KR20160139811A

KR20160139811A - 헤드 코일 및 이를 채용한 자기 공명 영상 장치

Info

Publication number: KR20160139811A
Application number: KR1020150075366A
Authority: KR
Inventors: 장민수; 박슬기; 이주형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-12-07
Also published as: WO2016190532A1; EP3302262A1; US20160349336A1; EP3302262A4

Abstract

헤드 코일 및 이를 채용한 자기 공명 영상 장치가 개시된다. 개시된 헤드 코일은 복수의 알에프 코일 요소들과, 제1 하우징과, 제1 하우징과 함께 환자의 두부를 수용하는 제2 하우징을 포함하며, 제1 및 제2 하우징은 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 서로 다른 크기의 수용 공간을 갖는 하우징들 중에서 변경가능하거나 변형된다.

Description

헤드 코일 및 이를 채용한 자기 공명 영상 장치{Head coil and magnetic resonance apparatus employing the same}

본 개시는 헤드 코일 및 이를 채용한 자기 공명 영상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자의 두부 크기에 대응 가능한 하우징 구조를 갖는 헤드 코일 및 이를 채용한 자기 공명 영상 장치에 관한 것이다.

자기 공명 영상((Magnetic Resonance Imaging, MRI) 장치에서 영상 획득 시 환자로부터 나오는 미약한 RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 검출기 역할을 하는 RF 코일은 매우 중요한 모듈 중의 하나이다. 영상을 얻고자 하는 인체 부위(예, 두부, 척추, 어깨, 가슴, 몸통, 무릅, 발목 등)에 따라 다양한 형태의 RF 코일이 필요하다.

헤드 코일은 환자의 두부의 환부 영상 획득 시에 사용된다. 헤드 코일은 안이 비어있는 형상을 지니며, 그 안에 두부를 위치 시킨 후 영상을 촬영하게 된다. 이 때 헤드 코일의 하우징 내에는 다수의 알에프 코일 소자들이 배열되어 있으며, 각 알에프 코일 소자들에서 수신된 신호들을 배열 합성하여 영상을 획득하게 된다.

종래의 헤드 코일의 알에프 코일 소자들은 고정된 하우징을 기준으로 설계 되어 있다. 그런데 환자의 두부 크기(부피)는 환자마다 다르므로, 각 두부 크기에 따라 배치된 알에프 코일 소자와 두부간의 거리가 상이하여 각각 수신된 신호의 크기가 다르게 되며, 따라서 환자 마다 획득된 영상의 품질이 달라질 수 있다. 예를 들어, 헤드 코일의 하우징 설계 시 예상된 두부 크기(부피)를 가지는 환자의 영상 획득 시에는 헤드 코일의 각 알에프 코일 소자가 최적의 매칭 및 튜닝 임피던스를 가짐으로써, 다수의 알에프 코일 소자들에서 수신되는 신호의 크기가 같아져서 고품질의 영상 획득이 가능하다. 하지만 예상된 크기(부피)보다 적거나 많은 부피를 가지는 두부 촬영 시에는 두부와 알에프 코일 소자 간의 위치가 지나치게 많이 떨어지거나 밀착되게 되어 매칭 및 튜닝 임피던스 값이 각 알에프 코일 소자마다 달라져 각 알에프 코일 소자의 수신되는 신호의 크기가 상이하므로 고품질의 영상을 획득하기 어려울 수 있다. 또한 장시간 촬영 시 딱딱한 하우징 구조는 시야각 개방성이 떨어져 환자에게 밀페감 및 피로감을 느끼게 할 수 있다.

본 개시는 환자의 두부 크기에 대응 가능한 하우징 구조를 가져 고품질의 영상획득이 가능한 헤드 코일 및 이를 채용한 MRI 장치를 제공하고자 한다.

본 개시는 눈 주위의 하우징을 인체에 밀착시킴으로써 시야각에 대한 개방성이 뛰어난 구조를 가진 헤드 코일 및 이를 채용한 MRI 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 한 측면에 따르는 헤드 코일은 MRI 장치에 사용되는 것으로서, 복수의 알에프 코일 요소; 상기 복수의 알에프 코일 요소 중 일부를 내장하며, 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되어 수용 공간이 가변되는 제1 하우징; 상기 제1 하우징과 함께 환자의 두부를 수용하는 것으로서, 상기 복수의 알에프 코일 요소 중 다른 일부를 내장하며, 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 서로 다른 크기의 수용 공간 중 어느 한 수용 공간을 갖는 제2 하우징; 및 서로 다른 크기의 수용 공간을 갖는 복수의 제2 하우징 중 임의의 하나를 상기 제1 하우징에 분리 가능하게 결합시키는 결합부;를 포함할 수 있다.

상기 제1 하우징은 환자를 지지하는 지지대에 분리 가능하게 장착될 수 있다. 상기 제1 하우징은 환자의 두부 중 후두부를 덮으며, 상기 제2 하우징은 환자의 두부의 전면부의 적어도 일부를 덮을 수 있다.

상기 결합부는 제1 하우징은 복수의 하우징 조각들과, 상기 복수의 하우징 조각들을 고정시키는 고정부를 포함하며, 상기 고정부는 상기 복수의 하우징 조각들 사이의 고정 위치를 조정하여 수용 공간이 가변시킬 수 있다.

상기 복수의 알에프 코일 요소 각각에는 이웃하는 알에프 코일 요소와의 전자기적 결합을 차단하는 차폐부재가 배치될 수 있다. 상기 복수의 알에프 코일 요소 각각은 알에프 루프 코일이며, 상기 차폐부재는 상기 알에프 루프 코일의 외곽에 배치되는 쉴드 루프 코일일 수 있다. 상기 쉴드 루프 코일은 상기 알에프 루프 코일과 동일 면에 위치할 수 있다. 상기 쉴드 루프 코일은 상기 알에프 루프 코일의 중심과 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르는 헤드 코일은 MRI 장치에 사용되는 것으로서, 복수의 알에프 코일 요소; 상기 복수의 알에프 코일 요소 중 일부를 내장하며, 환자의 두부 중 후두부가 위치하게 되는 고정 하우징부; 상기 고정 하우징부와 함께 환자의 두부를 수용하는 것으로서, 상기 복수의 알에프 코일 요소 중 일부를 내장하며, 상기 고정 하우징부의 둘레의 복수의 지점들로부터 연장되며 굴절 가능하게 연결된 복수의 하우징 조각들을 포함하는 가변 하우징부; 및 상기 고정 하우징부의 둘레 중 서로 다른 제1 지점 및 제2 지점에서 각각 연장된 제1 및 제2 복수의 하우징들 중 끝단에 위치하는 제1 및 제2 끝단 하우징 조각을 상호 분리 가능하도록 결합시키는 결합부;를 포함한다.

상기 복수의 하우징 조각들은 힌지로 연결될 수 있다.

상기 결합부는 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 상기 제1 끝단 하우징 조각과 상기 제2 끝단 하우징 조각의 결합 위치를 조정하여 상기 고정 하우징부와 가변 하우징부에 의해 형성되는 환자의 두부의 수용 공간의 크기를 변경할 수 있다. 상기 제1 끝단 하우징 조각과 상기 제2 끝단 하우징 조각은 일부가 겹쳐지도록 결합될 수 있다.

