KR101072421B1 - Mri 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일측면은, 메인 자장을 발생시키는 메인 마그네트와, 상기 메인 자장내의 피검체에 대한 자기 공명 신호를 수집하는 신호 수집부와, 상기 피검체의 호흡상태를 검출하는 호흡 측정부와, 상기 호흡 측정부에서 측정된 피검체의 호흡상태에 따라 교류전류를 발생시키는 제어부, 및 상기 교류전류에 의해 보정자장을 발생하는 적어도 하나의 국소코일을 포함하는 MRI 장치를 제공할 수 있다.
MRI, 자장, 왜곡
Description
본 발명은 MRI 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피검체의 호흡에 의해 발생되는 자장 변동을 방지할 수 있는 MRI 장치에 관한 것이다.
핵자기 공명(NMR : Nuclear Magnetic Resonance) 현상을 이용하여 의료에서 진단 및 치료용 화상을 얻는 MRI(Magnetic Resonance Image) 장치는, 인체 내부의 장기나 조직에 관하여 콘트라스트(contrast)가 높은 화상이 얻어지는 것으로, 암이나 종양, 질병의 진단에 위력을 발휘하고 있다. 또, MRI는 인체에 대하여 비침습으로 X 선, CT 장치와 달리 방사선의 피해가 없는 등의 장점을 가지고 있어 근래 그 수요가 높아지고 있다.
MRI 장치를 이용하여 검사를 수행할 때, 메인 마그네틱을 이용하여 자장을 발생시키고 상기 자장 내에서 피검체에 대한 자기 공명 신호를 측정하게 된다. 정확한 측정을 위해서는 피검체가 움직이지 않는 것이 중요한데, 피검체의 호흡에 의해 인체의 국소영역에서 공기의 양이 달라지고 공기의 양에 의해 자화율이 변화되어 상기 국소 영역에서의 자장 왜곡이 초래될 수 있다. 이러한 자장 왜곡에 의해 인체 내부에 대한 정확한 측정이 곤란한 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 피검체의 호흡에 의해 발생되는 자장 변동을 보완할 수 있는 MRI 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면은, 메인 자장을 발생시키는 메인 마그네트와, 상기 메인 자장내의 피검체에 대한 자기 공명 신호를 수집하는 신호 수집부와, 상기 피검체의 호흡상태를 검출하는 호흡 측정부와, 상기 호흡 측정부에서 측정된 피검체의 호흡상태에 따라 교류전류를 발생시키는 제어부, 및 상기 교류전류에 의해 보정자장을 발생하는 적어도 하나의 국소코일을 포함하는 MRI 장치를 제공할 수 있다.
상기 교류전류는, 상기 적어도 하나의 국소코일을 통해 보정 자장을 발생시켜, 상기 피검체의 국소 영역에서 호흡에 의해 발생되는 자장 왜곡을 보완할 수 있는 주기 및 크기를 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 국소코일은, 상기 피검체의 국소 영역에 배치될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 호흡 측정부에서 검출된 호흡 상태에 따라 피검체에서 발생될 자장 왜곡을 추정하는 추정부, 및 상기 적어도 하나의 국소코일에서 상기 추정부에서 추정된 자장 왜곡을 상쇄하는 보정 자장이 발생되도록 상기 국소코일에 흐르는 교류전류를 발생시키는 전원부를 포함할 수 있다.
상기 추정부는, 피검체의 호흡 주기 및 호흡 크기에 따라 기설정된 왜곡자장 추정 곡선을 얻을 수 있다.
상기 전원부는, 상기 왜곡자장 추정 곡선의 주기와 같은 주기를 가지며, 상기 왜곡자장 추정 곡선의 크기에 대응하는 크기를 가지는 교류전류를 발생시킬 수 있다.
상기 적어도 하나의 국소코일은, 상기 왜곡자장 추정 곡선에 나타난 자장 왜곡을 보완하여 피검체에서의 자장을 균일(Homogeneous)하게 하는 보정자장을 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 피검체의 호흡에 의해 피검체의 내부에서 발생될 수 있는 자장 변동을 보완할 수 있어, 측정결과가 보다 정확한 MRI 장치를 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 MRI(Magnetic Resonance Image) 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 MRI 장치(100)는, 메인 마그네트(110), 신호 수집부(120), 호흡 측정부(130), 제어부(140) 및 국소 코일(150)을 포함할 수 있다.
