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KR20220123319A - 단면 mri 시스템에서 체적 취득을 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

단면 mri 시스템에서 체적 취득을 위한 시스템들 및 방법들 Download PDF

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KR20220123319A
KR20220123319A KR1020227028906A KR20227028906A KR20220123319A KR 20220123319 A KR20220123319 A KR 20220123319A KR 1020227028906 A KR1020227028906 A KR 1020227028906A KR 20227028906 A KR20227028906 A KR 20227028906A KR 20220123319 A KR20220123319 A KR 20220123319A
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KR
South Korea
Prior art keywords
various embodiments
gradient
coil
magnetic resonance
pulses
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020227028906A
Other languages
English (en)
Inventor
뮬러 고메즈
Original Assignee
프로맥소 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프로맥소 인크. filed Critical 프로맥소 인크.
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Abstract

자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 자기 공명 이미징 시스템을 제공하는 단계 - 자기 공명 이미징 시스템은 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템, 및 하우징 - 하우징은 불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석, 라디오 주파수 송신 시스템, 및 단면 그라디언트 코일 세트를 포함함 - 을 포함함 - 를 제공한다. 방법은 또한 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 송신 시스템을 통해 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계; 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 수신 시스템을 통해 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계 - 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함함 -; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

단면 MRI 시스템에서 체적 취득을 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR VOLUMETRIC ACQUISITION IN A SINGLE-SIDED MRI SYSTEM}
본 명세서에 개시된 실시예들은 일반적으로 불균일 필드들에서 핵 자기 공명 스펙트럼들 및 자기 공명 이미지들을 효과적으로 수집하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
불균일 필드들에서 핵 자기 공명(nuclear magnetic resonance)(NMR) 스펙트럼들 및 자기 공명(magnetic resonance)(MR) 이미지들을 수집하기 위한 여러 방법들이 존재한다. 통상적으로, 필드의 불균일성은 피해야 할 골칫거리이다. 불균일 필드는 공간 정보의 소스가 되는 경우가 거의 없다. 불균일 필드들에서의 이미징을 위한 관련 방법들은 광대역폭 펄스들 및 멀티-슬라이스 여기(multi-slice excitation)의 사용을 포함한다. 그러나, 둘 다 불균일 영구 필드에서의 이미징 문제를 다룬다. 따라서, 불균일 필드들에서 NMR 스펙트럼들 및 MR 이미지들을 수집하기 위해서는 광대역폭 펄스들 및 멀티-슬라이스 여기를 사용하는 향상된 방법들을 필요로 한다.
WO 2018/106760 A(2018.06.14) US 2018/0356480 A(2018.12.13)
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 자기 공명 이미징 시스템을 제공하는 단계 - 자기 공명 이미징 시스템은 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템, 및 하우징 - 하우징은 불균일 영구 그라디언트 필드(inhomogeneous permanent gradient field)를 제공하기 위한 영구 자석, 라디오 주파수 송신 시스템, 및 단면 그라디언트 코일 세트(single-sided gradient coil set)를 포함함 - 을 포함함 - 를 포함한다. 방법은 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 송신 시스템을 통해 처프 펄스(chirped pulse)들의 시퀀스를 적용하는 단계; 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계; 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 수신 시스템을 통해 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계 - 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함함 -; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 이미징 시스템을 제공하는 단계 - 이미징 시스템은 라디오 주파수 수신 코일, 및 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석을 포함함 - 를 포함한다. 방법은 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계 - 멀티-슬라이스 여기는 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 다수의 슬라이스들 각각은 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 가짐 -; 영구 그라디언트 필드의 축에 수직인 2개의 직교 방향을 따라 위상 인코딩 필드를 적용하는 단계; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 취득하는 단계를 추가로 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 영구 그라디언트 자기장을 제공하는 단계; 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 동일한 광대역폭을 갖는 슬라이스 선택 그라디언트를 선택하는 단계; 영구 그라디언트 자기장의 축을 따라 멀티-슬라이스 여기 기술을 적용하는 단계; 영구 그라디언트 자기장에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 수신 코일을 통해 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템이 제공된다. 시스템은 타겟 대상에 근접하게 배치되도록 구성되는 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템을 포함한다. 수신 시스템은 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하기 위해 타겟 대상의 신호를 전달하도록 구성되고, 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함한다. 시스템은 하우징을 포함하고, 하우징은 불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석을 포함한다. 이미징 시스템은 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하도록 구성되고, 하우징은 처프 펄스들의 시퀀스를 전달하도록 구성되는 라디오 주파수 송신 시스템, 및 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 전달하도록 구성되는 단면 그라디언트 코일 세트를 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 하여금 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다. 방법은 자기 공명 이미징 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 시스템은 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템, 및 하우징을 포함한다. 하우징은 불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석, 라디오 주파수 송신 시스템, 및 단면 그라디언트 코일 세트를 포함한다. 방법은 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 송신 시스템을 통해 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계; 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 수신 시스템을 통해 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계 - 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함함 -; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 하여금 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다. 방법은 이미징 시스템을 제공하는 단계 - 이미징 시스템은 라디오 주파수 수신 코일, 및 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석을 포함함 - 를 포함한다. 방법은 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계 - 멀티-슬라이스 여기는 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 다수의 슬라이스들 각각은 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 가짐 -; 영구 그라디언트 필드의 축에 수직인 2개의 직교 방향을 따라 위상 인코딩 필드를 적용하는 단계; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 취득하는 단계를 추가로 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 하여금 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다. 방법은 영구 그라디언트 자기장을 제공하는 단계; 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 동일한 광대역폭을 갖는 슬라이스 선택 그라디언트를 선택하는 단계; 영구 그라디언트 자기장의 축을 따라 멀티-슬라이스 여기 기술을 적용하는 단계; 영구 그라디언트 자기장에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 수신 코일을 통해 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.