상기 가변 하우징부는 환자의 눈에 위치하는 아이 하우징 조각 및 환자의 입에 위치하는 마우스 하우징 조각을 포함하며, 상기 아이 하우징 조각 및 상기 마우스 하우징 조각은 각각 환자의 눈 및 입이 외부로 노출되도록 중공이 형성될 수 있다. 상기 아이 하우징 조각 및 상기 마우스 하우징 조각은 각각 아이 알에프 코일 및 마우스 알에프 코일을 포함하며, 상기 아이 알에프 코일 및 상기 마우스 알에프 코일은 원형, 타원형, 또는 다각형 형태의 루프 코일일 수 있다.

상기 가변 하우징부의 내부 수용 공간이 변경됨에 따라 상기 가변 하우징부 내의 복수의 알에프 코일 요소들 중 적어도 일부 사이의 거리가 변경되거나 혹은 상기 복수의 알에프 코일 요소들 중 적어도 일부의 겹치는 크기가 변경될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르는 MRI 장치는 MRI 촬영을 위한 자기장이 인가되는 촬영 공간이 마련된 본체 하우징과; 상기 본체 하우징에 설치되어 주자기장을 인가하는 주자석 모듈; 상기 본체 하우징에 설치되어 경사자기장을 인가하는 경사 코일 모듈; 상기 본체 하우징 내 혹은 상기 촬영 공간에 설치되는 본체 알에프 코일 모듈; 및 환자의 두부에 장착되는 헤드 코일;을 포함하며, 상기 헤드 코일은 복수의 알에프 코일 요소; 상기 복수의 알에프 코일 요소 중 일부를 내장하며, 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되어 수용 공간이 가변되는 제1 하우징; 상기 제1 하우징과 함께 환자의 두부를 수용하는 것으로서, 상기 복수의 알에프 코일 요소 중 다른 일부를 내장하며, 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 서로 다른 크기의 수용 공간 중 어느 한 수용 공간을 갖는 제2 하우징; 및 서로 다른 크기의 수용 공간을 갖는 복수의 제2 하우징 중 임의의 하나를 상기 제1 하우징에 분리 가능하게 결합시키는 결합부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르는 MRI 장치는 MRI 촬영을 위한 자기장이 인가되는 촬영 공간이 마련된 본체 하우징과; 상기 본체 하우징에 설치되어 주자기장을 인가하는 주자석 모듈; 상기 본체 하우징에 설치되어 경사자기장을 인가하는 경사 코일 모듈; 상기 본체 하우징 내 혹은 상기 촬영 공간에 설치되는 본체 알에프 코일 모듈; 및 환자의 두부에 장착되는 헤드 코일;을 포함하며, 상기 헤드 코일은 복수의 알에프 코일 요소; 상기 복수의 알에프 코일 요소 중 일부를 내장하며, 환자의 두부 중 후두부가 위치하게 되는 고정 하우징부; 상기 고정 하우징부와 함께 환자의 두부를 수용하는 것으로서, 상기 복수의 알에프 코일 요소 중 일부를 내장하며, 상기 고정 하우징부의 둘레의 복수의 지점들로부터 연장되며 굴절 가능하게 연결된 복수의 하우징 조각들을 포함하는 가변 하우징부; 및 상기 고정 하우징부의 둘레 중 서로 다른 제1 지점 및 제2 지점에서 각각 연장된 제1 및 제2 복수의 하우징들 중 끝단에 위치하는 제1 및 제2 끝단 하우징 조각을 상호 분리 가능하도록 결합시키는 결합부;를 포함한다.

개시된 헤드 코일은 하우징의 일부를 변경하거나 변형함으로써 각 환자의 두부의 크기(부피)와 관계 없이 두부에 알에프 코일 요소들이 밀착되어 MRI 장치가 고품질의 영상을 획득할 수 있도록 한다.

개시된 헤드 코일은 시야각 개방성이 뛰어난 구조를 가짐으로써 장시간 촬영 시에도 밀폐감 및 피로감의 최소화가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 코일이 환자에게 장착된 모습을 도시한다.
도 2는 도 1의 헤드 코일을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3은 도 1의 헤드 코일의 제1 하우징의 개략적인 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 제1 하우징의 고정부의 고정 예를 도시한다.
도 5는 도 1의 헤드 코일의 제2 하우징의 개략적인 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 제2 하우징의 서로 다른 크기를 갖는 예들을 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드 코일이 환자에게 장착된 모습을 도시한다.
도 8은 도 7의 헤드 코일이 펼쳐진 모습을 개략적으로 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 헤드 코일이 장착되는 과정을 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 도 8의 헤드 코일이 결합부의 장착 예를 도시한다.
도 11a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헤드 코일의 RF 코일 소자를 도시한 평면도다.
도 11b는 도 11a의 RF 코일 소자의 단면도이다.
도 12는 2 개의 RF 코일 소자가 거리 d만큼 이격된 모습을 도시한다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MRI 장치의 개략도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

MRI 장치는 특정 세기의 자기장에서 발생하는 RF 신호에 대한 MR(Magnetic Resonance) 신호의 세기를 명암 대비로 표현하여 대상체의 단층 부위에 대한 이미지를 획득하는 기기이다. 예를 들어, 대상체를 강력한 자기장 속에 눕힌 후 특정의 원자핵(예컨대, 수소 원자핵 등)만을 공명시키는 RF 신호를 대상체에 순간적으로 조사했다가 중단하면 상기 특정의 원자핵에서 MR 신호가 방출되는데, MRI 장치는 MR 신호를 수신하여 MR 이미지를 획득할 수 있다. MR 신호는 대상체로부터 방사되는 RF 신호를 의미한다. MR 신호의 크기는 대상체에 포함된 소정의 원자(예컨대, 수소 등)의 농도, 이완시간 T1, 이완시간 T2 및 혈류 등의 흐름에 의해 결정될 수 있다.

MRI 장치는 다른 이미징 장치들과는 다른 특징들을 포함한다. 이미지의 획득이 감지 하드웨어(detecting hardware)의 방향에 의존하는 CT와 같은 이미징 장치들과 달리, MRI 장치는 임의의 지점으로 지향된 2D 이미지 또는 3D 볼륨 이미지를 획득할 수 있다. 또한, MRI 장치는, CT, X-ray, PET 및 SPECT와 달리, 대상체 및 검사자에게 방사선을 노출시키지 않으며, 높은 연부 조직(soft tissue) 대조도를 갖는 이미지의 획득이 가능하여, 비정상적인 조직의 명확한 묘사가 중요한 신경(neurological) 이미지, 혈관 내부(intravascular) 이미지, 근 골격(musculoskeletal) 이미지 및 종양(oncologic) 이미지 등을 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 코일(100)이 환자(10)에게 장착된 모습을 도시하며, 도 2는 헤드 코일(100)을 개략적으로 도시한 정면도이다. 도 3은 헤드 코일(100)의 제1 하우징(110)의 개략적인 사시도이며, 도 4a 및 도 4b는 제1 하우징(110)의 고정부의 고정 예를 도시한다. 도 5는 헤드 코일(400)의 제2 하우징(150)의 개략적인 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 헤드 코일(100)은 제1 하우징(110)과 제2 하우징(150)과, 복수의 RF 코일 요소들(140, 170)을 포함하며, 제1 하우징(110)과 제2 하우징(150)은 상호 결합되어 환자(10)의 두부를 수용할 수 있는 반구 형상의 수용 공간을 제공한다.

