KR20190062491A

KR20190062491A - 무선 주파수 코일 동조 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20190062491A
Application number: KR1020197012380A
Authority: KR
Inventors: 토드 리릭; 제레미 크리스토퍼 조단; 그레고리 엘. 샤르밧; 매튜 스콧 로젠
Original assignee: 하이퍼파인 리서치, 인크.
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-06-05
Also published as: US20180088193A1; BR112019001770A2; US10551452B2; IL264312A; CA3032391A1; EP3519840A4; CA3032391C; TW201920979A; MX2019003613A; EP4220211A2; WO2018064485A1; US20200142012A1; EP4220211A3; CN109791185B; EP3519840A1; US20210215778A1; US20230324479A1; CN109791185A; US11714147B2; TW201825926A

Abstract

일부 양태들은 무선 주파수 코일이 공진하는 주파수에 영향을 미치도록 구성된 적어도 하나의 동조 엘리먼트를 포함하는 동조 회로를 구비하는 자기 공명 이미징 시스템과 함께 사용하기 위한 무선 주파수 코일을 동조시키도록 구성된 동조 시스템, 및 상기 동조 시스템에 의해 결정된 상기 자기 공명 이미징 시스템의 라머(Larmor) 주파수 부근에서 상기 무선 주파수 코일로 하여금 공진하게 하기 위하여 상기 동조 엘리먼트에 대한 적어도 하나의 값을 설정하도록 구성된 제어기를 포함한다. 일부 양태들은 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법을 포함하며, 상기 방법은 상기 라디오 주파수 코일이 결정된 정보에 기초하여 라머 주파수 부근에서 무선 주파수 코일로 하여금 공진하게 하기 위하여 동조 회로의 적어도 하나의 값을 자동으로 설정하도록 제어기를 사용하여, 상기 자기 공명 이미징 시스템의 라머 주파수를 나타내는 정보를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

무선 주파수 코일 동조 방법 및 장치

자기 공명 이미징(Magnetic resonance imaging; MRI)은 많은 응용 분야에 중요한 이미징 방식(imaging modality)을 제공하며, 인체 내부의 이미지를 생성하기 위한 임상 및 연구 환경에서 널리 활용되고 있다. 일반적으로, MRI는, 인가된 전자기장으로부터 유래하는 상태 변화에 응답하여 원자에 의해 방출되는 전자기파인 자기 공명(magnetic resonance; MR) 신호를 검출하는 것에 기반을 둔다. 예를 들면, 핵 자기 공명(nuclear magnetic resonance; NMR) 기법은, 촬상되고 있는 대상 내의 원자(예를 들면, 인체 조직 내의 원자)의 핵 스핀의 재정렬 또는 이완시 여기 원자의 핵으로부터 방출되는 MR 신호를 감지하는 것을 수반한다. 검출된 MR 신호는, 의학적 애플리케이션의 맥락에서, 진단, 치료 및/또는 연구 목적을 위해 체내의 내부 구조 및/또는 생물학적 과정의 조사를 허용하는 이미지를 생성하도록 프로세싱될 수도 있다.

MRI는, 다른 방식의 안전 염려 없이(예를 들면, 환자(subject)를 이온화 방사선, 예를 들면, x 선에 노출시킬 필요 없이, 또는 신체에 방사성 물질을 도입할 필요 없이) 상대적으로 높은 분해능 및 콘트라스트를 갖는 비침습성 이미지를 생성하는 능력으로 인해 생물학적 이미징을 위한 매력적인 이미징 방식을 제공한다. 추가적으로, MRI는 연조직 콘트라스트(soft tissue contrast)를 제공하는데 특히 적합한데, 이것은 다른 이미징 방식이 만족스럽게 촬상할 수 없는 소재(subject matter)를 촬상하는데 활용될 수 있다. 더욱이, MR 기법은, 다른 방식이 획득할 수 없는 구조체 및/또는 생물학적 프로세스에 대한 정보를 캡쳐할 수 있다. 그러나, 주어진 이미징 애플리케이션에 대해, 상대적으로 높은 비용의 기기, 제한된 가용성 및/또는 임상의 MRI 스캐너에 대한 접근성을 획득함에 있어서의 어려움 및/또는 이미지 획득 프로세스의 기간(length)을 수반할 수도 있는 다수의 단점이 MRI에 있다.

스캔 시간, 이미지 해상도 및 이미지 콘트라스트 중 하나 이상을 향상시키기 위해 MRI 스캐너의 자계 강도(field strength)를 증가시키는 것이 임상의 MRI의 추세였고, 이것은, 결국 비용 상승을 지속시킨다. 설치된 대부분의 MRI 스캐너는 1.5 또는 3 테슬라(T)에서 동작하는데, 이것은 주 자기장(Bo)의 자계 강도(field strength)를 가리킨다. 임상의 MRI 스캐너의 대략적인 비용은 테슬라 당 약 백만 달러인데, 이것은 이러한 MRI 스캐너를 동작시키는 데 수반되는 실질적인 운영, 서비스 및 유지 보수 비용을 계산에 넣지 않은 것이다.

추가적으로, 종래의 하이 필드(high-field) MRI 시스템은, 통상적으로, 강하고 균일한 정적 자기장(static magnetic field)(B₀) - 그 안에서 대상(예를 들면, 환자)이 촬상됨 - 을 생성하기 위해, 대형의 초전도 자석 및 관련 전자장치를 필요로 한다. 이러한 시스템의 사이즈는, 자석, 전자장치, 열 관리 시스템 및 제어 콘솔 영역을 위한 다수 개의 방을 포함하는 통상적인 MRI 설치에서 상당하다. MRI 시스템의 사이즈와 비용은, 일반적으로, 그들을 구매하고 유지하기 위한 충분한 공간과 리소스를 갖는 병원이나 학술 연구 센터와 같은 시설로 그 사용을 제한한다. 고자계 MRI 시스템의 높은 비용과 상당한 공간 요건은, MRI 스캐너의 제한된 가용성으로 나타난다. 그러한 만큼, MRI 스캔이 유익하지만, 그러나 상기에서 논의되는 제한점 중 하나 이상으로 인해, 하기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 실용적이지 않거나 또는 불가능한 임상 상황이 빈번하게 존재한다.

일부 실시예는 무선 주파수 코일에 연결된 동조 회로를 사용하여 자기 공명 이미징 시스템과 함께 사용하기 위한 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법을 포함하며, 상기 방법은 자기 공명 이미징 시스템의 라머(Larmor) 주파수를 나타내는 정보를 결정하는 단계와, 상기 결정된 정보에 기초하여 라머 주파수 부근에서 무선 주파수 코일로 하여금 공진하게 하기 위하여 상기 동조 회로의 적어도 하나의 값을 자동으로 설정하도록 제어기를 사용하는 단계를 포함한다.

일부 실시예는 자기 공명 이미징 시스템과 함께 사용하기 위한 무선 주파수 코일을 동조시키도록 구성된 동조 시스템을 포함하며, 동조 시스템은 무선 주파수 코일이 공진하는 주파수에 영향을 미치도록 구성된 적어도 하나의 동조 엘리먼트를 포함하는 동조 회로와, 상기 동조 시스템에 의해 결정되는 상기 자기 공명 이미징 시스템의 라머 주파수 부근에서 상기 무선 주파수 코일로 하여금 공진하게 하기 위하여 동조 엘리먼트에 대한 적어도 하나의 값을 설정하도록 구성된 제어기를 포함한다.

일부 실시예는 B₀ 필드를 제공하도록 구성된 B₀ 자석, 적어도 하나의 무선 주파수 코일, 및 적어도 하나의 무선 주파수 코일을 동조시키도록 구성된 동조 시스템을 포함하는 자기 공명 이미징 시스템을 포함하며, 상기 동조 시스템은, 무선 주파수 코일이 공진하는 주파수에 영향을 미치도록 구성된 적어도 하나의 동조 엘리먼트를 포함하는 동조 회로, 및 상기 동조 시스템에 의해 결정된 자가 공명 이미징 시스템의 라머 주파수 부근에서 무선 주파수 코일로 하여금 공진하게 하기 위하여 동조 엘리먼트에 대한 적어도 하나의 값을 설정하도록 구성된 제어기를 포함한다.

개시된 기술의 다양한 양태들 및 실시예들이 다음의 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 도면들은 반드시 일정한 비율로 도시되지 않음을 인식해야 한다. 복수의 도면에서 나타내는 항목은 해당 항목이 나타나는 모든 도면에서 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1은 일부 실시예에 따라 동조(tuned)될 수 있는 RF 코일을 포함하는 로우 필드(low-field) MRI 시스템의 개략도이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 RF 코일 동조 회로의 개략도이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 도 2의 RF 코일 동조 회로에 사용될 수 있는 동조 네트워크의 개략도이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 도 3의 동조 네트워크의 일 구현예의 개략도이다.
도 5는 일부 실시예에 따른 도 3의 동조 네트워크의 다른 구현예의 개략도이다.
도 6은 일부 실시예에 따른 도 3의 동조 네트워크의 다른 구현예의 개략도이다.
도 7은 일부 실시예에 따른 다른 RF 코일 동조 회로의 개략도이다.
도 8은 일부 실시예에 따른 다른 RF 코일 동조 회로의 개략도이다.
도 9는 일부 실시예에 따른 수신 전용 RF 코일을 동조시키기 위한 다른 RF 코일 동조 회로의 개략도.
도 10a는 MRI 시스템의 환경에서의 예시적인 전자기 잡음 스펙트럼을 도시한다.
도 10b는 일부 실시예에 따른, RF 코일에 의해 검출되는 도 10a에 도시된 예시적인 전자기 잡음 스펙트럼을 도시한다.
도 11은 일부 실시예에 따라 RF 코일을 동조시키는 방법을 도시한다.
도 12a는 일부 실시예에 따라 복수의 주파수로 동조된 RF 코일로 검출된 잡음 스펙트럼을 도시한다.
도 12b는 도 12a의 잡음 스펙트럼의 확대된 부분을 도시한다.
도 13은 일부 실시예에 따라 RF 코일을 동조시키기 위한 차동 노이즈 측정을 도시한다.
도 14는 일부 실시예에 따라 무선 주파수 코일을 동조시키는 방법을 도시한다.
도 15는 예를 들어 제어기의 일부로서 본 명세서에 설명된 동조 기술을 구현하기에 적합한 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 도시한다.

MRI 스캐너 시장은 고자장 시스템에 의해 압도적으로 우세하며, 특히 의료 또는 임상 MRI 애플리케이션에 대해 압도적으로 우세하다. 위에서 논의한 바와 같이, 의료용 이미징의 일반적인 추세는 의료용 MRI 스캐너의 대다수가 1.5T 또는 3T에서 작동하고 연구 환경에서 7T 및 9T의 더 높은 필드 강도가 사용되는 등 점점 더 큰 필드 강도를 가진 MRI 스캐너를 생산하는 것이었다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "하이 필드(high-field)"는 일반적으로 임상 환경에서 현재 사용중인 MRI 시스템을 지칭하며, 특히 0.5T와 1.5T 사이에서 작동하는 임상 시스템은 종종 "하이 필드"로 특징지어지지만, 1.5T 또는 그 보다 큰 주 자기장(즉, B₀ 필드)으로 동작하는 MRI 시스템을 지칭한다. 약 0.2T와 0.5T 사이의 필드 강도는 "중간 필드"로 특징지어졌으며, 높은 필드 체제의 필드 강도가 계속 증가되므로, 0.5T 내지 1T 사이의 범위의 필드 강도가 또한 중간 필드로 특징지어져 있다. 이와 반대로, "로우 필드"는 일반적으로 약 0.2T 이하의 B₀ 필드로 동작하는 MRI 시스템을 지칭하지만, 0.2T 내지 약 0.3T의 B₀ 필드를 갖는 시스템은 종종 높은 필드 체제의 하이 엔드에서의 증가된 필드 강도의 결과로, 로우 필드로 특징지어져 있다. 로우 필드 체제 내에서, 0.1T 미만의 B₀ 필드로 동작하는 로우 필드 MRI 시스템은 본 명세서에서 "매우 낮은 필드"로 지칭되고, 10mT 미만의 B₀ 필드로 동작하는 로우 필드 MRI 시스템은 본 명세서에서 "초저 필드"로 지칭된다.

하이 필드 MRI 시스템의 매력에는 낮은 필드 시스템에 비해 향상된 해상도 및/또는 감소된 스캔 시간이 포함되어 임상 및 의료용 MRI 애플리케이션을 위한 더 높은 필드 강도에 대한 추진을 동기 부여한다. 그러나, 전술한 바와 같이, MRI 시스템의 전계 강도를 증가시키는 것은 점점 더 비싸고 복잡한 MRI 스캐너를 생산하여 가용성이 제한되고 범용 및/또는 일반적으로 이용가능한 이미징 솔루션으로서의 사용을 막는다.