이들 및 다른 양태들 및 구현들이 이하에서 상세하게 논의된다. 전술한 정보 및 다음의 상세한 설명은 다양한 양태들 및 구현들의 예시적인 예들을 포함하고, 청구되는 양태들 및 구현들의 속성 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공한다. 도면들은 다양한 양태들 및 구현들에 대한 예시 및 추가 이해를 제공하고, 본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성한다.
첨부 도면들은 축척에 맞게 그려지도록 의도된 것이 아니다. 다양한 도면들에서 유사한 참조 번호들 및 명칭들은 유사한 요소들을 나타낸다. 명확성을 위해, 모든 도면에서 모든 컴포넌트에 라벨링이 되지는 않을 수도 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템의 개략도이다.
도 2a는 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템의 개략도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 자기 공명 이미징 시스템의 분해도를 예시한다.
도 2c는 다양한 실시예들에 따른 도 2a에 도시된 자기 공명 이미징 시스템의 개략적인 정면도이다.
도 2d는 다양한 실시예들에 따른 도 2a에 도시된 자기 공명 이미징 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치의 구현의 개략도이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치의 구현의 개략도이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템(500)의 개략적인 정면도이다.
도 6a는 다양한 실시예들에 따른 개별 코일 요소들을 포함하는 라디오 주파수 수신 코일(radio frequency receive coil)(RF-RX) 어레이의 예시적인 개략도이다.
도 6b는 다양한 실시예들에 따른 루프 코일 자기장에 대한 예시적인 계산들과 함께 루프 코일의 예시적인 예시이다.
도 6c는 본 명세서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 루프 코일의 반경의 함수로서 자기장을 예시하는 예시적인 X-Y 차트이다.
도 6d는 인체의 일부, 즉, 전립선 영역의 단면도이다.
도 7a는 다양한 실시예들에 따른 2차원 펄스 시퀀스에 대한 예시적인 개략적 펄스 시퀀스 다이어그램이다.
도 7b는 다양한 실시예들에 따른 3차원 펄스 시퀀스에 대한 예시적인 개략적 펄스 시퀀스 다이어그램이다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른 처프 펄스들 및 영구 슬라이스 선택 그라디언트를 갖는 시스템에 대한 개략적인 펄스 시퀀스 다이어그램이다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 펄스 시퀀스들을 예시한다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템에서의 이미징을 위한 예시적인 환자 포지션을 예시한다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른 예시적인 자기 공명 이미징 시스템의 개략도이다.
도 12는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 자기 공명 이미징 시스템의 개략도이다.
도 13은 다양한 실시예들에 따른 예시적인 자기 공명 이미징 시스템의 개략도이다.
도 14는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 자기 공명 이미징 시스템의 개략도이다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법에 대한 흐름도이다.
도 16은 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 다른 방법에 대한 흐름도이다.
도 17은 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 다른 방법에 대한 흐름도이다.
도 18은 다양한 실시예들에 따른 컴퓨터 시스템을 예시하는 블록도이다.
도면들은 반드시 축척에 맞게 그려지지는 않으며, 도면들 내의 객체들도 서로에 대한 관계에서 반드시 축척에 맞게 그려지지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 도면들은 본 명세서에서 개시되는 장치들, 시스템들 및 방법들의 다양한 실시예들에 대한 명확성과 이해를 제공하도록 의도되는 도시들이다. 가능하다면, 도면들 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호들이 사용되어 동일하거나 유사한 부분들을 지칭할 것이다. 더욱이, 도면들은 어떤 식으로든 본 교시들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
다양한 실시예들에 대한 다음의 설명은 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 어떤 식으로든 제한하거나 제약하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 교시들의 다른 실시예들, 특징들, 목적들 및 이점들은 상세한 설명 및 첨부 도면들, 그리고 청구범위로부터 명백할 것이다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
본 명세서에서 언급되는 모든 간행물들은 간행물에서 설명되고 본 개시내용과 관련하여 사용될 수 있는 디바이스들, 조성물들, 제형들 및 방법론들을 설명하고 개시하기 위한 목적으로 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "포함하다(comprise)", "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함하다(contain)", "포함한다(contains)", "포함하는(containing)", "갖는다(have)", "갖는(having)", "포함하다(include)", "포함한다(includes)" 및 "포함하는(including)" 및 그들의 변형들은 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 포괄형 또는 개방형이며, 추가의 인용되지 않은 첨가제들, 컴포넌트들, 정수들, 요소들 또는 방법 단계들을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특징들의 목록을 포함하는 프로세스, 방법, 시스템, 조성물, 키트 또는 장치는 반드시 해당 특징들에만 제한되지 않으며, 명시적으로 나열되지 않았거나 이러한 프로세스, 방법, 시스템, 조성물, 키트 또는 장치에 고유한 다른 특징들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 자기 공명 이미징 시스템을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 자기 공명 이미징 스캐너 또는 자기 공명 이미징 분광계를 포함하는 단면 자기 공명 이미징 시스템이다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 환자의 해부학적 부위를 이미징하는 데 필요한 자기장을 제공하기 위한 자석 어셈블리를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 자석 어셈블리 외부에 존재하는 관심 영역에서의 이미징을 위해 구성될 수 있다.