제1 하우징(110)은 제1 하우징 조각(111)과 제2 하우징 조각(112)을 포함하며, 환자(10)의 두부 중 후두부를 덮는다. 가령, 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112) 각각은 1/4 반구 형상을 가지며, 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112)은 결합되어 1/2 반구 형상이 될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112)은 경성(rigid) 재질 혹은 플렉서블(flexible) 재질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 하우징(110)은 복수의 RF 코일 요소들(140)과, 제2 하우징(150)과의 결합을 위한 제1 결합부(120)를 포함한다. 도 3에서 제1 하우징(110)의 제2 하우징 조각(112)에만 복수의 RF 코일 요소들(140)가 도시되어 있는데, 제1 하우징 조각(111)에도 복수의 RF 코일 요소들(140)가 마련됨은 물론이다.

제1 하우징(110)은 수용 공간이 가변 가능하도록 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112) 사이의 고정 위치를 조정할 수 있는 고정부(130)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112)의 고정 부위는 겹쳐질 수 있도록 결합부위가 단차되어 그 두께가 얇을 수 있다.

고정부(130)는 제1 하우징 조각(111)의 고정부위에 마련되는 제1 고정부(131)와, 제2 하우징 조각(112)의 고정부위에 마련되는 제2 고정부(132)를 포함할 수 있다. 제1 고정부(131)는, 예를 들어, 볼트(133)가 들어갈 수 있는 구멍일 수 있으며, 제2 고정부(132)는 볼트(133)에 의해 체결되는 암나사일 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시되듯이, 제2 고정부(132)의 암나사 구멍(132a, 132b, 132c)은, 두부의 크기에 대응될 수 있도록, 복수개 마련될 수 있다. 다른 예로, 제1 고정부(131)의 구멍들이 두부의 크기에 대응될 수 있도록, 복수개 마련될 수 있다. 상기와 같은 고정부(130)의 예는 예시적인 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 고정부(131)는 일 방향으로 길게 연장된 슬롯 형상으로 형성되고, 제2 고정부(132)에는 하나의 암나사 구멍이 마련될 수도 있다. 또 다른 예로, 고정부(130)는 돌출부/홈의 결합 구조를 가지거나, 그밖의 공지의 결합 수단을 가질 수도 있다.

제1 및 제2 하우징 조각(111, 112)이 겹쳐지는 정도에 따라, 볼트(133)는 암나사 구멍(132a, 132b, 132c) 중 어느 하나를 선택하여 체결될 수 있다. 가령, 환자의 두부가 큰 경우, 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112)이 적게 겹쳐지게 될 것이므로, 도 4a에 도시되듯이, 볼트(133)는 암나사 구멍(132a, 132b, 132c) 중 가장 끝단에 위치하는 암나사 구멍(132a)에 체결된다. 환자의 두부가 작은 경우, 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112)이 많이 겹쳐지게 될 것이므로, 도 4b에 도시되듯이, 볼트(133)는 암나사 구멍(132a, 132b, 132c) 중 가장 안 쪽에 위치하는 암나사 구멍(132c)에 체결된다. 도 4a 및 도 4b에서 암나사 구멍(132a, 132b, 132c)은 3개가 마련된 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 아니하며 2개 혹은 4개 이상 마련될 수 있음은 물론이다.

도 3에 도시된 제1 하우징(110)은 1/2 반구 형상으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 하우징(110)은 환자의 목까지 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 제1 하우징(110)은 사람의 후두부의 형상에 상응한 형상을 지닐 수도 있다.

제1 하우징(110)은 미도시된 결합장치에 의해 환자가 누어있는 테이블(20)에 분리 가능하게 장착될 수 있다. 예를 들어, 제1 하우징(110)이 테이블(20)에 설치된 후 환자(10)는 테이블(20)에 눕게 되며, 환자(10)가 테이블(20)에 눕기 전 혹은 후에 제1 하우징(110)의 수용 공간은 조정된다. 이후, 환자(10)가 누운 상태에서 제2 하우징(150)이 제1 하우징(110)에 결합될 수 있다.

제2 하우징(150)은 복수의 RF 코일 요소들(170)과, 제1 하우징(110)과의 결합을 위한 제2 결합부(160)를 포함하며, 환자(10)의 두부의 전면부를 덮는다. 도 5에 도시된 제2 하우징(150)은 1/2 반구 형상으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 하우징(150)은 환자(10)의 두부 전면부 전체를 덮거나 혹은 안면을 제외한 나머지를 덮을 수 있다. 또는 제2 하우징(150)은 두부 전면부(안면)의 형상처럼 형성될 수도 있다. 제2 하우징(150)이 환자(10)의 두부 전면부 전체를 덮는 경우, 밀폐감 및 피로감을 최소화하기 위하여 안면의 눈 부위가 외부에 노출되도록 눈 부위에 중공이 형성되어 있을 수 있으며, 나아가, 안면의 입 부위가 외부에 노출되도록 입 부위에 중공이 형성되어 있을 수 있다. 제2 하우징(150)은 경성 재질 혹은 플렉서블 재질로 형성될 수 있다.

환자(10)의 두부 크기는 환자마다 서로 다를 수 있다. 가령, 성인 남자의 두부가 성인 여자의 두부보다 대략적으로 클 수 있다. 예를 들어, 환자(10)의 두부 크기는 양 귀 끝을 기준으로 132 mm 내지 169 mm일 수 있으며, 이마에서 뒤통수까지의 길이는 157mm 내지 216mm일 수 있다. 이에 대응하여 제2 하우징(150)은 복수개가 마련될 수 있으며, 각기 서로 다른 크기의 수용 공간을 가질 수 있다. 도 6a 내지 도 6c는 서로 다른 크기를 갖는 제2 하우징(150)의 예들을 도시한다. 예시적으로, 제2 하우징(15)의 내부 공간은 근사적으로 반구 형상을 가질 수 있으므로, 그 크기는 대략적으로 반경으로 표현할 수 있다. 가령, 제2 하우징(150)은 R1 < R2 < R3의 크기 관계를 만족하는 소형의 제2 하우징(151), 중형의 제2 하우징(152), 대형의 제2 하우징(153) 중 어느 하나일 수 있다. 물론, 크기를 3개로 나눈 것은 예시적인 것이며, 2개 혹은 4개 이상의 다양한 사이즈의 제2 하우징(150)이 마련될 수 있다.

결합부는 제1 하우징(110)에 마련된 제1 결합부(120)와, 제2 하우징(150)에 마련된 제2 결합부(160)를 포함할 수 있다. 예시적으로 제1 결합부(120)는 제1 하우징(110)의 제2 하우징(150)과 맞닿는 단부의 2개 영역에 각각 마련된 제1 및 제2 홈(121a, 122a)을 포함할 수 있다. 제2 결합부(160)는 제2 하우징(150)의 제1 하우징(110)과 맞닿는 단부의 3개 영역에 마련된 제1 및 제2 돌출부(161a, 161b)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 하우징(150)의 크기가 달라지게 되면, 제2 결합부(140)의 위치가 달라질 수 있다. 즉, 도 6a 내지 도 6c에 도시되듯이, 소형의 제2 하우징(151)의 제1 및 제2 돌출부(161a, 161b)와, 중형의 제2 하우징(152)의 제1 및 제2 돌출부(162a, 162b)와, 대형의 제2 하우징(153)의 제1 및 제2 돌출부(163a, 163b)는 지름 방향으로 서로 다른 위치에 있을 수 있다.