전술한 바와 같이, 종래의 MRI 시스템은 특수한 설비를 필요로 한다. MRI 시스템을 작동시키기 위해서는 전자기적으로 차폐된 룸(room)이 필요하며 실내 바닥은 구조적으로 보강되어야 한다. 고성능 전자 장치 및 스캔 기술자의 제어 영역을 위해 추가의 룸이 제공되어야 한다. 사이트에 대한 보안 액세스도 제공되어야 한다. 또한, 결과적으로 냉각수 공급 장치에 의해 냉각되어야 하는 전자 장치에 전력을 공급하기 위해서는 전용 3상 전기 연결 장치를 설치해야 하며 추가 HVAC 용량이 제공되어야 한다. 이러한 사이트 요구 사항은 비용이 많이들 뿐만 아니라 MRI 시스템을 배치할 수 있는 위치를 상당히 제한한다. 종래의 임상용 MRI 스캐너는 또한 작동 및 유지 보수에 상당한 전문 지식을 필요로 한다. 이러한 고도로 숙련된 기술자 및 서비스 엔지니어는 MRI 시스템을 운영하는데 계속 큰 운영 비용을 추가한다. 그 결과, 종래의 MRI는 비용이 많이 들며 접근 용이성이 크게 제한되어, MRI가 필요시 언제 어디서나 광범위하게 임상 이미징 솔루션을 제공할 수 있는 널리 사용되는 진단 도구가 되지 못하게 한다. 환자는 미리 예정된 시간과 장소에서 제한된 수의 시설 중 하나를 방문해야만, MRI가 진단, 수술, 환자 모니터링 등을 돕는데 있어 고유하게 효과적인 수 많은 의료 애플리케이션에서 사용되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 하이 필드 MRI 시스템은 이들 시스템의 크기, 중량, 전력 소비 및 차폐 요건을 수용하기 위해 특별히 구성된 설비를 필요로 한다. 예를 들어 1.5T MRI 시스템의 무게는 일반적으로 4-10 톤이며, 3T MRI 시스템의 무게는 일반적으로 8-20 톤이다. 또한, 하이 필드 MRI 시스템은 일반적으로 많은 양의 무겁고 값 비싼 차폐물을 필요로 한다. 많은 미드 필드 스캐너는, 부분적으로, 매우 큰 영구 자석 및/또는 요크를 사용함으로 인해 중량이 10-20 톤이기 때문에 더 무거워진다. 상업적으로 이용가능한 로우 필드 MRI 시스템(예를 들어, 0.2T의 B₀ 자기장으로 작동)은 일반적으로 B₀ 필드를 생성하는데 사용되는 강자성 재료의 양이 많아서 10 톤 또는 그 보다 큰 범위에 있으며, 추가 톤수가 차폐에 사용된다. 이런한 중장비를 수용하기 위해, (일반적으로 최소 30-50m² 크기를 갖는) 룸은 강화 바닥재(예를 들어, 콘크리트 바닥)로 건축되어야 하며, 전자기 방사가 MRI 시스템의 작동을 방해하지 않도록 특별히 차폐되어야 한다. 따라서, 이용가능한 임상용 MRI 시스템은 움직이지 않으며 병원이나 시설 내에 대규모의 전용 공간을 많이 필요로 하며 운영을 위한 공간을 준비하는데 상당한 비용이 들뿐만 아니라 그 시스템을 작동 및 유지보수하는 것의 전문 기술에 대한 지속적인 추가 비용을 요구한다.

따라서, 하이 필드 MRI의 많은 요구 사항은 많은 상황에서 설치를 금지시키며, 대형 병원이나 전문 시설로의 배치가 제한적이며 일반적으로 긴밀하게 예정된 약속에 대한 사용을 제한하여 환자가 사전 예약된 시간에 전용 시설을 방문하도록 요구한다. 따라서, MRI가 이미징 양상(modality)으로 완전히 활용되는 것을 방지하기 위해 하이 필드 MRI에 대한 많은 제약이 있다. 위에서 언급한 하이 필드 MRI의 단점에도 불구하고, 높은 필드에서의 SNR의 상당한 증가의 매력은 임상 및 의료용 MRI 애플리케이션에 사용하기 위해 업계에서 더 높은 전계 강도를 지속적으로 유도하여, MRI의 비용과 복잡성을 더욱 증가시키고, 또한 스캐너의 가용성을 제한하고 범용 및/또는 일반적으로 이용가능한 이미징 솔루션으로서의 사용을 막는다.

로우 필드 체제에서(특히, 매우 낮은 필드 체제에서) 생성된 MR 신호의 낮은 SNR은, 비교적 저비용, 저전력 및/또는 휴대용 MRI 시스템의 개발을 방해하였다. 종래의 "로우 필드" MRI 시스템은 유용한 이미지를 달성하기 위해 일반적으로 로우 필드 범위(예를 들어, 임상적으로 이용가능한 로우 필드 시스템이 대략 0.2T의 바닥을 가짐)로 특징지워지는 것의 하이 엔드에서 작동한다. 비록 다소 덜 비싸고 하이 필드 시스템이지만, 종래의 로우 필드 MRI 시스템은 많은 동일한 단점을 공유한다. 특히, 종래의 로우 필드 MRI 시스템은 크고, 고정되고 움직이지 않는 설비이며, 상당한 전력(전용 3상 전력 연결 장치를 필요로 함)을 소비하며, 특별히 차폐된 룸 및 대형 전용 공간을 필요로 한다. 로우 필드 MRI의 문제점은 유용한 이미지를 생성할 수 있는 상대적으로 저렴한 비용, 저전력 및/또는 휴대용 MRI 시스템의 개발을 방해한다.

본 발명자들은 병원 및 연구 시설에서 현재의 MRI 설치를 초과하는 다양한 환경에서 MRI 기술의 광범위한 배치 가능성을 향상시킬 수 있는 휴대용, 로우 필드, 저전력 및/또는 저비용 MRI 시스템을 가능하게 하는 기술을 개발하였다. 결과적으로, MRI는 응급실, 소규모 클리닉, 의사의 사무실, 휴대 기기, 현장 등에서 배치될 수 있으며, 다양한 이미징 절차 및 프로토콜을 수행하기 위해 환자(예를 들어, 침대 옆)에게 가져갈 수 있다. 일부 실시예는 휴대가능하며, 저비용, 저전력의 MRI를 용이하게 하는 매우 낮은 필드의 MRI 시스템(예를 들어, 0.1T, 50mT, 20mT 등)을 포함하며, 임상 환경에서의 MRI의 이용가능성을 상당히 증가시킨다.

일부 실시예에 따르면, 본 명세서에 설명된 동조 기술은, 보다 큰 정밀도로 RF 코일의 자동 동조를 용이하게 하고 MR 신호 획득의 SNR을 개선하여, 개선된 로우 필드 MRI를 용이하게 한다. 일부 실시예들에 따르면, 본 명세서에 설명된 동조 기술은, RF 코일(예를 들어, 실제 B₀ 자기장으로부터 야기된 라머(Larmor) 주파수와 일치하도록 동조된 RF 코일(들))이 MRI 시스템의 실제 동작 조건으로 동조되게 하여, 일반적으로 이 점에서 SNR을 최적화한다. 일부 실시예에 따라, 동조 기술은 본 명세서에서 상이한 B₀ 자계 강도를 갖는 MRI 시스템으로 동작하고 및/또는 상이한 B₀ 자계 강도로 동작하도록 구성가능한 MRI 시스템으로 동작하도록 RF 코일의 자동 동조를 용이하게 하는 것을 설명한다.

도 1은 로우 필드 MRI 시스템의 예시적인 구성요소들의 블록도이다. 도 1의 도시예에서, 로우 필드 MRI는 워크스테이션(104), 제어기(106), 펄스 시퀀스 저장소(108), 전력 관리 시스템(110), 및 자기 구성요소(120)를 포함한다. 도 1의 로우 필드 MRI 시스템은 예시적이며, 로우 필드 MRI 시스템은 도 1에 도시된 구성요소에 추가하여 또는 그 대신에 임의의 적절한 유형의 하나 이상의 다른 구성요소를 가질 수 있다는 것을 인식해야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 자기 구성요소(120)는 자석(122), 심(shim) 코일(124), RF 송/수신 코일(126), 및 그래디언트 코일(128)을 포함한다. 자석(122)은 주 자기장(B₀)을 생성하는데 사용될 수 있다. 자석(122)은 로우 필드 강도(즉, 0.2 테슬라 이하의 강도를 갖는 자계)를 갖는 주 자기장을 생성할 수 있는 임의의 적절한 유형의 자석일 수 있다. 심 코일(124)은 자석(122)에 의해 발생된 B₀ 필드의 균질성을 향상시키기 위해 자계(들)를 제공하는데 사용될 수 있다. 그래디언트 코일(128)은 그래디언트 필드를 제공하도록 배열될 수 있으며, 예를 들어 3개의 실질적으로 직교하는 방향(X, Y, Z)에서 자계의 그래디언트를 생성하도록 배열될 수 있다.

RF 송/수신 코일(126)은 발진 자기장(B₁)을 유도하기 위해 RF 펄스를 생성하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 송신 코일을 포함한다. 송신 코일(들)은 로우 필드 MR 이미징을 수행하는데 유용한 임의의 적절한 유형의 RF 펄스를 생성하도록 구성될 수 있다.

자기 구성요소(120)의 각각은 임의의 적절한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 자기 구성요소(120) 중 하나 이상(예를 들면, 모두)은, 2014년 9월 5일자로 출원된 발명의 명칭이 "Low-field Magnetic Resonance Imaging Methods and Apparatus"인 미국 특허 출원 제62/046,814호 에 기재된 적층 기술을 사용하여 제조될 수 있으며, 이는 그 전체가 참고로 본 명세서에 통합된다.

전력 관리 시스템(110)은 로우 필드 MRI 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소에 동작 전력을 제공하기 위한 전자장치를 포함한다. 예를 들어, 이하에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 전력 관리 시스템(110)은 하나 이상의 전력 공급 장치, 그래디언트 전력 증폭기, 송신 코일 증폭기, 및/또는 로우 필드 MRI 시스템의 구성요소에 동력을 공급하고 동작시키기에 적합한 동작 전력을 제공하는데 필요한 임의의 다른 적절한 전력 전자장치를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전력 관리 시스템(110)은 전원(112), 증폭기(들)(114), 송/수신 스위치(116), 및 열 관리 구성요소(118)를 포함한다. 전원(112)은 로우 필드 MRI 시스템의 자기 구성요소(120)에 동작 전력을 제공하기 위한 전자장치를 포함한다. 예를 들어, 전원(112)은 로우 필드 MRI 시스템을 위한 주 자기장을 생성하기 위해 하나 이상의 B₀ 코일(예를 들어, B₀ 자석(122))에 동작 전력을 제공하는 전자장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전원(112)은 단극의 연속파(CW) 전원이지만, 임의의 적절한 전원이 사용될 수 있다. 송/수신 스위치(116)는 RF 송신 코일 또는 RF 수신 코일이 동작 중인지 여부를 선택하는데 사용될 수 있다.

증폭기(들)(114)는 하나 이상의 RF 수신 코일(예를 들어, 코일(124))에 의해 검출된 MR 신호를 증폭하는 하나 이상의 RF 수신(Rx) 전치 증폭기, 하나 이상의 RF 송신 코일들(예를 들어, 코일들(126))에 전력을 제공하도록 구성된 하나 이상의 RF 송신(Tx) 증폭기, 하나 이상의 그래디언트 코일들(예컨대, 그래디언트 코일들(128))에 전력을 제공하도록 구성된 하나 이상의 그래디언트 전력 증폭기, 하나 이상의 심 코일(예를 들어, 심 코일(124))에 전력을 제공하도록 구성된 심 증폭기를 포함한다.

열 관리 구성요소(118)는 로우 필드 MRI 시스템(100)의 구성요소에 대해 냉각을 제공하고, 로우 필드 MRI 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소에 의해 생성되는 열 에너지를 이들 구성요소로부터 멀어지게 전달하는 것을 용이하게 하는 것에 의해 그렇게 하도록 구성될 수도 있다. 열 관리 구성요소(118)는, B₀ 코일, 그래디언트 코일, 심 코일, 및/또는 송/수신 코일을 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 열을 발생시키는 MRI 구성요소와 통합될 수도 있는 또는 그 MRI 구성요소에 근접하여 배열될 수도 있는, 물 기반의(water-based) 또는 공기 기반의 냉각을 수행하기 위한 구성요소를, 제한 없이, 포함할 수도 있다. 열 관리 구성요소(118)는 로우 필드 MRI 시스템(100)의 구성요소로부터 멀어지게 열을 전달하기 위해, 공기 및 물을 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 임의의 적절한 열 전달 매체를 포함할 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 로우 필드 MRI 시스템은 전력 관리 시스템(110)에 명령을 송신하고 전력 관리 시스템(110)으로부터 정보를 수신하는 제어 전자장치를 갖는 제어기(106)(본 명세서에서는 "콘솔(console)"이라고도 함)를 포함한다. 제어기(106)는 하나 이상의 펄스 시퀀스를 구현하도록 구성될 수 있으며, 이는 전력 관리 시스템(110)으로 송신된 명령을 결정하여 하나 이상의 자기 구성요소(120)를 원하는 순서로 동작시키는데 사용된다. 제어기(106)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 적절한 조합으로서 구현될 수 있으며, 본 명세서에 제공된 본 발명의 양태는 이 관점에서 제한되지 않는다.

일부 실시예에서, 제어기(106)는, 하나 이상의 펄스 시퀀스 각각에 대한 정보를 저장하는 펄스 시퀀스 저장소(108)로부터 펄스 시퀀스에 관한 정보를 획득하는 것에 의해 펄스 시퀀스를 구현하도록 구성될 수도 있다. 특정한 펄스 시퀀스에 대한 펄스 시퀀스 저장소(108)에 의해 저장되는 정보는, 제어기(106)가 특정한 펄스 시퀀스를 구현하는 것을 허용하는 임의의 적절한 정보일 수도 있다. 예를 들면, 펄스 시퀀스에 대한 펄스 시퀀스 저장소(108)에 저장되는 정보는, 펄스 시퀀스에 따라 자기 구성요소(120)를 동작시키기 위한 하나 이상의 파라미터(예를 들면, RF 송/수신 코일(126)을 동작시키기 위한 파라미터, 그래디언트 코일(128)을 동작시키기 위한 파라미터, 등등), 펄스 시퀀스에 따라 전력 관리 시스템(110)을 동작시키기 위한 하나 이상의 파라미터, 컨트롤러(106)에 의한 실행시, 컨트롤러(106)로 하여금 펄스 시퀀스에 따라 동작하도록 시스템(100)을 제어하게 하는 명령어를 포함하는 하나 이상의 프로그램, 및/또는 임의의 다른 적절한 정보를 포함할 수도 있다. 펄스 시퀀스 저장소(108)에 저장되는 정보는 하나 이상의 비일시적 저장 매체 상에 저장될 수도 있다.