최신식 자기 공명 이미징 시스템들에 사용되는 통상적인 자석 공명 어셈블리들은, 예를 들어, 새장 코일 구성(birdcage coil configuration)을 포함한다. 통상적인 새장 구성은, 예를 들어, 하나 이상의 가로대(rung)에 의해 각각 전기적으로 연결되는 이미징 영역(즉, 환자가 존재하는 관심 영역)의 대향하는 측면들 상에 배치되는 2개의 큰 링을 포함할 수 있는 라디오 주파수 송신(transmission(transmit)) 코일을 포함한다. 코일이 환자를 둘러쌀수록 이미징 신호가 향상되기 때문에, 새장 코일은 통상적으로 이미징 영역, 즉 환자의 해부학적 타겟 부위가 존재하는 관심 영역 내에서 생성되는 신호가 충분히 균일하도록 환자를 포함하도록 구성된다. 환자의 편안함을 향상시키고 현재의 자기 공명 이미징 시스템들의 부담스러운 이동 제한들을 감소시키기 위해, 본 명세서에서 설명되는 개시내용은 일반적으로 단면 자기 공명 이미징 시스템 및 그 응용들을 포함하는 자기 공명 이미징 시스템에 관한 것이다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 개시된 단면 자기 공명 이미징 시스템은 양 측면으로부터 환자에 대한 액세스를 제공하면서 한 측면으로부터 환자를 이미징하도록 구성될 수 있다. 이것은 완전히 자석 어셈블리 및 자기 공명 이미징 시스템 외부에 존재하는 관심 영역에 자기장들을 투영하도록 구성되는 액세스 애퍼처(본 명세서에서, "애퍼처", "홀" 또는 "보어(bore)"라고도 지칭됨)를 포함하는 단면 자기 공명 이미징 시스템으로 인해 가능해진다. 본 명세서에서 설명되는 신규한 단면 구성은 현재의 최신 시스템들에서와 같이 전자기장 생성 재료들 및 이미징 시스템 컴포넌트들에 의해 완전히 둘러싸여 있지 않기 때문에, 자기 공명 이미징 시스템에 환자를 놓고/놓거나 이로부터 환자를 꺼내는 동안 불필요한 부담을 감소시키면서 환자 이동 시에 더 적은 제약을 제공한다. 본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예들에 따르면, 환자는 이미징 동안 환자의 측면 상의 자석 어셈블리의 배치에 의해 개시된 자기 공명 이미징 시스템에 갇힌 느낌을 받지 않을 것이다. 단면 또는 측면으로부터의 이미징을 가능하게 하는 구성은 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 개시된 시스템 컴포넌트에 의해 가능하게 된다.
시스템 실시예들
다양한 실시예들에 따르면, 개시된 자기 공명 이미징 시스템의 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 컴포넌트들 및 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들이 본 명세서에서 개시된다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템이 본 명세서에서 개시된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 하우징을 포함하고, 하우징은 전면, 정자기장을 제공하기 위한 영구 자석, 영구 자석 어셈블리 내의 액세스 애퍼처(본 명세서에서, "애퍼처", "홀" 또는 "보어"라고도 지칭됨), 라디오 주파수 송신 코일, 및 단면 그라디언트 코일 세트를 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일 및 단면 그라디언트 코일 세트는 전면에 근접하게 포지셔닝된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 전자석, 라디오 주파수 수신 코일, 및 전원을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전원은 라디오 주파수 송신 코일, 단면 그라디언트 코일 세트 또는 전자석 중 적어도 하나를 통해 전류를 흐르게 하여 관심 영역에 전자기장을 발생시키도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 전면 외부에 존재한다.
다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일 및 단면 그라디언트 코일 세트는 전면 상에 위치된다. 다양한 실시예들에 따르면, 전면은 오목한 표면이다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석은 영구 자석의 중심을 관통하는 애퍼처를 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석의 정자기장은 1 mT 내지 1 T의 범위이다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석의 정자기장은 10 mT 내지 195 mT의 범위이다.