상기 메인 마그네트(110)는 메인 자장을 발생시킬 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 메인 마그네트(110)는 한 쌍의 영구자석으로 구성되어 촬상 공간 내에서 피검체가 수신하는 정자기장을 발생시킬 수 있다. 상기 메인 마그네트(110)는 메인 자장의 방향이 피검체의 몸체 축 방향에 평행한 방향으로 정렬되도록 정자기장을 발생시킬 수 있다. 다른 실시형태로서 상기 메인 마그네트는 초전도 자석을 포함할 수 있다.
본 실시형태에서는 상기 메인 마그네트(110)의 자장이 발생되는 영역 내에 RF 코일(미도시)이 형성되며, 상기 RF 코일은 전자기파인 RF 펄스를 상기 메인 마그네트(110)에 의해 자장이 발생되는 촬상공간 내의 피검체에게 전달하여 고주파수의 자기장을 발생시키며, 피검체의 촬상영역 내의 양자의 스핀을 여기시킬 수 있다. 그 다음 상기 RF 코일은 자기공명신호로서 상기 피검체 내의 여기된 양자에 의해 발생된 전자기파를 수신할 수 있다.
상기 신호 수집부(120)는, 상기 메인 자장내에서 피검체에 대한 자기 공명 신호를 수집할 수 있다. 본 실시형태에서 상기 신호 수집부(120)는 상기 RF 코일에 의해 수신된 자기공명신호를 수집할 수 있다. 상기 신호 수집부(120)는 RF 코일에 의해 수신된 자기 공명 신호를 검출하는 위상 검출기, 및 아날로그 신호인 자기 공명 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기를 포함할 수 있다. 상기 신호 수집부(120)는 디스플레이 장치(미도시)에 연결될 수 있으며, 상기 디스플레이 장치를 통하여 상기 신호 수집부(120)에 수집된 피검체에 대한 자기공명 영상신호가 디스플레이할 수 있다.
상기 호흡 측정부(130)는, 상기 피검체의 호흡상태를 검출할 수 있다. 상기 호흡 측정부(130)는 피검체의 호흡 운동에 의해 발생되는 호흡의 크기 및 호흡의 주기를 검출할 수 있다. 상기 호흡 측정부(130)는 피검체의 호흡 운동에 따라 변화하는 피검체의 횡경막의 변위를 검출함으로서 피검체의 호흡의 크기 및 주기를 검출할 수 있다. 이처럼 피검체의 호흡의 크기 및 주기에 의해 피검체의 호흡 상태를 나타낼 수 있다.
상기 제어부(140)는, 상기 호흡 측정부(130)에서 측정된 피검체의 호흡 상태에 관한 정보에 따라 교류전류를 발생시킬 수 있다. 상기 제어부에서 발생되는 교류 전류는, 호흡에 따라 상기 피검체의 국소 영역에서의 공기량 변화에 의해 발생되는 자장 왜곡을 보완하는 주기 및 크기를 가질 수 있다.
본 실시형태에서 상기 제어부(140)는, 추정부(141) 및 전원부(142)를 포함할 수 있다. 상기 추정부(141)는, 상기 호흡 측정부(130)에서 검출된 호흡 상태에 따라 상기 피검체의 국소 영역에서 발생될 자장 왜곡을 추정할 수 있다. 본 실시형태에서 상기 추정부(141)는, 피검체의 호흡 주기 및 크기에 따라 기설정된 자장왜곡 추정 곡선을 얻을 수 있다. 즉, 피검체의 호흡의 크기 및 주기에 의해 나타나는 호흡 형태는 일반적으로 사인파 형태로 표현될 수 있으므로, 상기 호흡 측정부(130)에서 측정된 호흡의 주기 및 크기에 의해서 피검체의 국소 영역에서 발생되는 자장왜곡을 추정할 수 있으며 이러한 자장 왜곡의 형태도 시간과 자장 사이에서 사인파 형태의 곡선으로 표현될 수 있다. 이러한 호흡의 주기 및 크기에 따라 자장왜곡 추정 곡선을 얻기 위해 미리 실험에 의한 데이터 베이스가 상기 추정부(141)에 포함될 수 있다. 또한, 상기 추정부(141)에서는 상기 데이터 베이스를 이용하여 상기 전원부(142)에서 발생되는 교류전류가 흐르는 적어도 하나의 국소 코일의 최적 위치를 계산할 수도 있다.