도 1에서 예시되는 바와 같이, 컨트롤러(106)는 또한, 수신된 MR 데이터를 처리하도록 프로그래밍되는 컴퓨팅 디바이스(104)와 상호 작용한다. 예를 들면, 컴퓨팅 디바이스(104)는, 수신된 MR 데이터를 임의의 적절한 이미지 재구성 프로세스(들)를 사용하여 프로세싱하여 하나 이상의 MR 이미지를 생성할 수도 있다. 제어기(106)는, 컴퓨팅 디바이스에 의한 MR 데이터의 프로세싱을 용기하게 하기 위해 컴퓨팅 디바이스(104)에 하나 이상의 펄스 시퀀스에 관한 정보를 제공할 수도 있다. 예를 들면, 제어기(106)는 하나 이상의 펄스 시퀀스에 관한 정보를 컴퓨팅 디바이스(104)에 제공할 수도 있고 컴퓨팅 디바이스는 제공된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 이미지 재구성 프로세스를 수행할 수도 있다.

컴퓨팅 디바이스(104)는, 획득된 MR 데이터를 프로세싱하여 촬상되고 있는 환자의 하나 이상의 이미지를 생성하도록 구성된 임의의 전자 디바이스일 수도 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(104)는 데스크탑 컴퓨터, 서버, 랙 장착형 컴퓨터, 또는 MR 데이터를 프로세싱하도록 그리고 촬상되고 있는 환자의 하나 이상의 이미지를 생성하도록 구성될 수도 있는 임의의 다른 적절한 고정식 전자 디바이스와 같은 고정식 전자 디바이스일 수도 있다. 대안적으로, 컴퓨팅 디바이스(104)는, 스마트 폰, 개인 휴대형 정보 단말, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 또는 MR 데이터를 프로세싱하도록 그리고 촬상되고 있는 환자의 하나 이상의 이미지를 생성하도록 구성될 수도 있는 임의의 다른 휴대용 디바이스와 같은 휴대용 디바이스일 수도 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(104)는 임의의 적절한 유형의 복수의 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수도 있는데, 본 명세서에서 제공되는 본 개시내용의 양태는 이 점에서는 제한되지 않기 때문이다. 사용자(102)는, 로우 필드 MR 시스템의 양태를 제어하기 위해(예를 들면, 특정한 펄스 시퀀스에 따라 동작하도록 시스템을 프로그래밍하기 위해, 시스템의 하나 이상의 파라미터를 조정하기 위해, 및 등등을 위해) 및/또는 저자계 MR 시스템에 의해 획득되는 이미지를 보기 위해, 컴퓨팅 디바이스(104)와 상호작용할 수도 있다.

간단히, MRI는 촬상될 물체(예를 들어, 환자의 전부 또는 일부)를 정적인 균일한 자기장(B₀)을 배치하여 원자의 원자 스핀을 B₀ 필드의 방향으로 정렬시킨다. 하이 필드 MRI 시스템의 경우, 하이 필드 MRI에서 사용되는 필드 강도에서 B₀의 균질성을 달성하기 위해 일반적으로 초전도 와이어의 코일로 제조된 초전도 자석이 필요하다. 초전도 자석 자체는 비용이 많이들 뿐만 아니라 일반적으로 작동 중에 극저온 냉각이 필요하기 때문에, 하이 필드 MRI 스캐너의 비용과 복잡성을 증가시킨다. B₀ 자기 구성요소 이외에, 물체로부터의 MR 신호를 공간적으로 인코딩하기 위한 그래디언트 코일이 제공되고, 자기장 B0의 전계 강도에 관련된 주파수에서 자기장 B₁을 생성하여 원자를 발생시키는 송수신 코일이 제공된다 자기장 B₀를 갖는 원자 스핀의 재배향시에 물체로부터 방출된 MR 신호를 검출하도록 동작한다. 하이 필드 강도 및 연관된 고주파에서, 이들 자기 구성요소는 또한 비교적 복잡하고 비싸다.

전술한 바와 같이, MRI 시스템은 각각 송신 및 수신 코일(예를 들어, RF Tx/Rx 코일(126))[종종 무선 주파수(RF) 코일로 지칭됨]을 사용하여 방출된 MR 신호를 자극하고 검출한다. 송/수신 코일의 구성은 구현에 따라 다양하며, 송신 및 수신 모두를 위한 단일 코일, 송신 및 수신을 위한 개별 코일, 송신 및/또는 수신을 위한 다중 코일, 또는 단일 채널 또는 병렬 MRI 시스템을 달성하기 위한 임의의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 송/수신 자기 구성요소는 종종 MRI 시스템의 송신 및 수신 구성요소에 대한 다양한 구성을 일반적으로 지칭하기 위해 Tx/Rx 또는 Tx/Rx 코일로 지칭된다.

송신 코일로서 구성된 RF 코일은, 자기장(B₀)의 전계 강도와 관련된 특정 주파수에서 자기장(B₁)을 생성한다. 또한, 수신 코일은 특정 주파수에서 MR 신호를 수신하도록 구성된다. 최적으로 동작시키기 위해, RF 코일(예를 들어, Tx만, Rx만 또는 Tx/Rx)은 종종 라머(Larmor) 주파수라 불리는 특정 주파수에 가능한 한 가깝게 공진하도록 동조된다. 라머 주파수(ω)는 이하의 식 ω=γB에 따라 B₀ 필드의 강도와 관련되며, 여기서 γ는 MHz/T 단위에서의 이미징된 동위 원소의 자기 회전 비율(예 : 1H)이며, B는 테슬라 단위의 B₀ 필드의 강도이다. 하이 필드 MRI에 일반적으로 사용되는 라머 주파수의 예는 1.5T MRI 시스템의 경우 대략 64MHz이고, 3T MRI 시스템의 경우 대략 128MHz이다. 로우 필드 MRI 시스템의 경우, 라머 주파수는 하이 필드 MRI 시스템보다 실질적으로 낮다. 예를 들어, 6.5mT MRI 시스템의 라머 주파수는 대략 277kHz이고, 50mT MRI 시스템의 라머 주파수는 대략 2.1MHz이며 0.1T MRI 시스템의 경우에 대략 4.2MHz이다.

하이 필드 MRI 시스템에 사용되는 대부분의 상업적으로 이용가능한 RF 코일은 일반적으로 특정 필드 강도를 갖는 시스템과 함께 사용하기 위해 제조자에 의해 동조되며, 이러한 코일은 종종 최종 사용자가 필드에서 RF 코일을 추가로 동조시키는 능력을 제한적으로 제공하거나 또는 전혀 제공하지 않는다. 실제로, 하이 필드 MRI 시스템에서 RF 에너지를 송신하고/하거나 MR 신호를 수신하는데 사용되는 대부분의 RF 코일을 정밀하게 동조시키는 것은, 코일의 최적 동조로부터의 작은 변동에 의해 도입된 코일의 잡음 레벨에 대한 수신 신호의 강도 때문에 일반적으로 필요하지 않다. 그러나, 본 발명자들은 로우 필드 MRI 시스템(예를 들어, 0.2T, 0.1T, 50mT, 20mT, 10mT 이하의 B₀ 필드를 생성하는 시스템)과 함께 사용되도록 설계된 RF 코일을 인식하고 평가하였고, 이는 훨씬 더 작은 신호들을 검출하므로, RF 코일의 정밀한 동조에 더 큰 중요성을 부여한다. 전계 강도가 (예를 들어, 매우 낮은 필드 범위로) 더 감소됨에 따라, 전계 강도의 함수로서의 SNR의 감소가 점점 더 중요해지고, RF 코일의 정밀한 동조가 더욱 중요해진다.

또한, 일부 실시예에 따라 사용될 수 있는 일부 로우 필드 MRI 시스템은, 상이한 이미징 애플리케이션에 대해 B₀ 필드의 강도를 변경하거나 및/또는 외부 잡음 소스를 최소화하는 기능을 제공한다. 전술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, B₀ 필드 강도를 변경하는 것은, 라머 주파수를 변경시키며, 여기서 RF 코일은 최적으로 동작하도록 동조되어야 한다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 RF 동조 방법 및 장치는, 로우 필드 MRI 시스템의 현재 B₀ 필드 강도에 기초하여 RF 코일을 자동적으로 동조시키는데 사용될 수 있다. RF 코일이 제조자에 의해 동조되는 종래의 시스템에서, B₀ 필드에 대한 이러한 변화는, 더 이상 올바른 주파수에서 공진하도록 동조되지 않는 RF 코일을 초래하기 때문에 이렇게 행하는 것은 일반적으로 가능하지 않다.

RF 코일은 하나 이상의 유도성 엘리먼트 및 하나 이상의 용량성 엘리먼트를 포함하는 인덕터 커패시터 회로에 의해 형성될 수 있다. RF 코일의 공진 주파수는 아래와 같이 결정되며,

여기서, L과 C는 코일 회로의 인덕턴스와 커패시턴스를 나타낸다. 따라서, RF 코일을 특정 공진 주파수로 동조시키는 것은, 회로의 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 수정함으로써 달성될 수 있다. 이하에서 보다 상세히 설명되는 일부 실시예는, RF 코일의 직렬 커패시턴스를 변화시킴으로써 로루 필드 MRI에 사용되는 RF 코일을 동조시킨다.

도 2는 로우 필드 MRI 시스템에서 사용하기 위해 Tx/Rx RF 코일을 동조시키는데 사용될 수 있는 일부 실시예에 따른 동조 회로(200)를 도시한다. 동조 회로(200)는 송신 동작 동안에 B1 필드를 생성하기 위해, RF 코일의 다른 구성요소와 함께 사용될 수 있는 전류 소스(202)를 포함한다. 임의의 적절한 전류 소스(202)가 사용될 수 있으며, 실시예들은 이러한 관점에서 제한되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 전류 소스(202)는 신호 생성기, 네트워크 분석기 또는 다른 전류 소스와 같은 전류 소스에 연결된 50Ω 동축 케이블을 포함한다. 동조 회로(200)는 또한 전류 소스(202)와 동조 네트워크(206)로의 입력 사이에 연결된 발룬(balun)(204)을 포함한다.

동조 네트워크(206)는 RF 코일의 공진 주파수를 동조시키도록 구성될 수 있는 하나 이상의 제어가능한 회로 구성요소를 포함한다. 일부 실시예에 따라 사용될 수 있는 동조 네트워크(206)의 예가 이하에서 보다 상세히 설명된다. 도시된 바와 같이, 동조 회로(200)는 또한 동조 회로(200)를 사용하여 동조될 RF 코일의 코일 커넥터(210)와 연결되도록 구성된 출력 커넥터(208)를 포함한다. 임의의 적절한 출력 커넥터(208) 및 코일 커넥터(210)가 사용될 수 있으며, 실시예들은 이 점에 있어서 제한되지 않는다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 3핀 미니 잭 커넥터가 출력 커넥터(208)로서 사용될 수 있으며, 3개의 핀 중 2개는 동조 네트워크(206)로부터의 평형 출력에 대응하고, 제3 핀(도시되지 않음)은 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 코일 커넥터(210)의 평형 차폐 라인(도시되지 않음)의 차폐물에 연결되도록 구성된다.

도시된 바와 같이, 코일 커넥터(210)는 RF 코일(212)에 연결되며, RF 코일(212)은 전술한 바와 같이 본 명세서에 설명된 기술에 따라 동조될 수 있는 LC 회로를 형성한다. 일부 실시예에서, 코일 커넥터(210)는 차폐된 평형 급전선을 사용하여 RF 코일(212)에 연결될 수 있으며, 출력 커넥터(208)는 평형 케이블 연결을 지원하도록 구성될 수 있다. RF 코일(212)은 하나 이상의 헤드 코일, 하나 이상의 바디 코일, 하나 이상의 표면 코일, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 로우-필드 MRI에 사용되는 임의의 적절한 유형 및 수의 RF 코일(들)을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.

일부 실시예에서, 코일 커넥터(210)는 동조 회로에 부착될 때 코일의 동조를 용이하게 하는데 사용될 수 있는 코일에 관한 정보를 저장하도록 구성된 적어도 하나의 저장 디바이스(예를 들어, EEPROM)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 저장 디바이스에 저장된 정보는, 코일 유형의 식별자 및 코일에 대한 하나 이상의 동조 파라미터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 출력 커넥터(208)에 연결될 때, 코일 커넥터와 연관된 적어도 하나의 저장 디바이스에 저장된 정보의 적어도 일부는 연결된 RF 코일을 동조시키기 위해 동조 회로의 특성을 제어하도록 구성된 제어기로 전달될 수 있다.

동조 회로(200)는 송신 및 수신 기능 모두를 갖는 RF 코일을 동조시키도록 구성된 구성요소들을 포함한다. 대안적으로, 동조 회로(200)는 송신 기능만을 가지거나 수신 기능만을 가지는 RF 코일을 동조시키도록 구성될 수 있다. 이하에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 수신 전용 RF 코일을 동조시키기 위해 동조 회로(200)를 구성할 때, 전류원(202) 및 동조 네트워크(206)의 하나 이상의 구성요소를 포함하는(그러나, 이에 한정되는 않음) 동조 회로(200)의 일부 구성요소는, 더 간단한 동조 회로 설계를 제공하기 위해 필요하지 않을 수도 있다.

도 3은 일부 실시예에 따라 RF 코일을 동조시키는데 사용될 수 있는 동조 네트워크(300)를 도시한다. 도시 된바와 같이, 동조 네트워크(300)는 조정된 경우, 동조 회로(200)에 연결된 RF 코일을 동조시키는 평형 구성으로 배열된 복수의 동조 엘리먼트를 포함한다. 도시된 바와 같이, 동조 네트워크(300)는 동조 네트워크(300)의 제1 입력과 제1 출력 사이에 배열된 결합 동조 엘리먼트(302) 및 동조 네트워크(300)의 제2 입력과 제2 출력 사이에 배열된 결합 동조 엘리먼트(304)를 포함한다. 결합 동조 엘리먼트(302 및 304)의 값은 동조 회로와 연결된 RF 코일 사이의 임피던스 매칭을 개선하도록 조정될 수 있다. 동조 네트워크(300)는 또한 동조 네트워크(300)의 제1 출력과 제2 출력 사이에 배열된 공진 동조 엘리먼트(306)를 포함한다. 동조 회로(300)가 RF 코일에 연결될 때, 공진 동조 엘리먼트(306)는 RF 코일 회로와 직렬로 배열되어, 코일을 원하는 주파수로 동조시키기 위해 코일 회로의 직렬 커패시턴스를 제어하는 메커니즘을 제공한다.