다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일은 하나 이상의 커패시터 및/또는 하나 이상의 가로대를 통해 연결되는 제1 링 및 제2 링을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일은 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다. 다양한 실시예들에 따르면, 단면 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다. 다양한 실시예들에 따르면, 단면 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 자기장 그라디언트(magnetic field gradient)를 투영하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 단면 그라디언트 코일 세트는 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함하고, 제1 포지션과 제2 포지션은 단면 그라디언트 코일 세트의 중심 영역에 대해 서로 대향하여 위치된다. 다양한 실시예들에 따르면, 단면 그라디언트 코일 세트는 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자석은 관심 영역 내에서 영구 자석의 정자기장을 변경하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자석은 10 mT 내지 1 T의 자기장 강도를 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 수신 코일은 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일이다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일(figure-8 coil) 구성 또는 버터플라이 코일(butterfly coil) 구성 중 하나이고, 코일은 관심 영역보다 작다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일 및 단면 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 대해 동심(concentric)이다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 전면의 중심 영역에 대해 포지셔닝되는 개구를 갖는 보어를 포함하는 단면 자기 공명 이미징 시스템이다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템이 본 명세서에서 개시된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 하우징을 포함하고, 하우징은 오목한 전면, 정자기장을 제공하기 위한 영구 자석, 라디오 주파수 송신 코일 및 적어도 하나의 그라디언트 코일 세트를 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일 및 적어도 하나의 그라디언트 코일 세트는 오목한 전면에 근접하게 포지셔닝된다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일 및 적어도 하나의 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 전자기장을 발생시키도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 오목한 전면 외부에 존재한다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 관심 영역에서 신호를 검출하기 위한 라디오 주파수 수신 코일을 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일 및 단면 그라디언트 코일 세트는 오목한 전면 상에 위치된다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석의 정자기장은 1 mT 내지 1 T의 범위이다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석의 정자기장은 10 mT 내지 195 mT의 범위이다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일은 하나 이상의 커패시터 및/또는 하나 이상의 가로대를 통해 연결되는 제1 링 및 제2 링을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일은 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고, 단면이고, 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 그라디언트 코일 세트는 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함하고, 제1 포지션과 제2 포지션은 적어도 하나의 그라디언트 코일 세트의 중심 영역에 대해 서로 대향하여 위치된다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 그라디언트 코일 세트는 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석은 영구 자석의 중심을 관통하는 애퍼처를 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 관심 영역 내에서 영구 자석의 정자기장을 변경하도록 구성되는 전자석을 추가로 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자석은 10 mT 내지 1 T의 자기장 강도를 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 수신 코일은 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일이다. 다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 코일은 관심 영역보다 작다.
다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 코일 및 적어도 하나의 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 대해 동심이다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 자기 공명 이미징 스캐너 또는 자기 공명 이미징 분광계를 포함하는 단면 자기 공명 이미징 시스템이다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템(100)의 개략도이다. 시스템(100)은 하우징(120)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(120)은 영구 자석(130), 라디오 주파수 송신 코일(140), 그라디언트 코일 세트(150), 임의적인 전자석(160), 라디오 주파수 수신 코일(170) 및 전원(180)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템(100)은, 예를 들어, 마이크로-전자-기계 시스템(micro-electro-mechanical system)(MEMS) 스위치, 솔리드 스테이트 릴레이 또는 기계식 릴레이를 포함하여 버랙터, PIN 다이오드, 커패시터 또는 스위치와 같되, 이에 제한되지 않는 다양한 전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 위에 나열된 다양한 전자 컴포넌트들은 라디오 주파수 송신 코일(140)과 함께 구성될 수 있다.
도 2a는 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템(200)의 개략도이다. 도 2b는 자기 공명 이미징 시스템(200)의 분해도를 예시한다. 도 2c는 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템(200)의 개략적인 정면도이다. 도 2d는 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템(200)의 개략적인 측면도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 자기 공명 이미징 시스템(200)은 하우징(220)을 포함한다. 하우징(220)은 전면(225)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전면(225)은 오목한 전면일 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전면(225)은 리세스된 전면일 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 하우징(220)은 영구 자석(230), 라디오 주파수 송신 코일(240), 그라디언트 코일 세트(250), 임의적인 전자석(260) 및 라디오 주파수 수신 코일(270)을 포함한다. 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 영구 자석(230)은 어레이 구성으로 배치되는 복수의 자석들을 포함할 수 있다. 영구 자석(230)의 복수의 자석들은 도 2c의 정면도에 도시된 바와 같이 전체 표면을 덮도록 예시되어 있고, 도 2d의 측면도에 도시된 바와 같이 수평 방향의 막대들로서 예시되어 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 주 영구 자석은 시스템의 다수의 측면들로부터 환자에 액세스하기 위한 액세스 애퍼처(235)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
영구 자석