가령, 작은 크기의 두부에 대해서는 소형의 제2 하우징(151)을 선택하여, 제1 하우징(110)에 결합시킨다. 예를 들어, 소형의 제2 하우징(151)의 제1 및 제2 돌출부(161a, 161b) 는 제1 하우징(110)의 제1 및 제2 홈(121a, 121b)에 삽입되어 고정된다. 이 경우, 소형의 제2 하우징(151)의 제1 및 제2 돌출부(161a, 161b)의 간격은 상대적으로 작게 되므로, 제1 하우징(110)의 제1 및 제2 홈(121a, 121b)이 제1 및 제2 돌출부(161a, 161b)의 간격에 대응되도록 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112) 사이의 고정 위치를 조정한다. 이러한 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112) 사이의 고정 위치의 조정은 환자의 두부가 제1 하우징(110)에 놓여지기 전에 이루어질 수 있다.

가령, 중간 크기의 두부에 대해서는 중형의 제2 하우징(152)을 선택하여, 제1 하우징(110)에 결합시킨다. 이 경우, 중형의 제2 하우징(152)의 제1 및 제2 돌출부(162a, 162b)의 간격은 상대적으로 중간 정도에 해당되므로, 제1 하우징(110)의 제1 및 제2 홈(121a, 121b)이 제1 및 제2 돌출부(162a, 162b)의 간격에 대응되도록 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112) 사이의 고정 위치를 조정한다.

가령, 큰 크기의 두부에 대해서는 대형의 제2 하우징(153)을 선택하여, 제1 하우징(110)에 결합시킨다. 이 경우, 대형의 제2 하우징(153)의 제1 및 제2 돌출부(163a, 163b)의 간격은 상대적으로 큰 편에 해당되므로, 제1 하우징(110)의 제1 및 제2 홈(121a, 121b)이 제1 및 제2 돌출부(163a, 163b)의 간격에 대응되도록 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112) 사이의 고정 위치를 조정한다.

상기와 같이 환자의 두부의 크기(부피)에 상응하여 제1 하우징(110)의 수용 공간을 조정하고, 또한 최적 크기의 제2 하우징(150)을 선택하므로써, RF 코일 요소들(140, 170)이 환자의 두부에 밀착되어 MRI 장치(도 13의 400)가 고품질의 영상을 획득할 수 있도록 한다. 또한, 헤드셋 등의 별도의 액세서리를 환자의 두부에 착용하는 경우, 헤드 코일(100)은 이러한 액세서리를 위한 공간의 확보가 가능하다.

상기 제1 및 제2 결합부(120, 160)에는 제2 하우징(150) 내의 RF 코일 요소들(170)에서 수신되는 신호를 전송하기 위한 전기적 접속단자들(미도시)이 마련될 수 있다. 다른 예로, 제2 하우징(150) 내의 RF 코일 요소들(170)에서 수신되는 신호를 전송하기 위한 케이블(미도시)가 별도로 마련될 수도 있다.

상기와 같은 결합부의 예는 예시적인 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 및 제2 결합부(120, 160)는 볼트/너트의 결합 구조를 가지거나, 그밖의 공지의 결합 수단을 가질 수도 있다.

제1 및 제2 하우징(110, 150)에 마련된 복수의 RF 코일 요소들(140, 170) 각각은 예를 들어, 원형, 타원형, 또는 다각형 형태의 루프 코일일 수 있다. RF 코일 요소들(140, 170)은 제1 및 제2 하우징(110, 150) 내에 실장된다. RF 코일 요소들(140, 170)은 상호간에 일부가 겹쳐지거나 혹은 이격되어 배치될 수 있다. RF 코일 요소들(140, 170)들에는 튜닝 커패시터나, 매칭 커패시터, 디커플링 커패시터 등이 마련될 수도 있다. RF 코일 요소들(140, 170)은 RF 코일 제어부(도 13의 452)에 의해 독립적으로 RF 신호들이 입력되거나 출력되는 멀티 채널 방식으로 운용될 수 있다. 가령, RF 코일 요소들(140, 170)은 병렬적으로 회로가 구성되어, 입력 혹은 출력되는 RF 신호들은 각각 크기와 위상이 독립적으로 제어될 수 있다. 경우에 따라서는, RF 코일 요소들(140, 170)의 일부가 그룹지어, 각 그룹별로 RF 신호들이 독립적으로 입력 또는 출력될 수도 있다. 각각의 RF 코일 요소들(140, 170)에서 수신된 RF 신호들은 배열 합성되어 높은 수신감도를 가질 수 있도록 하며, 이에 따라 고품질의 영상을 획득할 수 있게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 제1 하우징(110)의 수용 공간을 변경하기 위하여 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112)의 고정 위치를 조정하게 되는데, 이에 따라 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112)의 고정 부위가 서로 겹칠 수 있으며, 제1 하우징 조각(111) 내의 RF 코일 요소(140)와 제2 하우징 조각(112) 내의 RF 코일 요소(140)의 간격이 변동되게 되어, 기설계된 튜닝 임피던스나, 디커플링 임피던스 등의 값들이 변경될 수 있다. 이에 RF 코일 요소들(140, 170) 각각에는 이웃하는 RF 코일 요소와의 전자기적 결합을 차단하는 차폐부재(도 11a 및 도 11b의 330 참조)가 배치될 수 있다. 이러한 차폐부재에 대해서는 도 11a, 도 11b, 및 도 12을 참조하여 후술하도록 한다.

상기와 같이 제1 하우징(110)은 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 제1 및 제2 하우징 조각(111, 112)의 상호 고정 위치를 조정하여 제1 및 제1 하우징(110, 150)에 의해 형성되는 환자(10)의 두부의 수용 공간의 크기를 변경할 수 있다. 이와 같이 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 제1 하우징(110))의 크기를 조정하고, 적절한 크기의 제2 하우징(150)을 선택할 수 있는바, 이러한 제1 및 제2 하우징(110, 150)은 변경 가능한 헤드 코일(Reconfigurable Head coil)의 일 예로 이해될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드 코일(200)이 환자(10)에게 장착된 모습을 도시하며, 도 8은 헤드 코일(200)이 펼쳐진 모습을 개략적으로 도시한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 헤드 코일(200)은 고정 하우징부(210)와 가변 하우징부(220)와, 복수의 RF 코일 요소들(240)을 포함하며, 고정 하우징부(210)와 가변 하우징부(220)는 상호 결합되어 환자(10)의 두부를 수용할 수 있는 반구 형상의 수용 공간을 제공한다.

고정 하우징부(210)는 복수의 RF 코일 요소들(241)을 실장하며, 환자(10)의 두부 중 후두부를 덮는다. 고정 하우징부(210)는 환자의 후두부의 형상에 상응한 형상을 지닐 수 있다. 고정 하우징부(210)는 환자의 목까지 연장되어 형성될 수 있다. 고정 하우징부(210)는 경성 재질 혹은 플렉서블 재질로 형성될 수 있다.