본 발명자들은 RF 코일에 대한 원하는 공진 주파수 및 임피던스 매칭 특성을 제공하기 위해 정확한 값으로 동조 네트워크(300)의 동조 엘리먼트의 값을 수동으로 설정하는 것이 어렵고 성가신 것을 인식하고 평가하였다. 따라서, 일부 실시예는, RF 회로를 동조시키기 위해 로우 필드 MRI 시스템의 B₀ 필드 강도 또는 다른 적절한 파라미터(들)에 적어도 부분적으로 기초하여, 하나 이상의 동조 엘리먼트(302, 304, 및 306)의 값을 원하는 값으로 자동 조정하도록 구성된 제어기를 포함한다. 일부 실시예에서, 제어기(310)는 제어기(310)와 연관된 룩업 테이블에 저장된 값에 적어도 부분적으로 기초하여 동조 엘리먼트(302, 304, 및 306) 중 하나 이상의 값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블은 동조 엘리먼트(302, 304, 및/또는 306)에 대한 라머 주파수들과 커패시턴스 값들 간의 대응 관계를 저장할 수 있다. 제어기(310)는 룩업 테이블의 저장된 값에 기초하여 동조 엘리먼트(302, 304, 및/또는 306)에 대한 초기 값을 설정하도록 구성될 수 있으며, 초기 값은 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, RF 코일이 최적의 동조에 도달할 때 까지, 조정될 수 있다.

제어기(310)는 임의의 적절한 방식으로 로우 필드 MRI 시스템에 대한 원하는 B₀ 필드 강도를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, B₀ 필드 강도에 대한 정보는 로우 필드 MRI 시스템과 연관된 콘솔(106)로부터 제어기(310)에 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, B₀ 전계 강도에 관한 정보는, 출력 커넥터(208)에 연결되는 코일 커넥터(210)에 응답하여 코일 커넥터(210)로부터 제어기(310)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 코일 커넥터(210)는 B₀ 전계 강도 정보를 포함하지만 이에 제한되지 않은 코일에 대한 동조 정보를 저장하는 EEPROM 또는 다른 저장 디바이스를 포함할 수 있으며, 저장된 튜닝 정보는 동조 회로(200)에 RF 코일(212)을 연결하는 것에 응답하여 송신될 수 있다. 전술한 바와 같이, 예를 들어, 오버하우저 자기 공명 이미징(OMRI)을 수행하도록, 로우 필드 MRI 시스템을 충분히 낮은 전자기 간섭을 가지도록 결정된 주파수 대역에서 동작시키도록, 또는 임의의 다른 이유로 로우 필드 MRI 시스템을 동작시키는 것이 바람직하며 B₀ 필드 강도는 가변적일 수 있다. 이와 같이, 제어기(310)는 동조 엘리먼트들의 값을 동적으로 결정하여 RF 코일을 원하는 주파수로 동조시키도록 구성될 수 있다.

본 발명자는 또한, B₀ 자기장의 실제 라머 주파수 및/또는 실제 자기장 강도(예를 들어, MRI 시스템에 의해 현재 생성된 실제 B₀ 필드)에 기초하여 하나 이상의 RF 코일을 동조시키는 이점을 평가하였다. 특히, 로우 필드 체제에서, 라머 주파수와 RF 코일(들)이 동조되는 공진 주파수 사이의 편차는, 이미지 획득 및 품질에 상당한 영향을 줄 수 있는 SNR을 감소시킨다. 따라서, 현재 B₀ 자기장에서의 라머 주파수를 나타내는 정보를 결정(예를 들어, 실제 라머 주파수를 추정 또는 측정)함으로써, RF 코일(들)은 라머 주파수에 가능한 한 가깝게 공진하도록 이에 따라 동조될 수 있으므로, MR 신호 획득의 SNR을 향상시킨다. 라머 주파수는 검출된 MR 신호로부터 라머 주파수를 유도하는 것, 잡음 측정으로부터 라머 주파수를 유도하는 것, B₀ 자기장을 측정하는 것 등을 포함하지만 이들에 제한되지 않은 많은 방법으로 추정될 수 있으며, 이것의 일부 예는 아래에서 더 상세히 설명된다.

동조 엘리먼트(302, 304, 및 306) 각각의 값들은 개별적으로 또는 함께 조정될 수 있고, 실시예들은 동조 엘리먼트들에 대한 값들을 설정하는데 사용되는 회로 구성요소(들)에 기초하여 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 제어기(310)는 MRI 시스템의 라머 주파수를 나타내는 정보를 얻는다. 예를 들어, 제어기(310)는 원하는 B₀ 자기장 강도에 관한 정보를 결정 또는 수신할 수 있거나 (예를 들어, 콘솔(106), 코일 커넥터(210), 하나 이상의 MR 측정치, 현재의 B₀필드 강도를 측정하는 하나 이상의 센서, 또는 임의의 다른 적절한 소스로부터) 현재의 B₀ 필드 강도와 연관된 정보를 수신할 수 있고, 원하는 또는 현재의 B₀ 필드 강도와 연관된 라머 주파수에 가까운 공진 주파수에 연결된 RF 코일을 동조시키기 위해 동조 엘리먼트(302, 304, 및/또는 306) 중 하나 이상의 값을 조정하도록 제어 명령을 송신한다.

도 3에 도시된 동조 네트워크(300)에는 3개의 동조 엘리먼트만 도시되어 있지만, 보다 다 많은 또는 보다 적은 동조 엘리먼트들이 대안적으로 사용될 수 있고, 도 3에 도시된 회로 구성은 단지 적절한 구성의 일 예일 뿐이라는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 수신 전용 RF 코일을 동조시키는데 사용될 때, RF 코일의 단자 양단에 배열된 단일 동조 엘리먼트(예를 들어, 동조 엘리먼트(306))만이 RF 코일을 원하는 공진 주파수로 동조시키는데 필요할 수 있다.

도 4는 동조 엘리먼트(302, 304, 및 306)의 각각이 가변 커패시터를 사용하여 구현되는 동조 네트워크(400)의 구현예를 도시한다. 예를 들어, 결합(coupling) 동조 엘리먼트(302 및 304)는 결합 커패시터(402) 및 결합 커패시터(404)를 사용하여 구현되고, 공진 동조 엘리먼트(306)는 공진 커패시터(406)를 사용하여 구현된다. 도 4의 구현예에서, 제어기(310)는 동조 네트워크(400)의 원하는 동조 특성을 달성하기 위하여 하나 이상의 커패시터(402, 404, 및 406)의 값을 변경하도록 구성된 하나 이상의 모터(예를 들어, 서보 스테퍼 모터)를 구동하도록 제어 명령을 송신하도록 프로그램된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

도 5는 동조 엘리먼트(302, 304, 및 306)의 각각이 고정 값 커패시터의 스위치드 네트워크를 사용하여 구현되는 동조 네트워크(500)의 다른 구현예를 도시한다. 예를 들어, 결합 동조 엘리먼트(302)는 스위치(S1 ... S4)와 연결된 고정 값 커패시터(C1 ... C4)의 네트워크를 사용하여 구현되고, 결합 동조 엘리먼트(304)는 스위치(S5 ... S8)와 연결된 고정 값 커패시터(C5 ... C8)의 네트워크를 사용하여 구현되며, 공진 동조 엘리먼트(306)는 스위치(S9 ... S12)에 연결된 고정 값 커패시터(C9 ... C12)의 네트워크를 사용하여 구현된다. 도 5의 구현예에서, 제어기(310)는 스위치(S1 ... S12)의 상태를 제어하여 동조 엘리먼트(302, 304, 및 306)에 대응하는 고정 값 커패시터 네트워크의 각각의 커패시터 브랜치들을 선택적으로 스위치 인 또는 아웃시켜, 동조 네트워크의 원하는 전체 커패시턴스를 생성한다. 고정 값 커패시터를 사용하는 것은, 동조 동안에 RF 코일 회로의 커패시턴스를 조정하기 위해 기계적 디바이스(예를 들어, 서보 스테퍼 모터)에 의존하지 않는 동조 네트워크(500)의 솔리드(solid) 상태 구현을 가능하게 한다. 스위치(S1 ... S12)는 트랜지스터, 다이오드(예를 들어, PIN 다이오드), MEMS 기반 스위치 및 릴레이를 포함하는 임의의 적절한 회로 구성요소를 사용하여 구현될 수 있으며, 이들로 제한되지는 않는다.

커패시터(C1 ... C12)는 원하는 동조 범위 내에서 가능한 일 세트의 커패시턴스 값을 제공하기 위해 임의의 적절한 커패시턴스 값을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 동조 엘리먼트에 대응하는 네트워크의 각 커패시터는, 원하는 동적 범위에 대해 최대 수의 커패시턴스 조합을 가능하게 하기 위해 상이한 커패시턴스 값을 갖는다. 도 5에 도시된 커패시터 네트워크의 각각에 대해 4개의 커패시터가 도시되어 있지만, 임의의 적절한 개수의 커패시터가 대안적으로 사용될 수 있고, 실시예가 이 점에 있어서 제한되지 않기 때문에 각각의 동조 엘리먼트는 동일하거나 상이한 개수의 커패시터를 포함할 수 있다는 것을 인식해야 한다.

도 6은 동조 엘리먼트(302, 304, 및 306)의 각각이 고정 값 커패시터의 스위치드 네트워크를 사용하여 구현되는 동조 네트워크(600)의 구현예를 도시하며, 여기서 도 5의 디지털 스위치는 멀티 채널 아날로그 스위치로 대체되어 있다. 예를 들어, 결합 동조 엘리먼트(302)는, 멀티 채널 아날로그 스위치(610)에 연결된 고정 값 커패시터(C1 ... C4)의 네트워크를 사용하여 구현되고, 결합 동조 엘림먼트(304)는 멀티 채널 아날로그 스위치(612)에 연결된 고정 값 커패시터(C5 ... C8)의 네트워크를 사용하여 구현되며, 공진 동조 엘리먼트(306)는 멀티 채널 아날로그 스위치(614)에 연결된 고정 값 커패시터(C9 ... C12)의 네트워크를 사용하여 구현된다. 도 6의 구현예에서, 제어기(310)는 동조 네트워크의 원하는 전체 커패시턴스를 생성하기 위하여 동조 엘리먼트(302, 304, 및 306)에 대응하는 고정 값 커패시터 네트워크들의 각각의 커패시터 브랜치들을 선택적으로 스위치 인 또는 아웃시키도록 아날로그 스위치(610, 612 및/또는 614)의 상태를 제어하도록 구성될 수 있다. 멀티 채널 스위치를 사용함으로써 제어기(310)에 의해 제어되는 스위치의 수를 감소시키는 것은, 보다 적은 구성요소를 사용하여 공진 회로의 레이아웃을 단순화할 수 있다.

본 발명자는 동조 회로(200)를 사용하여 고품질(Q) 값을 갖는 RF 코일을 정밀하게 동조시키는 것은 코일의 공진 대역폭이 너무 좁기 때문에 어렵다는 것을 인식하고 평가하였다. 따라서, 일부 실시예에 따른 동조 회로(200)는 코일의 대역폭을 증가시키기 위해 하나 이상의 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, RF 코일의 직렬 저항은 RF 코일 루프와 직렬로 하나 이상의 저항을 삽입함으로써 증가될 수 있다. 이 기술은 코일의 직렬 저항을 증가시킴으로써 RF 코일의 Q(quality factor)를 낮추기 때문에 종종 Q-스포일링(spoiling)으로 지칭된다.

다른 실시예들은 코일의 직렬 저항을 증가시키는 것보다 무손실 또는 손실이 적은 기술을 사용하여 높은 Q RF 코일의 동조를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 고 임피던스 연산 증폭기는 커패시터(306)와 병렬로 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 동조 회로(200)는 동조를 개선하기 위해 "주파수 풀링(frequency pulling)"을 수행하는 제2 동조 네트워크를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 동조 회로(200)는 발룬(204)과 동조 네트워크(600)의 입력 사이에 삽입된 변압기를 포함할 수 있다. 변압기는 적절한 다운 변압기, 예를 들어 4 대 1 다운 변압기, 2 대 1 다운 변압기 등을 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 변압기를 입력에 사용함으로써, 공진 회로(600)는 보다 낮은 저항으로 로딩될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 방향성 결합기(710)는 도 7에 도시된 바와 같이 입력 포트 전압 반사 계수(S11)를 측정하기 위해 발룬(204) 앞에 삽입될 수 있다. 방향성 결합기(710)는 대안적으로 삽입 손실을 추가하지 않도록 RF 신호 체인에서 송신 경로와 인라인으로(in-line) 삽입될 수 있으며, 이는 수신 잡음 플로어의 증가를 초래한다. 또 다른 실시예에서, 퓨즈(810)는 RF 송신 전류를 제한하기 위해 발룬(204) 앞에 인라인으로 배열된다. 대안적으로, 퓨즈(810)는 RF 신호 체인에서 Tx/Rx 스위치(116) 앞에 배열되어 퓨즈(810)가 수신 경로와 인라인되지 않도록 함으로써 삽입 손실을 감소시키고 수신 잡음 플로어를 증가시킬 수 있다.

도 9는 일부 실시예에 따라 수신 전용 RF 코일을 동조시키는데 사용될 수 있는 다른 동조 회로(900)를 도시한다. 동조 회로가 수신 전용 RF 코일과 함께 사용되도록 구성된 경우, Tx/Rx 코일용 동조 회로보다 낮은 전압 구성요소를 사용할 수 있다. 또한, Tx/Rx 스위치를 포함할 필요가 없으므로, 회로 설계를 더욱 단순하게 만든다.