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 영구 자석을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석(230)은 관심 영역(290)(본 명세서에서, "주어진 시야"로도 지칭됨)에 정자기장을 제공한다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석(230)은 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이 병렬 구성의 복수의 원통형 영구 자석들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석(230)은, 예를 들어, Nd-기반 자성 재료들 등과 같은 희토류 기반 자성 재료들을 포함하되, 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 자성 재료들을 포함할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 주 영구 자석은 시스템의 다수의 측면들로부터 환자에 액세스하기 위한 액세스 애퍼처(235)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석(230)의 정자기장은 주어진 시야에 대해 약 50 mT 내지 약 60 mT, 약 45 mT 내지 약 65 mT, 약 40 mT 내지 약 70 mT, 약 35 mT 내지 약 75 mT, 약 30 mT 내지 약 80 mT, 약 25 mT 내지 약 85 mT, 약 20 mT 내지 약 90 mT, 약 15 mT 내지 약 95 mT, 및 약 10 mT 내지 약 100 mT로 변할 수 있다. 자기장은 또한 약 10 mT 내지 약 15 mT, 약 15 mT 내지 약 20 mT, 약 20 mT 내지 약 25 mT, 약 25 mT 내지 약 30 mT, 약 30 mT 내지 약 35 mT, 약 35 mT 내지 약 40 mT, 약 40 mT 내지 약 45 mT, 약 45 mT 내지 약 50 mT, 약 50 mT 내지 약 55 mT, 약 55 mT 내지 약 60 mT, 약 60 mT 내지 약 65 mT, 약 65 mT 내지 약 70 mT, 약 70 mT 내지 약 75 mT, 약 75 mT 내지 약 80 mT, 약 80 mT 내지 약 85 mT, 약 85 mT 내지 약 90 mT, 약 90 mT 내지 약 95 mT, 및 약 95 mT 내지 약 100 mT로 변할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석(230)의 정자기장은 약 1 mT 내지 약 1 T, 약 10 mT 내지 약 195 mT, 약 15 mT 내지 약 900 mT, 약 20 mT 내지 약 800 mT, 약 25 mT 내지 약 700 mT, 약 30 mT 내지 약 600 mT, 약 35 mT 내지 약 500 mT, 약 40 mT 내지 약 400 mT, 약 45 mT 내지 약 300 mT, 약 50 mT 내지 약 200 mT, 약 50 mT 내지 약 100 mT, 약 45 mT 내지 약 100 mT, 약 40 mT 내지 약 100 mT, 약 35 mT 내지 약 100 mT, 약 30 mT 내지 약 100 mT, 약 25 mT 내지 약 100 mT, 약 20 mT 내지 약 100 mT, 및 약 15 mT 내지 약 100 mT로 변할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석(230)은 그 중심에 보어(235)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 자석(230)은 보어를 포함하지 않을 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 보어(235)는 1 인치 내지 20 인치의 직경을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 보어(235)는 1 인치 내지 4 인치, 4 인치 내지 8 인치, 및 10 인치 내지 20 인치의 직경을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 주어진 시야는 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 구형 또는 원통형 시야일 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 구형 시야는 직경이 2 인치 내지 20 인치일 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 구형 시야는 1 인치 내지 4 인치, 4 인치 내지 8 인치, 및 10 인치 내지 20 인치의 직경을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 원통형 시야는 길이가 대략 2 인치 내지 20 인치이다. 다양한 실시예들에 따르면, 원통형 시야는 1 인치 내지 4 인치, 4 인치 내지 8 인치, 및 10 인치 내지 20 인치의 길이를 가질 수 있다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
라디오 주파수 송신 코일
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 또한 라디오 주파수 송신 코일을 포함할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치(300)의 구현의 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 장치(300)는 라디오 주파수 송신 코일(320)을 포함하며, 이는 RF 전력을 코일(320)로부터 바깥쪽으로 투영한다. 코일(320)은 하나 이상의 가로대(326)에 의해 연결되는 2개의 링(322 및 324)을 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 코일(320)은 또한 전원(350a) 및/또는 전원(350b)(본 명세서에서, "전원(350)"으로 집합적으로 지칭됨)에 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 전원들(350a 및 350b)은 전력 입력 및/또는 신호 입력을 위해 구성될 수 있고, 일반적으로 코일 입력으로서 지칭될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전원(350a 및/또는 350b)은 하나 이상의 가로대(326)에 전기 접점들(352 및 354)을 부착함으로써 전기 접점들(352a 및/또는 352b)(본 명세서에서, 집합적으로 "전기 접점(352)"으로 지칭됨), 및 전기 접점들(354a 및/또는 354b)(본 명세서에서, 집합적으로 전기 접점(354b)"으로 지칭됨)을 통해 접점을 제공하도록 구성된다. 코일(320)은 시야(340) 내에서 균일한 RF 필드를 투영하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시야(340)는 환자가 존재하는 자기 공명 이미징을 위한 관심 영역(즉, 이미징 영역)이다. 환자가 코일(320)로부터 떨어진 시야(340)에 존재하기 때문에, 장치(300)는 단면 자기 공명 이미징 시스템에서 사용하기에 적절하다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은, 예를 들어, 구적 여기(quadrature excitation)를 통해 서로 90도 위상차가 있는 2개의 신호에 의해 전력이 공급될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 축을 따라 동축으로 포지셔닝되지만 서로 떨어져 있는 거리에 포지셔닝되는 링(322) 및 링(324)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322)과 링(324)은 약 0.1m 내지 약 10 m 범위의 거리만큼 분리된다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322)과 링(324)은 약 0.2 m 내지 약 5 m, 약 0.3 m 내지 약 2 m, 약 0.2 m 내지 약 1 m, 약 0.1 m 내지 약 0.8 m, 또는 약 0.1 m 내지 약 1 m 범위의 거리만큼 분리된다(이들 사이의 임의의 분리 거리 포함). 다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 동축은 아니지만 동일한 방향을 따라 포지셔닝되고 약 0.2 m 내지 약 5 m 범위의 거리에서 분리되는 링(322) 및 링(324)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322)과 링(324)은 또한 서로에 대해 기울어질 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 경사각은 1도 내지 90도, 1도 내지 5도, 5도 내지 10도, 10도 내지 25도, 25도 내지 45도, 및 45도 내지 90도일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 링(322) 및 링(324)은 동일한 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322) 및 링(324)은 상이한 직경들을 가지며, 링(322)은 도 3에 도시된 바와 같이 링(324)보다 큰 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322) 및 링(324)은 상이한 직경들을 가지며, 링(322)은 링(324)보다 작은 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)의 링(322) 및 링(324)은 시야(340)에 시야(340) 내에서 균일한 RF 전력 프로파일을 포함하는 이미징 영역을 생성하도록 구성되며, 시야는 RF-TX 코일 내의 중심에 있지 않고 대신 코일 자체로부터 공간상 바깥쪽으로 투영된다.
다양한 실시예들에 따르면, 링(322)은 약 10 ㎛ 내지 약 10 m의 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322)은 약 0.001 m 내지 약 9 m, 약 0.01 m 내지 약 8 m, 약 0.03m 내지 약 6 m, 약 0.05 m 내지 약 5 m, 약 0.1m 내지 약 3 m, 약 0.2m 내지 약 2 m, 약 0.3m 내지 약 1.5 m, 약 0.5 m 내지 약 1 m, 또는 약 0.01 m 내지 약 3 m의 직경을 갖는다(이들 사이의 임의의 직경 포함).