복수의 RF 코일 요소들(241) 각각은 예를 들어, 원형, 타원형, 또는 다각형 형태의 루프 코일일 수 있다. 복수의 RF 코일 요소들(241)은 상호간에 일부가 겹쳐지거나 혹은 이격되어 배치될 수 있다. RF 코일 요소들(241)에는 튜닝 커패시터나, 디커플링 커패시터 등이 마련될 수도 있다. RF 코일 요소들(241)은 RF 코일 제어부(도 13의 452)에 의해 독립적으로 RF 신호들이 입력되거나 출력되는 멀티 채널 방식으로 운용될 수 있다. 가령, RF 코일 요소들(241)은 병렬적으로 회로가 구성되어, 입력 혹은 출력되는 RF 신호들은 각각 크기와 위상이 독립적으로 제어될 수 있다. 경우에 따라서는, RF 코일 요소들(241)의 일부가 그룹지어, 각 그룹별로 RF 신호들이 독립적으로 입력 또는 출력될 수도 있다.

고정 하우징부(210)는 미도시된 결합장치에 의해 환자가 누어있는 테이블(도 1의 10)에 분리 가능하게 장착될 수 있다.

가변 하우징부(220)는 고정 하우징부(210)와 함께 환자의 두부를 수용하는 것으로서, 고정 하우징부(210)의 둘레의 복수의 지점들 연장되며 굴절 가능하게 연결된 복수의 하우징 조각들(221)과, 복수의 하우징 조각들(221)을 고정시키는 고정부(230)를 포함한다.

펼쳐진 상태의 하우징 조각들(221)은 고정 하우징부(210)의 둘레의 서로 다른 지점으로부터 연장되는 열들을 이룰 수 있다. 하우징 조각들(221) 각각은 경성 재질 혹은 플렉서블 재질로 형성될 수 있다. 하우징 조각들(221)은 두부의 형상에 대응되도록 곡면 형상으로 형성되거나, 또는 평판 형상으로 형성될 수도 있다. 도 7 및 도 8은 하우징 조각들(221)이 사각판의 형상으로 형성된 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로서, 하우징 조각들(221)은 원판, 타원형판, 다각형판 등의 형상으로 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 하우징 조각들(221)은 모두가 동형인 형상을 가질 필요가 없으며, 일부는 사각판, 일부는 원형판과 같은 형상을 지닐 수도 있다.

하우징 조각들(221)은 굴절 가능하도록 예를 들어 힌지(도 9a의 250)로 연결될 수 있다. 또는 하우징 조각들(221)은 플렉서블 재질(예를 들어, 고무)로 연결될 수도 있을 것이다.

하우징 조각들(221)은 환자(100의 입에 상응하는 위치에 놓이는 마우스 하우징 조각(222)과 환자(100의 눈에 상응하는 위치에 놓이는 아이 하우징 조각(223)을 포함한다. 마우스 하우징 조각(222)에는 안면의 입 부위가 외부에 노출되도록 입 부위에 중공(222a)이 형성되어 있을 수 있다. 마찬가지로, 아이 하우징 조각(223)에는 안면의 눈 부위가 외부에 노출되도록 눈 부위에 중공(223a)이 형성되어 있을 수 있다. 장시간 촬영 시 딱딱한 하우징 구조는 시야각 개방성이 떨어져 환자에게 밀페감 및 피로감을 느끼게 할 수 있는바, 아이 하우징 조각(223)나 마우스 하우징 조각(222)에 중공(222a, 223a)을 형성함으로써, 시야각 개방성이 향상을 되어 장시간 촬영 시에도 밀페감 및 피로감을 최소화 할 수 있다.

하우징 조각들(221) 각각은 하나의 RF 코일 요소(242, 243, 244)을 실장한다. 도 8에서 참조번호 244의 RF 코일 요소는 2개만 도시하고 있으나, 모든 하우징 조각들(221)들에 마련될 수 있다. RF 코일 요소(242, 243, 244)는 예를 들어, 원형, 타원형, 또는 다각형 형태의 루프 코일일 수 있다. RF 코일 요소들(242, 243, 244)에는 튜닝 커패시터나, 디커플링 커패시터 등이 마련될 수도 있다. RF 코일 요소들(242, 243, 244)은 RF 코일 제어부(도 13의 452)에 의해 독립적으로 RF 신호들이 입력되거나 출력되는 멀티 채널 방식으로 운용될 수 있다. 가령, RF 코일 요소들(242, 243, 244)은 병렬적으로 회로가 구성되어, 입력 혹은 출력되는 RF 신호들은 각각 크기와 위상이 독립적으로 제어될 수 있다. 경우에 따라서는, RF 코일 요소들(242, 243, 244)의 일부가 그룹지어, 각 그룹별로 RF 신호들이 독립적으로 입력 또는 출력될 수도 있다.

본 실시예는 하우징 조각들(221) 각각에 RF 코일 요소(242, 243, 244)가 하나씩 배치된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하우징 조각들(221) 각각에 복수의 RF 코일 요소(242, 243, 244)가 배치될 수도 있을 것이다. 한편, 헤드 코일(200)을 환자의 두부에 장착할 때, 가변 하우징부(220)의 하우징 조각들(221)은 일부가 서로 겹쳐질 수 있다. 이에, RF 코일 요소(242, 243, 244) 각각에는 이웃하는 RF 코일 요소와의 전자기적 결합을 차단하는 차폐부재(도 11a 및 도 11b의 330 참조)가 배치될 수 있다. 이러한 차폐부재에 대해서는 도 11a, 11b, 및 12를 참조하여 후술하도록 한다.

참조번호 222, 223, 224, 225, 226, 227은 하우징 조각들(221)이 펼쳐진 상태에 고정 하우징부(210)의 둘레의 서로 다른 지점으로부터 연장되는 열들의 각 끝단에 위치하는 끝단 하우징 조각을 나타낸다. 본 실시예에서는 참조번호 222, 223은 마우스 하우징 조각 및 아이 하우징 조각을 의미하기도 한다.

끝단 하우징 조각(222, 223, 224, 225, 226, 227)에는 각각 상호 분리가능하도록 고정시키는 제1 고정부(231) 및 제2 고정부(232)가 마련된다. 제1 고정부(231)는 예를 들어, 볼트(도 10a의 233)가 들어갈 수 있는 구멍일 수 있으며, 제2 고정부(232)는 볼트(233)에 의해 체결되는 암나사일 수 있다. 제2 고정부(232)의 암나사 구멍은, 두부의 크기에 대응될 수 있도록, 하우징 조각들(221)이 연장되는 방향을 따라 복수개 마련될 수 있다(도 10a 및 도 10b의 232a, 232b, 232c 참조). 다른 예로, 제1 고정부(231)의 구멍들이 두부의 크기에 대응될 수 있도록, 하우징 조각들(221)이 연장되는 방향을 따라 복수개 마련될 수 있다. 상기와 같은 고정부(230)의 예는 예시적인 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 고정부(231)는 하우징 조각들(221)이 연장되는 방향으로 길게 연장된 슬롯 형상으로 형성되고, 제2 고정부(232)에는 하나의 암나사 구멍이 마련될 수도 있다. 또 다른 예로, 고정부(230)는 돌출부/홈의 고정 구조를 가지거나, 그밖의 공지의 고정 수단을 가질 수도 있다.