동조 회로(900)는 일부 실시예에 따른 동조 네트워크를 포함한다. 동조 회로(900)는 RF 코일을 원하는 공진 주파수로 동조시키기 위해 RF 코일 회로의 전체 커패시턴스를 선택적으로 스위치 인 또는 아웃할 수 있는 8개의 용량성 브랜치(C1 ... C8)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 동조 회로(900)의 상부 및 하부 절반의 각각은 동조 회로의 각 용량성 브랜치를 스위치 인 또는 아웃하도록 제어될 수 있는 멀티 채널 아날로그 스위치(902, 904)를 포함한다. 동조 회로(900)는 수신된 MR 신호를 증폭하는 증폭기(910)에 연결된다. 도 9에는 8개의 커패시터 브랜치가 도시되어 있지만, 임의의 다른 적절한 수의 브랜치가 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 일부 실시예에서, 도시된 바와 같이 동일한 개수의 동조 회로가, 각 스위치에 의해 생성된 기생 커패시턴스의 균형을 맞추기 위해, 동조 회로(900)의 각 측에 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 불평형 동조 회로가 사용될 수 있다.

일부 실시예에 따른 동조 회로는, 일련의 차동 측정에 응답하여 부착된 RF 코일을 자동으로 동조시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 초기 동조 파라미터는 초기에 (예를 들어, 제어기(310)와 연관된 룩업 테이블의 값 및/또는 부착된 코일과 연관된 저장 디바이스로부터 수신 된 값에 기초하여) 설정될 수 있으며, 잡음 측정치는 초기 동조 파라미터를 사용하여 수집될 수 있다. 제1 평균 잡음 스펙트럼은, 잡음 측정치로부터 생성될 수 있다. 그 후, 동조 회로 내의 하나 이상의 동조 엘리먼트의 값들이 변경될 수 있고, 추가의 잡음 측정치들이 새로운 동조 파라미터들을 사용하여 수집될 수 있다. 제2 평균 잡음 스펙트럼은 제2 세트의 잡음 측정치로부터 생성될 수 있고, 제1 평균 잡음 스펙트럼은 제2 평균 잡음 스펙트럼과 비교되어 평균 잡음 스펙트럼이 어떻게 변화하는지를 평가할 수 있다. RF 코일을 최적으로 동조시키기 위해 동조 엘리먼트 값의 최상의 조합을 결정하기 위해 일련의 차동 측정이 계속 수행될 수 있다.

전술한 동조 시스템은 RF 코일의 공진 주파수가 변경될 수 있는 복수의 기술을 도시한다. 그러나, RF 코일이 현재 동조되는 주파수가 결정되지 않는 한, RF 코일을 특정 주파수로 동조시키는 정밀도는, 불충분하게 근사될 수 있다. 본 발명자들은 RF 코일의 환경에서 전자기 잡음을 사용하여 RF 코일의 현재의 공진 주파수를 결정하는 기술을 개발하였다. 종래의 MRI에서, MRI 시스템(RF 코일을 포함함)은 전자기 잡음을 무시할 수 있는 수준으로 감쇠(예를 들어, 본질적으로 전자기 잡음을 0으로 감쇠)하도록 구성된 특수 차폐된 룸에서 작동한다. 따라서, 이하에 설명된 기술은 지금까지 고려되지 않았다. 전술한 바와 같이, 본 발명자들은 특수 차폐된 룸의 외부에서 작동하도록 구성될 수 있는 로우 필드 MRI 시스템을 개발하였다. 예를 들어, 본 명세서에 그 전체가 참고로 통합된 “잡음 억제 방법 및 장치”라는 명칭의 미국 특허 제9625543호에 기재된 잡음 억제 기술은, MRI 시스템이 특수 차폐된 룸 외부에서 작동할 수 있게 하는데 사용될 수 있다.

본 발명자들은 환경에 존재하는 전자기적 잡음이 RF 코일의 전류 공진 주파수를 결정하는데 사용될 수 있어, RF 코일이 라머 주파수와 보다 정확하게 정합될 수 있음을 인식하였으며, 그 예가 이하에 더 상세히 설명된다. 예를 들어, 도 10a는 MRI 시스템(예를 들어, 응급실, 의사 사무실 등과 같은 차폐된 룸 외부에서 작동하는 MRI 시스템)의 환경의 예시적인 전자기 잡음 스펙트럼을 도시한다. 도 10b는 주어진 주파수에 동조된(예를 들어, 이 예에서 735kHz로 공진하도록 동조된) RF 코일에 의해 검출되는 바와 같이, 도 10a에 도시된 예시적인 전자기 잡음 스펙트럼을 도시한다. 도시된 바와 같이, RF 코일은 그 공진 주파수에서 잡음에 가장 강하게 반응하기 때문에, 공진 주파수에서 전자기 노이즈에 대한 RF 코일의 응답에 피크가 있다. 이 특성은 RF 코일이 동조되는 전류 공진 주파수를 결정하는데 활용될 수 있다. 예를 들어, RF 코일에 의해 검출된 전자기 잡음 스펙트럼을 분석하여 RF 코일이 피크 응답을 갖는 주파수를 식별함으로써, RF 코일의 전류 공진 주파수를 결정할 수 있다. RF 코일이 현재 공진하는 주파수를 결정함으로써, RF 코일은 보다 정밀하게 라머 주파수를 정합시키도록 동조될 수 있으며, 그 예가 이하에 더 상세히 설명된다.

도 11은 일부 실시예에 따라, 원하는 또는 실제 라머 주파수에서 공진하도록 RF 코일을 동조시키는 방법(1100)을 도시한다. 동작 1110에서, 라머 주파수가 획득된다. 일부 실시예에 따르면, 획득된 라머 주파수는 원하는 B₀ 자기장에 대응하는 라머 주파수이다. 일부 실시예에 따르면, 라머 주파수는 예를 들어 RF 코일에 의해 추정되거나 측정되는 실제 라머 주파수이다. 예를 들어, 라머 주파수는 MR 신호의 주파수(이는 실제 라머 주파수에 대응함)를 결정하기 위해 샘플로부터 방출된 MR 신호를 여기 및 검출함으로써 결정될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 제어기는 실제 라머 주파수를 결정하도록 구성되므로(예를 들어, 하나 이상의 프로세서를 포함하는 제어기는, MR 응답을 여기시키기 위해 RF 코일을 동작시키고 검출된 MR 신호를 분석하여 라머 주파수를 결정하도록 구성될 수 있음), 동작 1110은 제어기에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 방출된 MR 신호에 대한 RF 코일의 응답은, RF 코일 응답이 감쇠하여 대응하는 라머 주파수를 결정하는 주파수를 식별하도록 분석된다. 즉, RF 코일 응답이 특성 MR 감쇠를 나타내는 주파수는, 실제 라머 주파수를 나타낸다. 그러나, 실제 라머 주파수는 임의의 적절한 기술을 사용하여 결정될 수 있다.

동작 1120에서, 환경(예를 들어, RF 코일이 동조되고 있는 MRI 시스템의 환경)에서의 전자기 잡음이 RF 코일을 사용하여 검출되고, 동작 1130에서, 검출된 전자기 잡음의 스펙트럼은, RF 코일의 전류 공진 주파수를 결정하기 위해 RF 코일이 최대 응답을 나타내는 주파수를 식별하도록 분석된다. 일부 실시예에 따르면, 제어기는 전자기 잡음을 검출하도록 RF 코일을 동작시키도록 구성되며, 또한 (예를 들어, RF 코일을 제어하고 및/또는 RF 코일의 피크 응답에서의 주파수를 식별하도록 결과적인 전자기 잡음 스펙트럼을 처리하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 통해) 공진 주파수를 식별하기 위하여 전자기 잡음 스펙트럼을 분석하도록 구성된다. 동작 1135에서, 결정된 공진 주파수가 획득된 라머 주파수와 비교되고, 정합하는 경우(예를 들어, 결정된 공진 주파수가 라머 주파수와 동일하거나 충분히 근접한 경우), RF 코일은 충분한 정밀도를 가진 라머 주파수에서 공진하도록 동조된다고 간주된다.

정합하지 않으면, RF 코일은 RF 코일의 공진 주파수를 수정하도록 동조된다(동작 1140). 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 임의의 동조 시스템은, RF 코일의 공진 주파수를 수정하기 위해 하나 이상의 동조 엘리먼트를 구성하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 동조 회로에 결합된 제어기는 RF 코일의 공진 주파수(예를 들어, 동작 1120 및 1130을 수행함으로써 결정됨)와 획득된 라머 주파수(예를 들어, 동작 1110을 수행함으로써 획득됨) 사이의 차이에 기초하여 하나 이상의 동조 엘리먼트를 수정하게 하도록 구성될 수 있다. RF 코일을 동조시킨 후에(예를 들어, RF 코일에 결합된 동조 회로를 조정한 후에), 새로운 동조 파라미터(들)를 갖는 RF 코일(예컨대, 동작 1140을 수행함으로써 동조된 RF 코일)을 사용하여, 동작 1120 및 1130이 반복된다. 이러한 프로세스는 RF 코일의 공진 주파수가 획득된 라머 주파수와 정합될 때까지 반복될 수 있다(예를 들어, 동작 1120, 1130, 1135 및 1140은 전류 RF 코일 동조에서 동작 1120 및 1130에서 결정된 공진 주파수가 라머 주파수와 동일하거나 충분히 근접할 때까지 되풀이하여 반복될 수 있음). 일부 실시예에 따르면, 제어기는 특정 주파수(예를 들어, 동작 1110에서 획득된 원하는 또는 실제 라머 주파수)에 대한 RF의 자동 동조를 용이하게 하는 방법(1100)을 수행하도록 구성된다.

도 12a, 도 12b 및 도 13은 차동 측정을 사용하여 RF 코일의 공진 주파수를 결정하는 방법을 도시한다. 도 12a는 3개의 상이한 동조 주파수(예를 들어, 명목상 732 ㎑, 736 ㎑ 및 740 ㎑)로 동조된 RF 코일의 예시적인 잡음 스펙트럼을 도시한다. 그러나, 정확한 공진 주파수는 정확하게 알려지지 않을 수 있다. 상이한 주파수에서 RF 코일을 동조시키는 것은, 도 12b에 더 명확하게 도시된 바와 같이, 동조 주파수 부근의 동조된 잡음 스펙트럼에 차이가 생긴다. 도 12b는 주파수 732 kHz, 736 kHz 및 740 kHz에서 각각 동조된 RF 코일에 의해 검출된 개별 잡음 스펙트럼(1210, 1220 및 1230)을 나타내기 위해 동조 주파수를 둘러싼 영역을 확대한 도 12a의 잡음 스펙트럼을 도시한다. 3개의 공칭 동조 주파수(732 kHz, 736 kHz 및 740 kHz)를 나타내는 점선이 또한 도시되어 있다.

전술한 바와 같이, RF 코일을 동조시키기 위해 일부 실시예에서는 차동 동조 측정이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상이한 주파수로 동조된 잡음 스펙트럼의 비율이 결정되어, RF 코일을 원하는 주파수로 동조시키는데 사용될 수 있다. 도 13은 RF 코일을 동조시키기 위해 차동 동조 측정을 사용하는 개념을 도시하도록 도 12b의 상이한 주파수에 동조된 잡음 스펙트럼의 비율의 플롯을 도시한다. 도 13의 제1 트레이스(trace)(1325)는 740 kHz로 공칭 동조된 잡음 스펙트럼을 736 kHz로 공칭 동조된 잡음 스펙트럼에 의해 나눈 것에 대응하고, 도 13에서의 제2 트레이스(1315)는 732 kHz로 공칭 동조된 잡음 스펙트럼을 736 kHz로 공칭 동조된 잡음 스펙트럼에 의해 나눈 것에 대응한다. 동일한 일반 잡음 스펙트럼이 복수의 동조 주파수의 각각에 대해 동조되므로, 다른 주파수로 동조된 잡음 스펙트럼의 비율은, 다른 동조에 대한 공통 잡음 구조의 삭제를 반영한다. 도시된 바와 같이, 도 13에 플롯된 두 비율의 비교는, 2개의 비율에 대한 트레이스들의 교차점에서의 주파수에 의해 표시된 바와 같이, RF 코일의 실제 동조를 나타낸다. 즉, 트레이스들의 교차점은 736 kHz로 공칭 동조될 때 RF 코일의 실제 공진 주파수를 결정하는데 사용될 수 있다.

차동 측정을 사용하여 도 12a, 도 12b 및 도 13과 관련하여 전술한 RF 코일을 동조시키는 동조 예에서, 2 kHz의 주파수 간격이 사용되었다. 그러나, 차동 측정을 수행하기 위해 임의의 적절한 주파수 간격이 사용될 수 있으며, 실시예는 이러한 관점으로 제한되지 않는다는 것을 인식하여야 한다. 또한, 주파수 간격은 임의의 적절한 인자 또는 인자들을 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 주파수 간격은 동조될 RF 코일의 대역폭에 적어도 부분적으로 기초하여 결정될 수 있으며, 더 작은 주파수 간격은 더 좁은 대역폭을 갖는 RF 코일을 동조시키는데 사용되고 더 큰 주파수 간격은 더 넓은 대역폭을 갖는 RF 코일을 동조시키는데 사용된다. 일부 실시예에서, RF 코일의 품질(Q) 인자에 기초한 메트릭은, 코일을 동조시키기 위한 차동 측정에 사용되는 주파수 간격을 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 주파수 간격은 Q/10의 관계에 따라 결정될 수 있다.