다양한 실시예들에 따르면, 링(324)은 약 10 ㎛ 내지 약 10 m의 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(324)은 약 0.001 m 내지 약 9 m, 약 0.01 m 내지 약 8 m, 약 0.03 m 내지 약 6 m, 약 0.05 m 내지 약 5 m, 약 0.1 m 내지 약 3 m, 약 0.2 m 내지 약 2 m, 약 0.3 m 내지 약 1.5 m, 약 0.5 m 내지 약 1 m, 또는 약 0.01 m 내지 약 3 m의 직경을 갖는다(이들 사이의 임의의 직경 포함).
다양한 실시예들에 따르면, 링(322)과 링(324)은 도 3에 도시된 바와 같이 하나 이상의 가로대(326)에 의해 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 가로대(326)는 링(322 및 324)에 연결되어 단일 전기 회로 루프(또는 단일 전류 루프)를 형성한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 하나 이상의 가로대(326)의 일 단부는 전원(350)의 전기 접점(352)에 연결되고 하나 이상의 가로대(326)의 다른 단부는 전기 접점(354)에 연결되어, 코일(320)이 전기 회로를 완성한다.
다양한 실시예들에 따르면, 링(322)은 불연속 링이고, 전기 접점(352)과 전기 접점(354)은 전원(350)에 의해 전력이 공급되는 전기 회로를 형성하기 위해 링(322)의 2개의 대향하는 단부에 전기적으로 연결될 수 있다. 유사하게, 다양한 실시예들에 따르면, 링(324)은 불연속 링이고, 전기 접점(352)과 전기 접점(354)은 전원(350)에 의해 전력이 공급되는 전기 회로를 형성하기 위해 링(324)의 2개의 대향하는 단부에 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 링들(322 및 324)은 원형이 아니며, 대신 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 사다리꼴인 단면, 또는 폐루프를 갖는 임의의 형상 또는 형태를 가질 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 링들(322 및 324)은 2개의 상이한 축 평면에서 변하는 단면들을 가질 수 있으며, 1차 축은 원이고 2차 축은 사인파 형상 또는 일부 다른 기하학적 형상을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 2개 초과의 링(322 및 324)을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 모든 링들에 걸쳐 이들을 연결하는 가로대들에 의해 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 2개 초과의 링(322 및 324)을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 링들 사이의 연결 지점들을 교대하는 가로대들에 의해 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322)은 액세스를 위한 물리적 애퍼처를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322)은 물리적 애퍼처가 없는 솔리드 시트일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 약 1 μT 내지 약 10 mT의 전자기장(본 명세서에서, "자기장"이라고도 지칭됨) 강도를 발생시킨다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 약 10 μT 내지 약 5 mT, 약 50 μT 내지 약 1 mT, 또는 약 100 μT 내지 약 1 mT의 자기장 강도를 발생시킬 수 있다(이들 사이의 임의의 자기장 강도 포함).
다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 약 1 kHz 내지 약 2 GHz의 라디오 주파수에서 펄스화되는 전자기장을 발생시킨다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 약 1 kHz 내지 약 1 GHz, 약 10 kHz 내지 약 800 MHz, 약 50 kHz 내지 약 300 MHz, 약 100 kHz 내지 약 100 MHz, 약 10 kHz 내지 약 10 MHz, 약 10 kHz 내지 약 5 MHz, 약 1 kHz 내지 약 2 MHz, 약 50 kHz 내지 약 150 kHz, 약 80 kHz 내지 약 120 kHz, 약 800 kHz 내지 약 1.2 MHz, 약 100 kHz 내지 약 10 MHz, 또는 약 1 MHz 내지 약 5 MHz의 라디오 주파수(이들 사이의 임의의 주파수들 포함)에서 펄스화되는 자기장을 발생시킨다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322), 링(324) 및 하나 이상의 가로대(326)는 서로에 대해 비-평면형이다. 달리 말하면, 링(322), 링(324) 및 하나 이상의 가로대(326)는 환자가 존재하는 관심 영역을 둘러싸는 3차원 구조체를 형성한다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322)은 도 3에 도시된 바와 같이 링(324)보다 관심 영역에 더 가깝다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 약 0.1 m 내지 약 1 m의 사이즈를 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 링(322)의 직경보다 작다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 도 3에 도시된 바와 같이 링(324)의 직경 및 링(322)의 직경 모두보다 작다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 링(322)의 직경보다 작고 링(324)의 직경보다 큰 사이즈를 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 링(322), 링(324), 또는 가로대들(326)은 동일한 재료를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322), 링(324) 또는 가로대들(326)은 상이한 재료들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322), 링(324) 또는 가로대들(326)은 중공 튜브(hollow tube)들 또는 솔리드 튜브(solid tube)들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 중공 튜브들 또는 솔리드 튜브들은 공기 또는 유체 냉각을 위해 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322) 또는 링(324) 또는 가로대들(326) 각각은 하나 이상의 전기 전도성 권선을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 권선들은 리츠 와이어(litz wire)들 또는 임의의 전기 전도성 와이어들을 포함한다. 