상기 전원부(142)는, 상기 추정부(141)에서 추정된 자장 왜곡을 보완할 수 있는 교류전류를 발생시킬 수 있다. 상기 피검체에 대한 정확한 의료 영상을 얻기 위해서는 피검체 내에서의 자장을 균일(Homogeneous)하게 해 주는 것이 필요하다. 피검체의 호흡에 의해서 이미 상기 추정된 자장 왜곡만큼 피검체 내에 자장의 왜곡이 발생했으므로, 이렇게 발생된 자장 왜곡을 상쇄시켜 주어야 피검체 내의 자장이 균일하게 될 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 자장왜곡을 상쇄시키기 위해 국소코일(150)에서 보정 자장을 발생시킬 수 있다. 상기 전원부(142)에서는 상기 국소 코일(150)에 흐르는 교류 전류를 발생시킬 수 있다. 상기 국소 코일에서 발생되는 보정자장은 상기 국소 코일에 흐르는 전류와 비례할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서 상기 전원부(142)에서 발생되는 교류전류는, 주기가 상기 추정부(141)에서 추정된 사인파 형태의 자장 왜곡 곡선의 주기와 동일하고 크기는 상기 추정부에서 추정된 자장 왜곡에 대응하는 크기로 할 수 있다.
상기 국소코일(150)에는 상기 제어부(140)에서 발생된 교류전류가 흐를 수 있다. 본 실시형태에서, 국소코일(150)은 상기 피검체의 국소 영역에 배치될 수 있다. 상기 국소코일이 배치되는 위치는 상기 추정부(141)에 저장되어 있는 데이터 베이스를 이용하여 계산할 수 있다. 상기 국소 코일을 통해 상기 교류 전류를 흘려주면 상기 교류전류에 의해서 상기 국소 코일에서 자장이 발생될 수 있다. 상기 국소 코일에서 발생되는 자장의 세기는 상기 국소 코일을 흐르는 전류의 세기에 비례한다. 본 실시형태에서 상기 교류 전류는 상기 추정부에서 추정된 자장 왜곡 곡선의 주기와 동일한 주기를 갖고, 상기 자장 왜곡의 크기에 대응하는 크기를 가지므로, 상기 교류전류에 의해 발생되는 자장은 상기 피검체의 국소 영역에 발생되는 자장 왜곡을 상쇄시킬 수 있는 크기 및 주기를 가질 수 있다. 본 실시형태에서는 하나의 국소코일에 대해서만 설명하였으나, 상기 국소코일은 복수개 형성될 수도 있다. 복수개의 국소코일에 대해서 각 국소코일의 길이, 굵기, 위치 등을 조절함으 로서 상기 자장 왜곡을 보완할 수 있다. 복수개의 국소코일이 사용되는 경우, 상기 복수개의 국소코일이 배치되는 위치에 대해서도 상기 추정부에서 기저장된 데이터 베이스 및 호흡 측정부에서 측정된 데이터를 통해 계산할 수 있다.
상기 국소코일(150)에 의해 발생되는 자장에 의해 피검체의 호흡에 의해 발생되는 자장 왜곡이 보완되므로 이를 보정자장으로 명할 수 있다. 상기 국소코일(150)에 의해 발생되는 보정 자장은 상기 피검체의 호흡에 의해 발생되는 자장 왜곡을 상쇄시켜 상기 피검체 내의 자장을 균일(Homogeneous) 하게 할 수 있다.
이처럼, 본 실시형태에 따른 MRI 장치에서는 피검체의 호흡에 의해 발생되는 자장의 왜곡을 상쇄시켜 피검체 내부의 자장을 균일하게 유지하기 위해서 피검체의 국소 영역에 교류전류가 흐르는 국소코일을 배치할 수 있다. 상기 교류전류에 의해 상기 국소코일에서 보정 자장이 발생되며, 상기 보정자장에 의해 상기 자장 왜곡이 보완될 수 있다. 따라서, 피검체의 호흡에 의해 발생되는 자장 왜곡을 실시간으로보정할 수 있으며, 보다 정확한 피검체에 대한 MRI 검사가 진행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 MRI 장치의 추정부에서 추정된 왜곡자장 곡선(a) 및 국소 코일에 의해 발생되는 보정 자장 곡선(b)을 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제어부(140) 내의 추정부(141)에서는 호흡 측정부(130)에서 측정된 피검체의 호흡 상태에 의해 피검체 내부에서 호흡에 의해 발생 되는 자장 왜곡을 추정할 수 있다. 피검체의 호흡 형태는 일정한 주기를 갖고 시간에 따라 크기가 변하는 형태로, 시간 및 크기의 관계에서 일반적으로 사인파 형태로 표현될 수 있다. 상기 호흡에 의해 발생되는 자장 왜곡은 주로 호흡의 크기에 영향을 받으므로, 상기 호흡 측정부(130)에서 측정된 호흡의 주기 및 크기에 의해서 상기 추정부(141)에서 추정되는 자장 왜곡 곡선(a)의 형태도 시간 및 자장의 관계에서 사인파 형태로 표현될 수 있다. 이는 일정한 주기를 갖고 피검자의 호흡에 따라 피검자 내부의 자장의 세기가 변하는 것을 나타낼 수 있다.