도 14는 일부 실시예에 따라, MRI 시스템으로 동작하도록 하나 이상의 RF 코일을 동조시키는 방법을 도시한다. 방법(1400)은 예를 들어 도 2 내지 도 9에 도시된 동조 시스템을 사용하여 수행될 수 있으며, 원하는 라머 주파수에서 공진하도록 하나 이상의 RF 코일을 자동으로 동조시키기 위하여 첨부된 설명에 설명된다. 동작 1410에서, MRI 시스템의 라머 주파수를 나타내는 정보가 획득된다. 라머 주파수를 나타내는 정보는, 원하는 라머 주파수를 나타내는 정보를 수신하는 것(예를 들어, 원하는 라머 주파수 및/또는 원하는 B₀ 자기장 강도를 수신하는 것) 및/또는 실제의 라머 주파수에 대한 정보를 결정하는 것(예를 들어, 측정 MR 신호에서 실제 라머 주파수를 추정 또는 측정하고, 현재 MRI 시스템의 B₀ 자석에 의해 생성된 실제 B₀ 자기장을 측정하는 등등)을 비롯하여 복수의 방식으로 획득될 수 있다. 즉, 라머 주파수를 나타내는 정보는, 원하는 라머 주파수에 대한 정보를 수신하고, B₀ 자석에 의해 현재 생성된 실제 B₀ 자기장으로부터 발생된 실제 라머 주파수에 대한 정보를 결정하고, 또는 양자를 행함으로써 획득될 수 있고, 이것의 추가의 세부 사항은 이하에 논의된다.

일부 실시예에 따르면, 적절한 방식으로 정보를 수신함으로써 라머 주파수를 나타내는 정보가 획득된다(동작 1410). 예를 들어, 라머 주파수(예를 들어, 원하는 라머 주파수, 원하는 B₀ 자기장 강도 등)를 나타내는 정보는, (예를 들어, 수행될 원하는 이미징 프로토콜에 따라) 시스템 콘솔로부터 수신될 수 있고, 주어진 RF 코일과 관련하여 저장된 데이터로부터 수신될 수 있고, 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 수신될 수 있다. 일부 실시예에서, 동작 1400은 라머 주파수 및/또는 B₀ 자기장 강도에 대한 명시적인 값을 획득하지 않고 수행될 수 있음을 인식하여야 한다. 그 대신에, 라머 주파수 및/또는 B₀ 자기장 강도와 관련된 하나 이상의 값, 동조 회로의 파라미터에 대한 하나 이상의 값, 또는 RF 코일(들)을 적절히 동조시키는 것을 용이하게 하는 (예를 들어, 명시된 주파수 및/또는 필드 강도 값 대신에) 임의의 다른 적절한 값이 얻어질 수 있다. 즉, 라머 주파수를 나타내는 정보를 수신하는 것은, 대략 라머 주파수(예를 들어, 원하는 B₀ 자기장 강도와 연관된 라머 주파수)에서 공진하도록 RF 코일(들)을 동조시키는데 사용되는 정보를 수신하는 것을 포함한다.

일부 실시예에 따르면, B0 자석에 의해 현재 생성되는 실제 B₀ 자기장으로부터 생성되는 실제 라머 주파수를 나타내는 정보를 결정(예를 들어, 측정, 계산 등)함으로써 라머 주파수를 나타내는 정보가 획득된다(동작 1410). 실제 라머 주파수를 나타내는 정보를 결정하는 것은, 측정된 MR 신호로부터 전류 라머 주파수를 추정하는 것, 전류 B₀ 자기장 강도를 측정하는 것 등을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 임의의 적절한 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 동작 1410은 도 11와 관련하여 설명된 방법(1100)의 동작 1100과 관련하여 설명된 임의의 기술을 수행함으로써 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 RF 코일은 MRI 시스템의 실제 동작 파라미터에 동조될 수 있다. 예를 들어, 실제 라머 주파수는, 실제 B₀ 필드 강도의 편차(예를 들어, 오프셋, 불균일성, 마그넷 드리프트, 환경 인자 등으로 인한 편차)로 인해 MRI 시스템이 작동하려는 공칭 B₀ 필드에 대응하는 라머 주파수에서 벗어날 수 있다. 실제 라머 주파수를 추정, 측정, 계산 또는 다른 방법으로 결정함으로써(예를 들어, 실제 MR 측정치로부터 MR 신호 감쇠의 빈도를 평가함으로써), MRI 시스템의 RF 코일(들)은 SNR을 향상시키기 위하여 실제 라머 주파수와 더 가깝게 정합되도록 동조될 수 있다. 이와 유사하게, 실제 라머 주파수에서 보다 정확하게 공진하도록 RF 코일을 동조시키는 것을 용이하게 하기 위해 MRI 시스템의 실제 동작 파라미터를 추정 및/또는 측정하는 다른 기술이, MR 신호 획득의 SNR을 증가시키는데 사용될 수 있다.

동작 1420에서, 하나 이상의 RF 코일은 동작 1410에서 획득된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 동조된다. 예를 들어, 동작 1410에서 획득된 정보는 제어기에 의해 하나 이상의 RF 코일을 자동으로 동조시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 도 11에 도시되고 첨부된 설명에 기재된 방법(1100)은, 하나 이상의 RF 코일을 표시된 라머 주파수로 동조시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 동작 1420은 방법(1100)의 동작(1120, 1130, 1135 및 1140)을 반복적으로 수행함으로써 및/또는 본 명세서에 설명된 임의의 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 그러나, 양태들이 이러한 관점에서 제한되지 않기 때문에, RF 코일을 특정 공진 주파수로 동조시키는 다른 방법이 사용될 수 있다. 양태들이 이러한 관점에서 제한되지 않기 때문에, 본 명세서에 설명된 동조 시스템들 중 임의의 동조 시스템은 원하는 주파수에서 공진하도록 하나 이상의 RF 코일을 자동으로 동조시키는 것을 용이하게 하는데 사용될 수 있거나, 또는 임의의 다른 적절한 동조 시스템이 사용될 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 일단 MRI 시스템의 RF 코일(들)이 그에 따라 동조되면, 동조된 RF 코일(들)은 MRI 시스템의 다른 구성요소와 함께 동작하여 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다(동작 1430).

따라서, 방법(1400)은 복수의 상이한 환경에서 RF 코일을 동조시키기 위해 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(1400)은 MRI 시스템의 공칭 또는 의도된 B₀ 필드 강도에 대응하는 라머 주파수에서 공진하도록 MRI 시스템의 RF 코일(들)을 자동으로 동조시키도록 수행될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 RF 코일은 50mT의 공칭 B₀ 필드 강도를 갖는 MRI 시스템과 함께 동작하도록 동조될 수 있고, 또한 공칭 B₀ 필드 강도에서 라머 주파수를 수신하거나 또는 공칭 B₀ 필드 강도 자체를 수신하고 이에 따라 RF 코일들을 동조시킴으로써 0.1T의 공칭 B₀ 필드 강도를 갖는 상이한 MRI 시스템으로 동작하도록 동조될 수 있다. 이러한 방식으로, RF 코일은 RF 코일의 값 비싼 수동 동조를 필요로 하지 않고 상이한 MRI 시스템 또는 단일 MRI 시스템으로 동작하도록 동조될 수 있다. 다른 예로서, 방법(1400)은 상이한 B₀ 필드 강도에서 동작하도록 구성된 MRI 시스템으로 동작하도록 하나 이상의 RF 코일을 동조시키기 위해 수행될 수 있다. 예를 들어, MRI 시스템은 예를 들어, 상이한 이미징 프로토콜을 수행하기 위해 상이한 필드 강도에서 B₀ 자기장을 생성하도록 구성될 수 있다. 특히, MRI 시스템은 제1 콘트라스트 유형(예를 들어, T1, T2 등)에 따라 이미지를 획득할 때 제1 B₀ 자기장 강도에서 동작하도록 구성될 수 있으며, 제2 콘트라스트 유형(예를 들어, 확산 가중 이미징(DWI))을 사용하여 이미지를 획득할 때 제2 B₀ 자기장 강도에서 동작하도록 구성될 수 있으며, 및/또는 제3 콘트라스트 유형(예를 들어, OMRI)을 사용하여 이미지를 획득할 때 제3 B₀ 자기장 강도에서 동작하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, MRI 시스템은 특정 RF 스펙트럼의 잡음을 피하기 위해 상이한 B₀ 자기장 강도에서 동작하도록 구성될 수 있으며, 방법(1400)은 RF 코일(들)을 다른 스펙트럼보다 적은 전자기 잡음을 나타내는 RF 스펙트럼에서 동작하도록 동적으로 구성되어 있는 MRI 시스템에 동조시키도록 수행될 수 있다. 이에 따라, 방법(1400)은 복수의 B₀ 자기장 강도를 생성하도록 구성가능한 MRI 시스템의 원하는 B₀ 자기장 강도에 대응하는 주파수에서 공진하도록 RF 코일(들)을 자동으로 동조시키도록 수행될 수 있다.

전술한 바와 같이, 방법(1400)은 또한, 예를 들어, RF 코일(들)이 MRI 시스템의 B₀ 자석에 의해 현재 생성된 실제 B₀ 자기장으로부터 생성된 실제 라머 주파수와 보다 근접하게 정합하는 주파수에서 공진하도록, MRI 시스템의 실제 동작 파라미터에 RF 코일(들)을 동조시키도록 수행될 수 있다. 따라서, 방법(1400)은 SNR을 향상시키기 위해 MRI 시스템에 RF 코일(들)을 보다 정확하게 동조시키도록 수행될 수 있다. MRI 시스템의 실제 동작 파라미터를 추정하거나 측정(예를 들어, 실제 라모 주파수를 추정 및/또는 실제 B₀ 자기장 세기를 측정)함으로써 RF 코일(들)을 동조시키는 기술은, 단독으로 또는 RF 코일(들)을 MRI 시스템의 공칭(예를 들어, 의도된 것 또는 목표) 동작 파라미터(예를 들어, 원하는 B₀ 자기장 강도에서의 라머 주파수)로 동조시키는 기술과의 조합으로 사용될 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 예를 들어, RF 코일(들)은 (예를 들어, 동작 1410 및 동작 1420을 수행함으로써) 제1 근사로서 원하는 B₀ 자기장 강도에 대응하는 라머 주파수 부근에서 공진하도록 동조될 수 있고, 이어서 RF 코일(들)의 공진 주파수를 (예를 들어, 도 14의 옵션적인 점선에 의해 도시된 바와 같이 동작 1410 및 1420을 다시 수행함으로써) 실제 라머 주파수에 더 근접하게 정합시키기 위해 MRI 시스템의 B₀ 자석에 의해 현재 생성된 실제 B₀ 자기장으로부터 생성되는 실제 라머 주파수 부근에서 공진하도록 RF 코일(들)을 동조시킬 수 있다.

공칭으로의 동조에 이어서 실제 라머 주파수로의 동조를 실시하는 실시예에서, 동조 동작은 시간적으로 분리될 수 있고(예를 들어, 공칭으로의 동조는 공장에서 또는 배치 또는 설치시에 수행될 수 있고, 실제 라머 주파수로의 동조는 이미지 획득 직전에 수행될 수 있음) 및/또는 동조 동작은 밀접한 시간 연속으로 수행될 수 있다(예를 들어, 동조 동작 모두가 이미지 획득 직전에 수행될 수 있음)는 것을 인식하여야 한다. 또한, 하나 또는 다른 동조 동작들은, 다른 동조 동작을 수행하지 않고 수행될 수 있음을 인식하여야 한다. 예를 들어, 일부 실시예에 따르면, RF 코일(들)은 MRI 시스템의 추정된 및/또는 측정된 동작 파라미터들에 기초하여 추가의 동조를 수행하지 않고 공칭으로 동조된다(예를 들어, 원하는 B₀ 필드 강도의 라머 주파수로 동조됨). 이와 유사하게, 양태들이 이러한 관점으로 제한되지 않으므로, RF 코일(들)은 수신된 라머 주파수의 공칭 값 및/또는 B₀ 자기장 강도에 기초하여 동조 동작을 수행하지 않고, MRI 시스템의 실제 동작 파라미터들에 동조될 수 있다(예를 들어, 실제 B₀ 필드로부터 생성된 실제 라머 주파수에 동조될 수 있다).

따라서, 본 개시에서 나타내는 기술의 여러가지 양태 및 실시예를 설명하였지만, 기술 분야의 숙련된 자라면 다양한 변경, 수정 및 개선을 쉽게 떠올릴 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 이러한 변경, 수정 및 개선은, 본 명세서에서 설명되는 기술의 취지 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 예를 들면, 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 본원에서 설명되는 하나 이상의 이점 및/또는 결과를 획득하기 위한 및/또는 기능을 수행하기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 쉽게 구상할 것이고, 이러한 변형예 및/또는 수정예는 본원에서 설명되는 실시형태의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 기술 분야의 숙련된 자는, 일상적인 실험만을 사용하여, 본원에서 설명되는 특정한 실시형태에 대한 많은 등가예를 인식할 것이고, 또는 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 상기의 실시형태는 단지 예로서 제시된다는 것, 및, 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에서, 본 발명의 실시형태는 구체적으로 설명된 것과는 다르게 실시될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본원에서 설명되는 둘 이상의 피쳐, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 피쳐, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법이 상호 불일치하지 않는 경우, 본 개시의 범위 내에 포함된다.

상기에서 설명된 실시형태는 임의의 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 프로세스 또는 방법의 수행을 수반하는 본 개시의 하나 이상의 양태 및 실시형태는, 그 프로세스 또는 방법을 수행하기 위해, 또는 그 프로세스 또는 방법의 수행을 제어하기 위해, 디바이스(예를 들면, 컴퓨터, 프로세서, 또는 다른 디바이스)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어를 활용할 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 여기에 설명된 임의의 방법 또는 그 일부를 수행하기 위한 프로그램 명령을 실행하기 위한 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 다양한 독창적인 개념이, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 프로세서 상에서의 실행시, 상기에서 설명되는 다양한 실시예 중 하나 이상을 구현하는 방법을 수행하는 하나 이상의 프로그램으로 인코딩되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(또는 다수의 컴퓨터 판독 가능 저장 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, 또는 다른 유형적(tangible) 컴퓨터 저장 매체)로서 구체화될 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 매체들은, 그 상에 저장되는 프로그램 또는 프로그램들이 하나 이상의 상이한 컴퓨터 또는 다른 프로세서 상에 로딩되어 상기에서 설명되는 양태 중 다양한 양태를 구현할 수 있도록, 운반 가능할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 비일시적 매체일 수도 있다.