가령, 고정 하우징부(210)의 둘레 중 맨 아래쪽 좌측 지점에서는 복수의 하우징 조각들(221)이 굴절가능하게 일 열로 연결되어 있으며, 좌측 열의 끝단에는 마우스 하우징 조각(222)이 위치한다. 또한, 고정 하우징부(210)의 둘레 중 맨 아래쪽 우측 지점에서는 복수의 하우징 조각들(221)이 굴절가능하게 일 열로 연결되어 있으며, 우측 열의 끝단에는 끝단 하우징 조각(227)이 위치한다. 마우스 하우징 조각(222)과 끝단 하우징 조각(227)에는 각각 상호 분리가능하도록 고정시키는 제1 고정부(231) 및 제2 고정부(232)가 마련된다. 후술하는 바와 같이, 헤드 코일(200)을 환자의 두부에 장착할 때, 마우스 하우징 조각(222)과 끝단 하우징 조각(227)는 서로 결합, 즉 고정된다.

고정 하우징부(210)의 둘레 중 최상측의 양 옆쪽의 끝단 하우징 조각(224, 226)에는 최상측의 끝단 하우징 조각(225)과 결합되어 고정될 수 있으며, 이에 따라 최상측의 끝단 하우징 조각(225)에 제1 고정부(231)가 마련되며, 최상측의 양 옆쪽의 끝단 하우징 조각(224, 226)에 제2 고정부(232)가 마련된다. 물론, 최상측의 양 옆쪽의 끝단 하우징 조각(224, 226)은 상호간에 결합되어 고정될 수 있으므로, 둘 중 어느 하나에는 제1 고정부(231)가 마련되며, 다른 하나에는 제2 고정부(232)가 마련될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 헤드 코일(200)이 환자의 두부(10)에 장착되는 과정을 도시하며, 도 10a 및 도 10b는 도 8의 헤드 코일이 고정부의 장착 예를 도시한다. 헤드 코일(200)을 환자의 두부에 장착할 때, 환자의 두부(10)가 고정 하우징부(210)에 놓여진 상태에서, 도 9a 및 도 9b에 도시되듯이, 가변 하우징부(220)의 복수의 하우징 조각들(221)은 굴절되어 환자의 두부(10)를 감싸게 되며, 고정부(230)에 의해 고정된다. 고정부(230)에 의해 고정될 때, 끝단의 하우징 조각들(224, 226)은 환자의 두부(10)의 크기에 따라 일부가 겹쳐지게 될 수도 있다.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 끝단의 하우징 조각들(224, 226)은 일부가 졉쳐질 수 있도록 고정 부위가 단차되어 그 두께가 얇을 수 있다. 한편, 제2 고정부(232)의 암나사 구멍(232a, 232b, 232c)은, 두부의 크기에 대응될 수 있도록, 하우징 조각들(221)이 연장되는 방향을 따라 복수개 마련된다. 따라서, 끝단의 하우징 조각들(224, 226)이 겹쳐지는 정도에 따라, 볼트(233)는 암나사 구멍(232a, 232b, 232c) 중 어느 하나를 선택하여 체결될 수 있다. 가령, 환자의 두부가 큰 경우, 끝단의 하우징 조각들(224, 226)은 적게 겹쳐지게 될 것이므로, 도 10a에 도시되듯이, 볼트(233)는 암나사 구멍(232a, 232b, 232c) 중 가장 끝단에 위치하는 암나사 구멍(232a)에 체결된다. 환자의 두부가 작은 경우, 끝단의 하우징 조각들(224, 226)은 많이 겹쳐지게 될 것이므로, 도 10b에 도시되듯이, 볼트(233)는 암나사 구멍(232a, 232b, 232c) 중 가장 안 쪽에 위치하는 암나사 구멍(232c)에 체결된다. 도 10a 및 도 10b에서 암나사 구멍(232a, 232b, 232c)은 3개가 마련된 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 아니하며 2개 혹은 4개 이상 마련될 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 가변 하우징부(220)는 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 끝단 하우징 조각들(222, 223, 224, 225, 226, 227)의 상호 고정 위치를 조정하여 고정 하우징부(210)와 가변 하우징부(220)에 의해 형성되는 환자(10)의 두부의 수용 공간의 크기를 변경할 수 있다. 이와 같이 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 가변 하우징부(220)의 크기를 조정할 수 있는바, 이러한 가변 하우징부(220)은 변경 가능한 헤드 코일(Reconfigurable Head coil)의 일 예로 이해될 수 있다.

도 11a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헤드 코일의 RF 코일 소자(300)를 도시한 평면도이며, 도 11b는 도 11a의 RF 코일 소자의 단면도이다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, RF 코일 소자(300)는 모재(310) 상에 놓이는 팔각형 형상의 RF 루프 코일(320)과, RF 루프 코일(320)의 외곽을 둘러싸는 쉴드 루프 코일(330)을 포함한다. 본 실시예의 RF 코일 소자(300)는 전술한 실시예들의 RF 코일 요소로 이해될 수 있다. 가령, RF 코일 소자(300)는 도 1 내지 도 6c를 참조하여 설명한 실시예에서의 RF 코일 요소들(140, 170)이거나, 도 7 내지 도 10b를 참조하여 설명한 실시예에서의 RF 코일 요소들(240)일 수 있다. 도 7 내지 도 10b를 참조하여 설명한 실시예의 경우, 모재(310)는 하우징 조각(221)의 일부로 이해될 수도 있다.

RF 루프 코일(320) 및 쉴드 루프 코일(330)은 도전성이 좋은 금속, 예를 들어, 구리(Cu)로 형성되거나, 구리판에 은(Ag)이나 금(Au)이 코팅되어 형성될 수 있다. RF 루프 코일(320)에는 송신하고자 하는 RF 신호 임피던스를 조절하는 튜닝 캐패시터(미도시)가 마련될 수 있다. RF 루프 코일(320)에는 RF 신호가 입출력될 수 있는 케이블(350)이 연결된다.

쉴드 루프 코일(330)은 RF 루프 코일(320)와 동일 평면에 놓일 수 있으며, RF 루프 코일(320)의 중심과 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 쉴드 루프 코일(330)은 RF 루프 코일(320)과 동형일 수 있다. 쉴드 루프 코일(330)은 RF 루프 코일(320)으로부터 전기적으로 분리되어 있다.

RF 루프 코일(320)의 형상은 팔각형에 한정되지 아니하며, 예를 들어 원형, 타원형, 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 이러한 쉴드 루프 코일(330)은 이웃하는 RF 루프 코일(320)과의 전자기적 결합을 차단하는 차폐부재이다. 도 7 내지 도 10b를 참조하여 설명한 실시예의 헤드 코일(200)은, 환자의 두부에 장착시, 가변 하우징부(220)의 하우징 조각들(221)의 일부가 서로 결쳐질 수 있는바, 이에 따라 하우징 조각들(221) 내에 있는 RF 루프 코일(320)이 서로 겹쳐질 수 있다. 이러한 경우, 쉴드 루프 코일(330)은 서로 겹쳐지는 RF 루프 코일(320)의 전자기적 결합을 차단할 수 있다.