상기 피검체에 대한 정확한 영상을 얻기 위해서는 피검체 내에서의 자장을 균일(Homogeneous)하게 해 주는 것이 필요하다. 즉, 상기 피검체의 호흡에 의해 발생되는 자장 왜곡을 상쇄시켜 주는 것이 필요하다.
본 실시형태에서는 상기 자장 왜곡을 상쇄시키기 위해 국소코일(150)에서 보정 자장을 발생시킬 수 있다. 상기 보정 자장을 나타내는 보정 자장 곡선(b)은, 상기 피검체의 국소 영역에 발생되는 자장 왜곡을 상쇄시킬 수 있는 크기 및 주기를 가질 수 있다. 즉, 상기 보정 자장 곡선(b)의 주기는 상기 자장 왜곡 곡선(a)의 주기와 동일하며, 그 크기는 상기 자장 왜곡을 상쇄시킬 수 있도록 왜곡된 자장의 크기와 반대의 크기를 가질 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다. 즉, 상기 국소 코일의 형태 및 그 배치되는 위치 등은 다양하게 변형실시가 가능할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 MRI 장치의 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 일실시형태에 따른 MRI 장치의 추정부에서 추정된 왜곡자장 및 국소 코일에 의해 발생되는 보정자장의 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
110 : 메인 마그네트 120 : 신호 수집부
130 : 호흡 측정부 140 : 제어부
150 : 국소코일
Claims (7)
- 메인 자장을 발생시키는 메인 마그네트;피검체의 호흡상태를 검출하는 호흡 측정부;상기 호흡 측정부에서 측정된 피검체의 호흡상태에 따라 교류전류를 발생시키는 제어부;상기 교류전류에 따라 피검체의 호흡상태에 의해 발생되는 자장왜곡을 보완하기 위한 보정자장을 발생하는 적어도 하나의 국소코일; 및상기 메인 자장 및 상기 보정자장내의 피검체에 대한 자기 공명 신호를 수집하여, 피검체에 대한 자기공명 영상 신호를 생성하는 신호 수집부를 포함하는 것으로서,상기 제어부는,상기 호흡 측정부에서 검출된 호흡 상태에 따라 피검체에서 발생될 자장 왜곡을 추정하는 추정부; 및상기 적어도 하나의 국소코일에서 상기 추정부에서 추정된 자장 왜곡을 상쇄하는 보정 자장이 발생되도록 상기 적어도 하나의 국소코일에 흐르는 교류전류를 발생시키는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 MRI 장치.
- 제1항에 있어서,상기 교류전류는,상기 적어도 하나의 국소코일을 통해 보정 자장을 발생시켜, 상기 피검체의 국소 영역에서 호흡에 의해 발생되는 자장 왜곡을 보완할 수 있는 주기 및 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 MRI 장치.
- 제2항에 있어서,상기 적어도 하나의 국소코일은,상기 피검체의 국소 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 MRI 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 추정부는,피검체의 호흡 주기 및 호흡 크기에 따라 기설정된 왜곡자장 추정 곡선을 얻는 것을 특징으로 하는 MRI 장치.
- 제5항에 있어서,상기 전원부는,상기 왜곡자장 추정 곡선의 주기와 같은 주기를 가지며, 상기 왜곡자장 추정 곡선의 크기에 대응하는 크기를 가지는 교류전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 MRI 장치.
- 제6항에 있어서,상기 적어도 하나의 국소코일은,상기 왜곡자장 추정 곡선에 나타난 자장 왜곡을 보완하여 피검체에서의 자장을 균일(Homogeneous)하게 하는 보정자장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 MRI 장치.
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