본 명세서에 설명된 하나 이상의 기술을 구현하는데 사용될 수 있는 컴퓨팅 디바이스(1500)의 예시적인 구현이 도 15에 도시되어 있다. 예를 들어, 자기 공명 이미징 시스템의 다양한 양태를 제어하도록 구성된 제어기는, 다른 제어 특징들 중에서, 본 명세서에 설명된 자동 동조 기술의 하나 이상의 양태를 수행하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스(1500)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1500)는 하나 이상의 프로세서(1510) 및 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(예를 들어, 메모리(1520) 및 하나 이상의 비휘발성 저장 매체(1530))를 포함할 수 있다. 프로세서(1510)는 본 명세서에서 설명된 본 발명의 양태가 이 관점에서 제한되지 않기 때문에, 임의의 적절한 방식으로 메모리(1520) 및 비휘발성 저장 디바이스(1530)에 데이터를 기록하고 이들로부터 데이터를 판독하는 것을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1510)는 활동 추적 디바이스, 모바일 디바이스, 개인 컴퓨팅 디바이스, 게임 디바이스, 클라이언트 디바이스, 서버 디바이스 및/또는 네트워크를 통해 액세스 가능한(예를 들어, 클라우드 액세스 가능한) 임의의 컴퓨팅 디바이스 상의 프로세서일 수 있다.

본 명세서에 설명된 기능 및/또는 기술을 수행하기 위해, 프로세서(1510)는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(예를 들어, 메모리(1520), 저장 매체 등)에 저장된 하나 이상의 명령을 실행할 수 있으며, 이는 프로세서(1510)에 의한 실행을 위한 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서 기능할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1500)는 또한 데이터를 라우팅하고, 계산을 수행하고, I/O 기능을 수행하는 등에 필요한 임의의 다른 프로세서, 제어기 또는 제어 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1500)는 데이터를 수신하기 위한 임의의 수 및 유형의 입력 기능을 포함할 수 있고/있거나 데이터를 제공하기 위한 임의의 수 및 유형의 출력 기능을 포함할 수 있으며, I/O 기능을 수행하는 제어 장치를 포함할 수 있다.

본 명세서에 설명된 기술들을 수행하는 것과 관련하여, 정보를 수신하고, 정보를 처리하거나 또는 다른 방법으로 본 명세서에서 설명된 기능을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로그램이, 컴퓨팅 디바이스(1500)의 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있다. 특히, 본 명세서에 설명된 일부 기술들은, 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 프로세서(1510)는 컴퓨팅 디바이스(1500)에 국부적으로 저장되거나 네트워크를 통해 액세스 가능하게 됨으로써 프로세서에 이용가능한 이러한 프로그램들 중 임의의 하나 또는 이들의 조합을 실행할 수 있다. 본 명세서에 설명된 임의의 다른 소프트웨어, 프로그램 또는 명령어는 또한 컴퓨팅 디바이스(1500)에 의해 저장되고 실행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(1500)는 콘솔의 일부로서, 네트워크 컴퓨터 시스템의 일부로서, 제어기 상의 컴퓨팅 디바이스를 나타낼 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1500)는 독립형 컴퓨터, 서버, 분산 컴퓨팅 시스템의 일부로서 구현될 수 있으며, 네트워크에 연결될 수 있고 네트워크를 통해 리소스에 액세스할 수 있고/있거나 네트워크에 연결된 하나 이상의 다른 컴퓨터와 통신할 수 있다.

용어 "프로그램" 또는 "소프트웨어"는, 위에서 논의된 바와 같이 실시예의 다양한 양태를 구현하기 위해 컴퓨터 또는 다른 프로세서를 프로그래밍하도록 사용될 수 있는 임의의 유형의 컴퓨터 코드 또는 일 세트의 프로세서 실행 가능한 명령어를 가리키기 위한 일반적인 의미로 본 명세서에서 사용된다. 추가적으로, 하나의 양태에 따르면, 실행시 본 명세서에 제공된 본 개시내용의 방법을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램은, 단일의 컴퓨터 또는 프로세서 상에 상주할 필요는 없고, 상이한 컴퓨터 또는 프로세서 사이에서 모듈 방식으로 분산되어 본 명세서에 제공된 본 개시내용의 다양한 양태를 구현할 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.

프로세서 실행 가능한 명령어는, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 디바이스에 의해 실행되는, 프로그램 모듈과 같은 많은 형태로 존재할 수도 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은, 특정 작업을 수행하거나 특정 추상 데이터 타입을 구현하는, 루틴, 프로그램, 오브젝트, 구성요소, 데이터 구조, 등등을 포함한다. 통상적으로, 프로그램 모듈의 기능성은 다양한 실시형태에서 원하는 대로 결합 또는 분산될 수도 있다.

또한, 데이터 구조는, 임의의 적절한 형태로 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수도 있다. 예시의 간략화를 위해, 데이터 구조는, 데이터 구조에서의 위치를 통해 관련되는 필드를 갖는 것으로 보일 수도 있다. 이러한 관계는, 필드 사이의 관계를 전달하는 컴퓨터 판독 가능한 매체 내에서의 위치를 가지고 필드에 대한 저장을 할당하는 것에 의해 마찬가지로 달성될 수도 있다. 그러나, 포인터, 태그 또는 데이터 요소 사이의 관계를 확립하는 다른 메커니즘의 사용을 통하는 것을 비롯하여, 데이터 구조의 필드에 있는 정보 사이의 관계를 확립하기 위해 임의의 적절한 메커니즘이 사용될 수도 있다.

소프트웨어로 구현되는 경우, 소프트웨어 코드는, 단일 컴퓨터에서 제공되든 또는 복수의 컴퓨터 사이에서 분산되든 간에, 임의의 적절한 프로세서 또는 프로세서의 집합(collection) 상에서 실행될 수 있다.

또한, 컴퓨터는, 비제한적인 예로서, 랙 탑재형 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 또는 태블릿 컴퓨터와 같은 다수의 형태 중 임의의 형태로 구현될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 추가적으로, 컴퓨터는, 개인 휴대형 정보 단말(Personal Digital Assistant; PDA), 스마트 폰 또는 임의의 다른 적절한 휴대형 또는 고정식 전자 디바이스를 비롯한, 일반적으로 컴퓨터로 간주되지 않는 그러나 적절한 프로세싱 성능을 갖는 디바이스에 임베딩될 수도 있다.

또한, 컴퓨터는 하나 이상의 입력 및 출력 디바이스를 구비할 수도 있다. 이들 디바이스는, 다른 것들 중에서도, 사용자 인터페이스를 제시하기 위해 사용될 수 있다. 사용자 인터페이스를 제공하기 위해 사용될 수 있는 출력 디바이스의 예는, 출력의 시각적 표현을 위한 프린터 또는 디스플레이 스크린 및 출력의 가청적 표현을 위한 스피커 또는 다른 소리 발생 디바이스를 포함한다. 사용자 인터페이스를 위해 사용될 수 있는 입력 디바이스의 예는, 키보드, 및 포인팅 디바이스, 예컨대 마우스, 터치 패드, 및 디지타이징 태블릿을 포함한다. 다른 예로서, 컴퓨터는 음성 인식을 통해 또는 다른 가청 포맷으로 입력 정보를 수신할 수도 있다.

이러한 컴퓨터는, 근거리 통신망 또는 광역 네트워크, 예컨대 기업 네트워크, 및 지능형 네트워크(intelligent network; IN) 또는 인터넷을 비롯한, 임의의 형태의 하나 이상의 네트워크에 의해 상호 접속될 수도 있다. 이러한 네트워크는 임의의 적절한 기법에 기초할 수도 있으며, 임의의 적절한 프로토콜에 따라 동작할 수도 있고, 무선 네트워크, 유선 네트워크 또는 광섬유 네트워크를 포함할 수도 있다.

또한, 상기에서 논의되는 바와 같이, 몇몇 양태는 하나 이상의 방법으로서 구현될 수도 있다. 방법의 일부로서 수행되는 동작(act)은 임의의 적절한 방식으로 순서가 정해질 수도 있다. 따라서, 예시된 것과는 상이한 순서로 동작이 수행되는 실시형태가 구성될 수도 있는데, 그 상이한 순서는, 비록 예시적인 실시예에서는 순차적인 동작으로서 나타내어지지만, 몇몇 동작을 동시에 수행하는 것을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 정의되고 사용되는 바와 같은 모든 정의는, 사전적 정의, 참조에 의해 통합되는 문헌에서의 정의, 및/또는 정의된 용어의 일반적인 의미를 제어하는 것으로 이해되어야 한다.

본원의 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같은 부정 관사 "a(한)" 및 "an(한)"은, 그렇지 않다고 명확하게 나타내어지지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

본원의 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같은 어구 "및/또는"은, 그렇게 결합되는 요소, 즉 몇몇 경우에 접속적으로(conjunctively) 존재하는 그리고 다른 경우에 이접적으로(disjunctively) 존재하는 요소의 "어느 하나 또는 둘 다"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"과 함께 열거되는 다수의 요소는, 동일한 방식으로 해석되어야 한다, 즉, 그렇게 결합되는 요소 중 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석해야 한다. 명시적으로 식별되는 요소에 관련되든 또는 관련되지 않든 간에, "및/또는" 절에 의해 명시적으로 식별되는 요소 이외의 다른 요소가 옵션적으로(optionally) 존재할 수도 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 언급은, "포함하는(comprising)"과 같은 확장 가능한 언어(open-ended language)와 연계하여 사용되는 경우, 하나의 실시형태에서는, A만을(옵션적으로 B 이외의 요소를 포함함); 다른 실시형태에서는, B만을(옵션적으로 A 이외의 요소를 포함함); 또 다른 실시형태에서는, A 및 B 둘 다를(옵션적으로 다른 요소를 포함함) 가리킬 수 있다.

본원의 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 요소의 목록에 대한 참조에서 어구 "적어도 하나"는, 요소의 목록 내의 요소 중 임의의 하나 이상으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하지만, 그러나 요소의 목록 내에서 명시적으로 열거되는 각각의 그리고 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함하는 것은 아니며 요소의 목록 내의 요소의 임의의 조합을 배제하는 것은 아니다. 이 정의는 또한, 명시적으로 식별되는 요소에 관련되든 또는 관련되지 않든 간에, 어구 "적어도 하나"가 참조하는 요소의 목록 내에서 명시적으로 식별되는 요소 이외의 요소가 옵션적으로 존재할 수도 있다는 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, 하나의 실시형태에서는, B는 없이(그리고 옵션적으로 B 이외의 요소를 포함함), 옵션적으로 복수의 A를 포함하는 적어도 하나의 A; 다른 실시형태에서는, A는 없이(그리고 옵션적으로 A 이외의 요소를 포함함), 옵션적으로 복수의 B를 포함하는 적어도 하나의 B; 또 다른 실시형태에서는, 옵션적으로 복수의 A를 포함하는 적어도 하나의 A, 및 옵션적으로 복수의 B를 포함하는 적어도 하나의 B(및 옵션적으로 다른 요소를 포함함); 등등을 가리킬 수 있다.

또한, 본원에서 사용되는 문체 및 전문용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 본원에서의 "포함하는(including)", "포함하는(comprising)" 또는 "구비하는(having)", "함유하는(containing)", "수반하는(involving)", 및 이들의 변형은, 그 이후에 열거되는 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 추가적인 항목을 포함하도록 의도된다.

청구범위에서 뿐만 아니라, 상기의 명세서에서, "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "지니는(carrying)", "구비하는(having)", "함유하는(containing)", "수반하는(involving)", "보유하는(holding)", "로 구성되는(composed of)", 및 등등과 같은 모든 이행 어구(transitional phrase)는 개방형인 것으로, 즉 포함하지만 제한되지는 않는 것으로 이해되어야 한다. 오직 이행 어구 "로 구성되는(consisting of)" 및 "본질적으로 ~로 구성되는(consisting essentially of)"만이, 각각, 폐쇄형 또는 반폐쇄형 이행 어구일 수 있을 것이다.

