코일 단부에서 제 2 코일 단부까지 단일 그레디언트 전류를 운반하기에 적합한 단일 도체의 1,2 및 4공간 부분중 선택된 하나를 가지며, 상기 단일 도체 전체를 통한 단일 그레디언트 전류의 흐름에 따라 요구되는 그레디언트 자장을 제공하도록 공간적으로 배열되는 지문형 코일인 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서, 상기 단일 도체는 각각 코일의 평면내에 소정의 흐름 함수 세트에 의해 설정되는 변화 가능한 폭을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 각각의 평편한 코일은 일정한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서, 상기 각각의 평편한 코일은 상기 코일 도체밑에서 그것을 지지하는 비도전성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 코일의 적층체의 일측면에 배치되고, 평면이 상기 적층체의 평면에 대해 평행한 평편한 고주파 차폐 부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서, 상기 차폐부재는 패턴형 도체 시이트인 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서, 상기 차폐부재의 전도성 시이트 밑에서 그것을 지지하는 평편한 비전도성 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 그레디언트 어셈블리.
  15. 중심 보어 체적을 가진 고주파수(RF)총본체 코일 ; 그리고 상기 중심 보어 체적내에 배치되며, 체적을 형성하는 복수의 방향축에 대해 미리 정해진 방향으로 자장 그레디언트를 형성하는 표면 그레디언트 어셈블리에 있어서, 외부적으로 제공되는 그레디언트 전류에 따라 상기 미리 정해진 방향으로 그레디언트 자장을 발생시키기 위해 단일 평면에 배치되는 단일의 평편한 그레디언트 코일을 구비하는 표면 그레디언트 어셈블리를 구비하는 것을 특징으로 하는 결합체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 총본체 RF 코일의 RF 자장은 단일 그레디언트 코일의 평면에 평행한 것을 특징으로 하는 결합체.
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