이러한 추가 권선들은 원하는 주파수에서 권선들의 저항을 낮춤으로써 성능을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322), 링(324) 또는 가로대들(326)은 구리, 알루미늄, 은, 은 페이스트, 또는 금속, 합금들 또는 초전도 금속, 합금들 또는 비-금속을 포함한 임의의 고전력 전도성 재료를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 링(322), 링(324) 또는 가로대들(326)은 메타물질(metamaterial)들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 링(322), 링(324) 또는 가로대들(326)은 구조체의 온도를 특정 설정으로 유지하도록 설계되는 별도의 전기 비-전도성 열 제어 채널들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 열 제어 채널들은 전기 전도성 재료들로 만들어지고, 전류를 운반하기 위해 통합될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 자기장을 튜닝하기 위한 하나 이상의 전자 컴포넌트를 포함한다. 하나 이상의 전자 컴포넌트는 마이크로-전자-기계 시스템(MEMS) 스위치, 솔리드 스테이트 릴레이 또는 기계식 릴레이를 포함하여 버랙터, PIN 다이오드, 커패시터 또는 스위치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일은 전기 회로를 따라 하나 이상의 전자 컴포넌트 중 임의의 것을 포함하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 컴포넌트는 전기를 능동적으로 전도하지 않는 뮤 금속(mu metal)들, 유전체들, 자성 또는 금속 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 코일을 튜닝할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 튜닝에 사용되는 하나 이상의 전자 컴포넌트는 유전체들, 전도성 금속들, 메타물질들 또는 자성 금속들 중 적어도 하나를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장을 튜닝하는 것은 전류를 변경하는 것 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 위치들을 변경함으로써 변경하는 것을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일은 저항을 감소시키고 효율을 향상시키기 위해 극저온으로(cryogenically) 냉각된다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 링 및 제2 링은 복수의 권선들 또는 리츠 와이어들을 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 시야에 걸쳐 자기장 그라디언트를 갖는 자기 공명 이미징 시스템을 위해 구성된다. 필드 그라디언트는 추가 전자기 그라디언트를 사용하지 않고도 시야의 슬라이스들의 이미징을 허용한다. 본 명세서에서 개시되는 바와 같이, 코일은 각각 그들 자신의 대역폭을 갖는 다수의 중심 주파수들을 결합함으로써 큰 대역폭을 발생시키도록 구성될 수 있다. 그들 각각의 대역폭들을 갖는 이들 다수의 중심 주파수들을 중첩시킴으로써, 코일(320)은 약 1 kHz 내지 약 2 GHz의 원하는 주파수 범위에 걸쳐 큰 대역폭을 효과적으로 발생시킬 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일(320)은 약 10 kHz 내지 약 800 MHz, 약 50 kHz 내지 약 300 MHz, 약 100 kHz 내지 약 100 MHz, 약 10 kHz 내지 약 10 MHz, 약 10 kHz 내지 약 5 MHz, 약 1 kHz 내지 약 2 MHz, 약 50 kHz 내지 약 150 kHz, 약 80 kHz 내지 약 120 kHz, 약 800 kHz 내지 약 1.2 MHz, 약 100 kHz 내지 약 10 MHz, 또는 약 1 MHz 내지 약 5 MHz의 라디오 주파수(이들 사이의 임의의 주파수들 포함)에서 펄스화되는 자기장을 발생시킨다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
그라디언트 코일 세트
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 또한 그라디언트 코일 세트를 포함할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치(400)의 구현의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 장치(400)는 그라디언트 코일 세트(420)(본 명세서에서, 단면 그라디언트 코일 세트(420)로도 지칭됨)를 포함하며, 이는 그라디언트 자기장을 시야(430) 내에서 코일 세트(420) 바깥쪽으로 투영하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시야(430)는 환자가 존재하는 자기 공명 이미징을 위한 관심 영역(즉, 이미징 영역)이다. 환자가 코일 세트(420)로부터 떨어진 시야(430)에 존재하기 때문에, 장치(400)는 단면 MRI 시스템에서 사용하기에 적절하다.
도면에 도시된 바와 같이, 코일 세트(420)는 나선형 코일들(440a, 440b, 440c 및 440d)의 다양한 세트들(집합적으로, "나선형 코일들(440)"로 지칭됨)에 다양한 사이즈의 나선형 코일들을 포함한다. 나선형 코일들(440)의 각각의 세트는 적어도 하나의 나선형 코일을 포함하고, 도 4는 3개의 나선형 코일을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)의 각각의 나선형 코일은 그 중심에 전기 접점을 갖고 나선형 코일의 바깥쪽 가장자리 상에 전기 접점 출력을 가져, 중심으로부터 바깥쪽 가장자리로 나선형으로 뻗어나오는 전기 전도성 재료의 단일 주행 루프를 형성하며, 그 반대도 가능하다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)의 각각의 나선형 코일은 나선형 코일의 제1 포지션에 있는 제1 전기 접점 및 나선형 코일의 제2 포지션에 있는 제2 전기 접점을 가져, 제1 포지션으로부터 제2 포지션으로 전기 전도성 재료의 단일 주행 루프를 형성하며, 그 반대도 가능하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 코일 세트(420)는 또한 그것의 중심에 애퍼처(425)를 포함하며, 여기서 나선형 코일들(440)은 애퍼처(425) 주위에 배치된다. 애퍼처(425) 자체는 자성 재료(magnetic material)를 발생시키기 위해 그 내부에 어떠한 코일 재료도 포함하지 않는다. 코일 세트(420)는 또한 나선형 코일들(440)이 배치될 수 있는 코일 세트(420)의 바깥쪽 가장자리 상에 개구(427)를 포함한다. 달리 말하면, 애퍼처(425) 및 개구(427)는 나선형 코일들(440)이 배치될 수 있는 코일 세트(420)의 경계들을 정의한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(420)는 중심에 홀이 있는 보울 형상(bowl shape)을 형성한다.