Claims

무선 주파수 코일에 연결된 동조 회로(tuning circuit)를 사용하여 자기 공명 이미징 시스템과 함께 사용하기 위한 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법에 있어서,
자기 공명 이미징 시스템의 라머(Larmor) 주파수를 나타내는 정보를 결정하는 단계와,
상기 무선 주파수 코일로 하여금 상기 결정된 정보에 기초하여 라머 주파수 부근에서 공진하게 하기 위하여 상기 동조 회로의 적어도 하나의 값을 자동으로 설정하도록 제어기를 사용하는 단계
를 포함하는 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제1항에 있어서, 상기 라머 주파수를 나타내는 정보를 결정하는 단계는, 상기 자기 공명 이미징 시스템의 실제 라머 주파수를 추정하는 단계를 포함하는 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제2항에 있어서, 실제 라머 주파수를 추정하는 단계는, 샘플로부터 방출된 자기 공진 신호들을 측정하는 단계를 포함하는 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제1항에 있어서, 상기 라머 주파수를 나타내는 정보를 결정하는 단계는, 상기 자기 공명 이미징 시스템에 의해 생성된 전류 B₀ 자기장 강도를 측정하는 단계를 포함하는 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제1항에 있어서, 상기 라머 주파수를 나타내는 정보를 결정하는 단계는, 상기 자기 공명 이미징 시스템의 B₀ 자석에 의해 생성된 원하는 라머 주파수 및/또는 원하는 B₀ 자기장 강도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 포함하는 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제1항에 있어서,
전자기 잡음을 검출하기 위해 상기 무선 주파수 코일을 제어하는 단계와,
상기 검출된 전자기 잡음에 기초하여 상기 무선 주파수 코일의 전류 공진 주파수를 결정하는 단계
를 더 포함하며,
상기 결정된 전류 공진 주파수는, 상기 동조 회로의 상기 적어도 하나의 값을 설정하기 위해 상기 제어기에 의해 사용되는 것인 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제6항에 있어서, 상기 무선 주파수 코일의 전류 공진 주파수를 결정하는 단계는, 상기 무선 주파수 코일이 최대 응답을 나타내는 상기 검출된 전자기 잡음의 스펙트럼에서 주파수를 식별하는 단계를 포함하는 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제5항에 있어서, 상기 B₀ 자석에 의해 생성된 원하는 라머 주파수 및/또는 원하는 B₀ 자기장 강도를 나타내는 정보는, 상기 무선 주파수 코일의 코일 커넥터로부터 수신되는 것인 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제5항에 있어서, 상기 B₀ 자석에 의해 생성된 원하는 라머 주파수 및/또는 원하는 B₀ 자기장 강도를 나타내는 정보는, 상기 자기 공명 이미징 시스템의 콘솔(console)로부터 수신되는 것인 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어기를 사용하는 단계는, 상기 무선 주파수 코일로 하여금 라머 주파수 부근에서 공진하게 하기 위하여 상기 동조 회로의 동조 엘리먼트의 적어도 하나의 값을 설정하도록 상기 제어기를 사용하는 단계를 포함하는 것인 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제1항에 있어서, 복수의 차동 측정들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 단계를 더 포함하는 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
제11항에 있어서, 상기 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 단계는,
공진 동조 엘리먼트의 상기 적어도 하나의 값을 초기 값으로 설정하는 단계와,
상기 공진 동조 엘리먼트가 상기 초기 값으로 설정될 때 제1 잡음 측정치를 수집하는 단계와,
상기 공진 동조 엘리먼트의 값을 새로운 값으로 설정하는 단계와,
상기 공진 동조 엘리먼트가 상기 새로운 값으로 설정될 때 제2 잡음 측정치를 수집하는 단계와,
적어도 부분적으로 상기 제1 잡음 측정치와 상기 제2 잡음 측정치의 비교에 기초하여 상기 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 단계
를 포함하는 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 방법.
자기 공명 이미징 시스템과 함께 사용하기 위한 무선 주파수 코일을 동조시키도록 구성된 동조 시스템에 있어서,
상기 무선 주파수 코일이 공진하는 주파수에 영향을 미치도록 구성된 적어도 하나의 동조 엘리먼트를 포함하는 동조 회로와,
상기 동조 시스템에 의해 결정된 상기 자기 공명 이미징 시스템의 라머 주파수 부근에서 상기 무선 주파수 코일로 하여금 공진하게 하기 위하여 상기 동조 엘리먼트에 대한 적어도 하나의 값을 설정하도록 구성된 제어기
를 포함하는 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 라모 주파수를 나타내는 정보는, 상기 자기 공명 이미징 시스템의 실제 라머 주파수를 추정함으로써 적어도 부분적으로 상기 동조 시스템에 의해 결정되는 것인 동조 시스템.
제14항에 있어서, 실제 라머 주파수를 추정하는 것은, 상기 무선 주파수 코일을 사용하여 샘플로부터 방출된 자기 공명 신호들을 측정하는 것을 포함하는 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 라머 주파수를 나타내는 정보는, 적어도 하나의 센서를 사용하여 상기 자기 공명 이미징 시스템에 의해 생성된 전류 B₀ 자기장 강도를 측정함으로써 적어도 부분적으로 상기 동조 시스템에 의해 결정되는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 라모 주파수를 나타내는 정보는, 상기 자기 공명 이미징 시스템의 B₀ 자석에 의해 생성된 원하는 라머 주파수 및/또는 원하는 B₀ 자기장 강도를 나타내는 정보를 수신함으로써 적어도 부분적으로 상기 동조 시스템에 의해 결정되는 것인 동조 시스템.
제17항에 있어서, 상기 B₀ 자석에 의해 생성된 원하는 라머 주파수 및/또는 원하는 B₀ 자기장 강도를 나타내는 정보는, 상기 무선 주파수 코일의 코일 커넥터로부터 수신되는 것인 동조 시스템.
제17항에 있어서, 상기 B₀ 자석에 의해 생성된 원하는 라머 주파수 및/또는 원하는 B₀ 자기장 강도를 나타내는 정보는, 상기 자기 공명 이미징 시스템의 콘솔로부터 수신되는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 자기 공명 이미징 시스템의 환경에서의 전자기 잡음을 검출하고 그리고 상기 검출된 전자기 잡음에 기초하여 상기 무선 주파수 코일의 전류 공진 주파수를 결정하기 위하여 상기 무선 주파수 코일을 제어하도록 구성되며, 상기 결정된 전류 공진 주파수는 상기 동조 엘리먼트의 적어도 하나의 값을 설정하기 위해 상기 제어기에 의해 사용되는 것인 동조 시스템.
제20항에 있어서, 상기 제어기는 상기 무선 주파수 코일이 최대 응답을 나타내는 상기 검출 된 전자기 잡음의 스펙트럼에서 주파수를 식별하도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 동조 회로는 평형(balanced) 동조 네트워크를 포함하는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 동조 엘리먼트는, 가변 커패시터를 포함하는 적어도 하나의 구성가능한 동조 엘리먼트를 포함하고, 상기 제어기는 적어도 하나의 구성가능한 동조 엘리먼트에 대한 적어도 하나의 값을 설정하도록 구성된 하나 이상의 모터를 구동하기 위하여 적어도 하나의 제어 명령어를 송신하도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제23항에 있어서, 상기 하나 이상의 모터는 하나 이상의 서보 스테퍼 모터를 포함하는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 동조 엘리먼트는, 고정 값 커패시터들의 스위치드(switched) 네트워크를 포함하고, 상기 스위치드 네트워크는 복수의 용량성 브랜치들을 포함하며, 상기 제어기는 공진 동조 엘리먼트에 대한 값을 설정하기 위하여 복수의 용량성 브랜치들의 각각에서의 스위치들의 상태를 제어하도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제25항에 있어서, 상기 스위치들 중 적어도 하나는 복수의 용량성 브랜치에 걸쳐있는 멀티 채널 스위치인 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 동조 엘리먼트는, 상기 동조 회로의 제1 입력과 상기 동조 회로의 제1 출력 사이에 배열된 제1 결합 동조 엘리먼트 및 상기 동조 회로의 제2 입력과 상기 동조 회로의 제2 출력 사이에 배열된 제2 결합 동조 엘리먼트를 포함하는 것인 동조 시스템.
제27항에 있어서, 상기 제1 결합 동조 엘리먼트 및/또는 상기 제2 결합 동조 엘리먼트는, 가변 커패시터를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 제1 결합 동조 엘리먼트 및/또는 상기 제2 결합 동조 엘리먼트에 대한 값을 설정하도록 구성된 하나 이상의 모터를 구동시키기 위하여 적어도 하나 제어 명령어를 송신하도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제27항에 있어서, 상기 제1 결합 동조 엘리먼트 및/또는 상기 제2 결합 동조 엘리먼트는 고정 값 커패시터들의 스위치드 네트워크를 포함하며, 상기 스위치드 네트워크는 복수의 용량성 브랜치들을 포함하고, 상기 제어기는 상기 제1 결합 동조 엘리먼트 및/또는 상기 제2 결합 동조 엘리먼트에 대한 값을 설정하기 위하여 상기 복수의 용량성 브랜치들의 각각에서의 스위치들의 상태를 제어하도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서,
상기 동조 회로의 제1 입력 및 상기 동조 회로의 제2 입력에 연결된 발룬(balun)과,
상기 발룬의 제1 입력에 연결된 전류 소스를 더 포함하는 동조 시스템.
제13항에 있어서, 적어도 하나의 동조 엘리먼트는, 상기 동조 회로의 제1 출력 및 제2 출력 양단에 배열되고, 상기 동조 시스템은 상기 동조 회로의 상기 제1 출력 및 제2 출력에 연결된 출력 커넥터를 더 포함하고, 상기 출력 커넥터는 상기 무선 주파수 코일의 코일 커넥터에 연결되도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제31항에 있어서, 상기 출력 커넥터는 3핀 미니 잭 커넥터를 포함하고, 상기 미니 잭 커넥터의 제1 핀은 상기 동조 회로의 제1 출력에 결합되고, 상기 미니 잭 커넥터의 제2 핀은 상기 동조 회로의 제2 출력에 결합되고, 상기 미니 잭 커넥터의 제3 핀은, 만일 존재하는 경우에, 상기 코일 커넥터의 평형 차폐 라인의 차폐물에 연결되도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 제어기와 연관되고 데이터 구조를 저장하도록 구성된 저장 디바이스를 더 포함하고, 상기 제어기는 또한, 상기 데이터 구조에 저장된 적어도 하나의 값에 적어도 부분적으로 기초하여 적어도 하나의 동조 엘리먼트의 적어도 하나의 값을 설정하도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제33항에 있어서, 상기 데이터 구조는, 상기 동조 회로의 적어도 하나의 동조 엘리먼트에 대한 커패시턴스 값과 라머 주파수 사이의 대응관계를 저장하도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제31항에 있어서, 적어도 하나의 Q-스포일링(spoiling) 회로를 더 포함하는 동조 시스템.
제35항에 있어서, 상기 Q-스포일링 회로는, 상기 동조 회로의 상기 제1 및 제2 출력과 직렬로 배열된 하나 이상의 저항을 포함하는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 적어도 하나의 동조 엘리먼트와 병렬로 배열된 고 임피던스 연산 증폭기를 더 포함하는 동조 시스템.
제13항에 있어서, 주파수 풀링(pulling)을 수행하도록 배열된 또 다른 동조 회로를 더 포함하는 동조 시스템.
제31항에 있어서, 튜너 네트워크의 제1 입력 및 튜너 네트워크의 제2 입력에 연결된 변압기를 더 포함하는 동조 시스템.
제39항에 있어서, 상기 변압기는 4 대 1 다운 변압기 또는 2 대 1 다운 변압기를 포함하는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 동조 회로의 입력 포트 전압 반사 계수(S11)를 측정하도록 구성된 방향성 결합기를 더 포함하는 동조 시스템.
제41항에 있어서, 상기 방향성 결합기는 상기 자기 공명 이미징 시스템의 무선 주파수 신호 체인 내의 송신 경로와 인라인으로 배열되는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 동조 회로 내의 무선 주파수 송신 전류를 제한하도록 구성된 퓨즈를 더 포함하는 동조 시스템.
제43항에 있어서, 상기 퓨즈는 상기 자기 공명 이미징 시스템의 송/수신 스위치 앞에 배열되는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 동조 회로는 상기 자기 공명 이미징 시스템과 함께 사용하기 위한 수신 전용 무선 주파수 코일을 동조시키도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제45항에 있어서, 적어도 하나의 동조 엘리먼트는, 고정 값 커패시터들의 스위치드 네트워크를 포함하며, 상기 스위치드 네트워크는 복수의 용량성 브랜치들을 포함하며, 상기 제어기는, 공진 동조 엘리먼트에 대한 값을 설정하기 위하여 상기 복수의 용량성 브랜치들의 각각에서의 스위치들의 상태를 제어하도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제46항에 있어서, 상기 스위치는 아날로그 멀티 채널 스위치들을 포함하는 것인 동조 시스템.
제46항에 있어서, 상기 스위치드 네트워크는 8개의 용량성 브랜치를 포함하는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 동조 회로는 상기 자기 공명 이미징 시스템과 함께 사용하기 위한 송/수신 무선 주파수 코일들을 동조시키도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 제어기는 또한, 복수의 차동 측정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 동조 회로에 부착된 상기 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제50항에 있어서, 상기 제어기는,
적어도 하나의 동조 엘리먼트의 적어도 하나의 값을 초기 값으로 설정하는 단계와,
상기 적어도 하나의 동조 엘리먼트가 상기 초기 값으로 설정될 때 제1 잡음 측정치를 수집하는 단계와,
적어도 하나의 동조 엘리먼트의 적어도 하나의 값을 새로운 값으로 설정하는 단계와,
상기 적어도 하나의 동조 엘리먼트가 상기 새로운 값으로 설정될 때 제2 잡음 측정치를 수집하는 단계와,
적어도 부분적으로 상기 제1 잡음 측정치와 상기 제2 잡음 측정치의 비교에 기초하여 상기 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키는 단계
에 의해 적어도 부분적으로 상기 무선 주파수 코일을 자동으로 동조시키도록 구성되는 것인 동조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은, 로우 필드 자기 공명 이미징 시스템인 것인 동조 시스템.
제52항에 있어서, 원하는 필드 강도는 대략 0.2T 이하 대략 0.1T 이상인 것인 동조 시스템.
제52항에 있어서, 원하는 필드 강도는 대략 0.1T 이하 대략 50mT 이상인 것인 동조 시스템.
제52항에 있어서, 원하는 필드 강도는 대략 50mT 이하 대략 20mT 이상인 것인 동조 시스템.
제52항에 있어서, 원하는 필드 강도는 대략 20mT 이하 대략 10mT 이상인 것인 동조 시스템.
자기 공명 이미징 시스템에 있어서,
B₀ 필드를 제공하도록 구성된 B₀ 자석과,
적어도 하나의 무선 주파수 코일과,
상기 적어도 하나의 무선 주파수 코일을 동조시키도록 구성된 동조 시스템
을 포함하고,
상기 동조 시스템은,
상기 무선 주파수 코일이 공진하는 주파수에 영향을 미치도록 구성된 적어도 하나의 동조 엘리먼트를 포함하는 동조 회로와,
상기 동조 시스템에 의해 결정된 상기 자기 공명 이미징 시스템의 라머 주파수 부근에서 상기 무선 주파수 코일로 하여금 공진하게 하기 위하여 상기 동조 엘리먼트에 대한 적어도 하나의 값을 설정하도록 구성된 제어기를 포함하는 것인 자기 공명 이미징 시스템.