도 12은 2 개의 RF 코일 소자(300A, 300B)가 거리(즉, 갭) d만큼 겹친 모습을 도시한다. 표 1은 도 12에 도시된 바와 같이 2 개의 RF 코일 소자(300A, 300B)가 거리 d만큼 겹쳐진 상태에서, 2 개의 RF 코일 소자(300A, 300B) 각각을 네트워크 애널라이저(Network Analyzer)의 양 포트(port)에 연결하여 S21 값(value)을 측정한 결과이다. S21는 S 파라미터 중 하나로서 일종의 투과계수를 의미하며, 디커플링된 정도를 나타낼 수 있다.

거리 (mm)	-10	-5	0	5	7.5	10	12.5	15	20
Default (dB)	-1.7	-1.6	-1.6	-1.7	-4.0	-21	-1.8	-1.7	-1.7
RF Shield (dB)	-11	-8.8	-6.3	-5.6	-7.3	-11	-43	-21	-7.2

표 1에서 디폴트는 쉴드 루프 코일 없이 RF 루프 코일(320)만이 있는 경우이고, RF 쉴드는 RF 루프 코일(320)과 더불어 쉴드 루프 코일(330)가 있는 경우, 즉 본 실시예의 RF 코일 소자(300)의 경우이다. 한편, 거리 d가 마이너스(-)인 것은 2 개의 RF 코일 소자(300A, 300B)가 겹쳐지지 않고 이격된 경우를 의미한다.

표 1에서 볼 수 있듯이, 디폴트에서는 거리 d가 대략 9~11 mm인 구간에서 S21 값이 -11dB 이하가 되고, RF 쉴드에서는 거리 d가 대략 10~18 mm인 구간에서 S21 값이 -11dB 이하가 된다. 달리 말하면, 디폴트에서 S21 값이 -11dB 이하가 되는 여유 간격이 2mm인데 반하여, RF 쉴드에서는 S21 값이 -11dB 이하가 되는 여유 간격이 8mm이 된다. 즉, 본 실시예의 RF 코일 소자(300)는 충분한 디커플링을 확보하면서 2 개의 RF 코일 소자(300A, 300B)가 겹쳐질 수 있는 여유 간격으로 8mm을 확보할 수 있다. 전술한 바와 같이 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 수용 공간이 변경 가능한 헤드 코일(100, 200)은 일부의 RF 코일 요소들의 겹쳐지는 등 그 간격이 변동될 수 있는데, 본 실시예의 RF 코일 소자(300)는 쉴드 루프 코일(330)를 구비함으로써 여유 간격의 폭을 크게 확보하여, 일부의 RF 코일 요소들의 간격이 변동되더라도 전자기적 결합을 차단함으로써 높은 수신 감도를 유지하고 출력되는 RF 신호를 고품질로 확보할 수 있다.

도 13는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MRI 장치의 개략도이다. 도 13를 참조하면, 본 실시예의 MRI 장치(400)는 원통형 자기 구조체(410) 및 컴퓨팅 장치(450)를 포함한다.

원통형 자기 구조체(410)는 내측으로부터 외측의 순서로, 바디형 RF 코일(414), 경사 자계 코일(415), 및 주자석(416)을 포함한다. 바디형 RF 코일(414), 경사 자계 코일(415), 및 주자석(416)은 원통형 갠트리(gantry)(419)에 실장된다. 대상체(즉, 환자)는 테이블(417)상에 누운 상태로 갠트리(419)의 중공(bore)(419a) 속에 이동하게 되며, 이후 MRI 촬영이 이루어지게 된다.

바디형 RF 코일(414), 경사 자계 코일(415), 및 주자석(416)은 컴퓨팅 장치(450)에 연결되어 구동 및 제어된다. 컴퓨팅 장치(450)는, 촬영된 대상체의 MRI 영상을 표시하여 주거나 사용자의 조각 신호가 입력되는 콘솔(미도시)에 또한 연결될 수 있다.

MRI 장치(400)에서 바디형 RF 코일(414)은 대상체의 두부에 장착되는 헤드 코일(412)와 함께 컴퓨팅 장치(450)의 RF 코일 제어부(452)에 의해 독립적으로 구동 및 제어될 수 있다. 물론, MRI 장치(400)에는 헤드 코일(412)을 대신하여 인체 부위(예, 척추, 어깨, 가슴, 몸통, 무릅, 발목 등)에 따라 다양한 형태의 국소형 RF 코일이 사용될 수 있다.

주자석(416)은 인체 내에 분포해 있는 원소 중 자기공명 현상을 일으키는 원소, 즉 수소, 인, 나트륨, 카본 등의 원자핵을 자화시키기 위한 주자계를 발생시키는 것으로서, 초전도 전자석이나 영구 자석일 수 있다.

경사 자계 코일(415)은 MR 영상을 촬영하기 위해서는 공간적으로 선형적인 경사 자계를 발생시키는 코일로서, 통상적으로 자기 공명 영상에는 x-, y-, z-방향으로 경사 자계를 각기 형성하는 세 개의 경사 자계 코일이 사용된다. 경사 자계 코일(415)은 자화 벡터가 횡평면에서 회전할 때 자화 벡터의 회전 주파수나 위상을 공간적으로 제어하여 자기 공명 영상 신호가 공간 주파수 영역, 즉 k-영역에서 표현되도록 하는 역할을 한다.

자기 공명 영상 신호를 만들기 위해 자화 벡터를 횡평면으로 정렬시켜야 하는데 이를 위해서는 라모(Larmor) 주파수를 중심 주파수로 하는 RF 자계를 발생시키는 바디형 RF 코일(414)이 필요하다. 라모 주파수 대역의 RF 전류가 인가된 바디형 RF 코일(414)은 라모 주파수로 회전하는 회전 자계를 형성한다. 이 회전 자계에 의하여 자화 벡터의 공명, 즉 핵자기 공명이 야기되면, 자화 벡터가 횡평면으로 정렬되게 된다. 자화 벡터가 일단 횡평면으로 정렬되게 되면 횡평면에서 라모 주파수로 회전하는 자화 벡터는 패러데이(Faraday) 법칙에 의해 바디형 RF 코일(414) 또는 헤드 코일(412)에 기전력을 발생시킨다. 이와 같은 기전력 신호, 즉 수신되는 RF 신호를 고주파 증폭기로 증폭한 뒤 라모 주파수의 정현파로 복조(demodulation)하면 기저 대역(base band)의 자기공명 신호를 얻을 수 있다. 기저 대역의 자기공명 신호는 컴퓨팅 장치(450)로 전송되어, 영상 처리부(451)에 의해 양자화 등의 처리를 거친 후 자기 공명 영상이 생성되게 된다.

위와 같이, MRI 장치(400)에서 자기 공명 영상이 생성되는 일반적인 원리를 간략하게 설명하였다. 자기 공명 영상이 생성되는 과정에 관한 보다 상세한 설명은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하므로, 본 실시예에서는 생략하도록 한다.

MRI 장치(400)에서 갠트리(419) 내에 구비된 바디형 RF 코일(414)는 대상체의 전신에 대한 자기 공명 영상을 촬영하기 위해 사용될 수 있다. 이와 달리, 대상체의 신체 일부, 예를 들어 머리, 가슴, 다리 등의 국부에 대한 자기 공명 영상을 촬영하기 위해서는 대상체의 신체 일부에 설치되는 국소형 RF 코일(예를 들어, 헤드 코일(412))이 사용될 수 있다. 헤드 코일(412)과 같은 국소형 RF 코일은 갠트리(419) 외부에 구비된 별도의 독립적인 장치로서, MR 영상의 촬영을 원하는 대상체의 신체 일부에 위치되도록 이동 가능한 장치이다. 이러한 헤드 코일(412)은 전술한 실시예들의 헤드 코일(100, 200)이 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 헤드 코일(412)은 하우징의 일부를 변경하거나 변형함으로써 각 환자의 두부의 크기(부피)와 관계 없이 두부에 RF 코일 요소들이 밀착되어 MRI 장치(400)가 고품질의 영상을 획득할 수 있도록 한다. 또한, 개시된 헤드 코일이 시야각 개방성이 뛰어난 구조를 가짐으로써 MRI 장치(400)의 장시간 촬영 시에도 대상체(환자)가 느끼는 밀폐감 및 피로감의 최소화가 가능하다.

전술한 본 발명인 헤드 코일 및 이를 채용한 MRI 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 환자 20: 테이블
100, 200: 헤드 코일 110, 150, 210, 220: 하우징
120, 160: 결합부 130, 230: 고정부
140, 170: RF 코일 요소 210: 고정 하우징부
220: 가변 하우징부 221: 하우징 조각
222: 마우스 하우징 조각 223: 아이 하우징 조각
250: 힌지 300: RF 코일 소자
310: 모재 320: RF 루프 코
330: 쉴드 루프 코일 350: 케이블
400: MRI 장치 410: 원통형 자기 구조체
412: 헤드 코일 414: 바디형 RF 코일
415: 경사 자계 코일 416: 주자석
417: 테이블 419: 갠트리
450: 컴퓨팅 장치

Claims

복수의 알에프 코일 요소;
상기 복수의 알에프 코일 요소 중 일부를 내장하며, 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되어 수용 공간이 가변되는 제1 하우징;
상기 제1 하우징과 함께 환자의 두부를 수용하는 것으로서, 상기 복수의 알에프 코일 요소의 다른 일부를 내장하며, 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 서로 다른 크기의 수용 공간 중 어느 한 수용 공간을 갖는 제2 하우징; 및
서로 다른 크기의 수용 공간을 갖는 복수의 제2 하우징 중 임의의 하나를 상기 제1 하우징에 분리 가능하게 결합시키는 고정부;를 포함하는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제1 항에 있어서,
상기 제1 하우징은 환자를 지지하는 지지대에 분리 가능하게 장착되는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제2 항에 있어서,
상기 제1 하우징은 환자의 두부 중 후두부를 덮으며, 상기 제2 하우징은 환자의 두부의 전면부의 적어도 일부를 덮는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제1 항에 있어서,
상기 제1 하우징은 복수의 하우징 조각들과, 상기 복수의 하우징 조각들을 고정시키는 고정부를 포함하며, 상기 고정부는 상기 복수의 하우징 조각들 사이의 고정 위치를 조정하여 수용 공간이 가변시키는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 알에프 코일 요소 각각에는 이웃하는 알에프 코일 요소와의 전자기적 결합을 차단하는 차폐부재가 배치되는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제5 항에 있어서,
상기 복수의 알에프 코일 요소 각각은 알에프 루프 코일이며, 상기 차폐부재는 상기 알에프 루프 코일의 외곽에 배치되는 쉴드 루프 코일인 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제6 항에 있어서,
상기 쉴드 루프 코일은 상기 알에프 루프 코일과 동일 면에 위치하는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제7 항에 있어서,
상기 쉴드 루프 코일은 상기 알에프 루프 코일의 중심과 동일한 중심을 갖도록 배치되는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
복수의 알에프 코일 요소;
상기 복수의 알에프 코일 요소 중 일부를 내장하며, 환자의 두부 중 후두부가 위치하게 되는 고정 하우징부;
상기 고정 하우징부와 함께 환자의 두부를 수용하는 것으로서, 상기 복수의 알에프 코일 요소 중 일부를 내장하며, 상기 고정 하우징부의 둘레의 복수의 지점들로부터 연장되며 굴절 가능하게 연결된 복수의 하우징 조각들을 포함하는 가변 하우징부; 및
상기 고정 하우징부의 둘레 중 서로 다른 제1 지점 및 제2 지점에서 각각 연장된 제1 및 제2 복수의 하우징들 중 끝단에 위치하는 제1 및 제2 끝단 하우징 조각을 상호 분리 가능하도록 고정시키는 고정부;를 포함하는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제9 항에 있어서,
상기 복수의 하우징 조각들은 힌지로 연결되는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제9 항에 있어서,
상기 고정부는 서로 다른 크기의 환자의 두부 크기에 대응되도록 상기 제1 끝단 하우징 조각과 상기 제2 끝단 하우징 조각의 고정 위치를 조정하여 상기 고정 하우징부와 가변 하우징부에 의해 형성되는 환자의 두부의 수용 공간의 크기를 변경하는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제11 항에 있어서,
상기 제1 끝단 하우징 조각과 상기 제2 끝단 하우징 조각은 일부가 겹쳐지도록 결합되는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제9 항에 있어서,
상기 가변 하우징부는 환자의 눈에 위치하는 아이 하우징 조각 및 환자의 입에 위치하는 마우스 하우징 조각을 포함하며, 상기 아이 하우징 조각 및 상기 마우스 하우징 조각은 각각 환자의 눈 및 입이 외부로 노출되도록 중공이 형성된 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제13 항에 있어서,
상기 아이 하우징 조각 및 상기 마우스 하우징 조각은 각각 아이 알에프 코일 및 마우스 알에프 코일을 포함하며, 상기 아이 알에프 코일 및 상기 마우스 알에프 코일은 원형, 타원형, 또는 다각형 형태의 루프 코일인 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제9 항에 있어서,
상기 복수의 알에프 코일 요소 각각에는 이웃하는 알에프 코일 요소와의 전자기적 결합을 차단하는 차폐부재가 배치되는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제15 항에 있어서,
상기 복수의 알에프 코일 요소 각각은 알에프 루프 코일이며, 상기 차폐부재는 상기 알에프 루프 코일의 외곽에 배치되는 쉴드 루프 코일인 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제16 항에 있어서,
상기 쉴드 루프 코일은 상기 알에프 루프 코일과 동일 면에 위치하는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제16 항에 있어서,
상기 쉴드 루프 코일은 상기 알에프 루프 코일의 중심과 동일한 중심을 갖도록 배치되는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
제15 항에 있어서,
상기 가변 하우징부의 내부 수용 공간이 변경됨에 따라 상기 가변 하우징부 내의 복수의 알에프 코일 요소들 중 적어도 일부 사이의 거리가 변경되거나 혹은 상기 복수의 알에프 코일 요소들 중 적어도 일부의 겹치는 크기가 변경되는 자기 공명 영상 장치용 헤드 코일.
자기 공명 영상 촬영을 위한 자기장이 인가되는 촬영 공간이 마련된 갠트리;
상기 갠트리에 설치되어 주자기장을 인가하는 주자석 모듈;
상기 갠트리에 설치되어 경사자기장을 인가하는 경사 코일 모듈;
상기 갠트리에 설치되는 본체 알에프 코일 모듈; 및
제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항의 헤드 코일;을 포함하는 자기 공명 영상 장치.