다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 애퍼처(425)를 가로질러 형성된다. 예를 들어, 나선형 코일들(440a)은 애퍼처(425)에 대해 나선형 코일들(440c)의 맞은 편에 배치된다. 유사하게, 나선형 코일들(440b)은 애퍼처(425)에 대해 나선형 코일들(440d)의 맞은 편에 배치된다. 다양한 실시예들에 따르면, 도 4에 도시된 코일 세트(420)의 나선형 코일들(440)은 시야(430) 내의 자기 그라디언트 필드에 공간 인코딩을 생성하도록 구성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 코일 세트(420)는 또한 나선형 코일들(440) 중 하나 이상에 전기 접점들(452 및 454)을 부착함으로써 전기 접점들(452 및 454)을 통해 전원(450)에 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 전기 접점(452)은 나선형 코일들(440) 중 하나에 연결되고, 이는 이어서 다른 나선형 코일들(440)에 직렬 및/또는 병렬로 연결되고, 하나의 다른 나선형 코일(440)이 전기 접점(454)에 연결되어, 전류 루프를 형성한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 모두 전기적으로 직렬로 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 모두 전기적으로 병렬로 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440) 중 일부는 전기적으로 직렬로 연결되고, 다른 나선형 코일들(440)은 전기적으로 병렬로 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440a)은 전기적으로 직렬로 연결되고, 나선형 코일들(440b)은 전기적으로 병렬로 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440c)은 전기적으로 직렬로 연결되고, 나선형 코일들(440d)은 전기적으로 병렬로 연결된다. 나선형 코일들(440)의 각각의 나선형 코일 또는 나선형 코일들(440)의 각각의 세트 사이의 전기적 연결들은 시야(430)에 자기장을 발생시키기 위해 필요에 따라 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(420)는 도 4에 도시된 바와 같이 펼쳐진 나선형 코일들(440)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440a, 440b, 440c 및 440d)의 세트들 각각은 각각의 나선형 코일들의 세트가 90°의 각도만큼 다른 세트와 이격되어 설정되도록 애퍼처(425)부터 개구(427)까지 일렬로 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 440a와 440b는 서로 45°로 설정되고, 440c와 440d는 서로 45°로 설정되는 반면, 440c는 다른 측면의 440b에 대해 135°로 설정되고, 440d는 다른 측면의 440a에 대해 135°로 설정된다. 본질적으로, 나선형 코일들(440)의 세트들 중 임의의 것은 임의의 "n"개의 나선형 코일들(440)의 세트들에 대해 임의의 배열로 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 동일한 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440a, 440b, 440c 및 440d)의 세트들 각각은 동일한 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 상이한 직경들을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440a, 440b, 440c 및 440d)의 세트들 각각은 상이한 직경들을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440a, 440b, 440c 및 440d)의 세트들 각각의 나선형 코일들은 상이한 직경들을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 440a와 440b는 동일한 제1 직경을 갖고, 440c와 440d는 동일한 제2 직경을 갖지만, 제1 직경과 제2 직경은 동일하지 않다.
다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)의 각각의 나선형 코일은 약 10 ㎛ 내지 약 10 m의 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)의 각각의 나선형 코일은 약 0.001 m 내지 약 9 m, 약 0.005 m 내지 약 8 m, 약 0.01 m 내지 약 6 m, 약 0.05 m 내지 약 5 m, 약 0.1 m 내지 약 3 m, 약 0.2 m 내지 약 2 m, 약 0.3 m 내지 약 1.5 m, 약 0.5 m 내지 약 1 m, 또는 약 0.01 m 내지 약 3 m의 직경을 갖는다(이들 사이의 임의의 직경 포함).
다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 단일 전기 회로 루프(또는 단일 전류 루프)를 형성하도록 연결된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 나선형 코일들(440)의 하나의 나선형 코일은 전원(450)의 전기 접점(452)에 연결되고, 다른 나선형 코일은 전기 접점(454)에 연결되어, 나선형 코일들(440)이 전기 회로를 완성한다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(420)는 약 1 μT 내지 약 10 T의 전자기장 강도(본 명세서에서, "전자기장 그라디언트" 또는 "그라디언트 자기장"으로도 지칭됨)를 발생시킨다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(420)는 약 100 μT 내지 약 1 T, 약 1 mT 내지 약 500 mT, 또는 약 10 mT 내지 약 100 mT의 전자기장 강도를 발생시킬 수 있다(이들 사이의 임의의 자기장 강도 포함). 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(420)는 약 1 μT, 약 10 μT, 약 100 μT, 약 1 mT, 약 5 mT, 약 10 mT, 약 20 mT, 약 50 mT, 약 100 mT, 또는 약 500 mT보다 큰 전자기장 강도를 발생시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(420)는 약 100 ㎲ 미만의 상승-시간을 갖는 레이트로 펄스화되는 전자기장을 발생시킨다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(420)는 약 1 ㎲, 약 5 ㎲, 약 10 ㎲, 약 20 ㎲, 약 30 ㎲, 약 40 ㎲, 약 50 ㎲, 약 100 ㎲, 약 200 ㎲, 약 500 ㎲, 약 1 ms, 약 2 ms, 약 5 ms, 또는 약 10 ms 미만의 상승-시간을 갖는 레이트로 펄스화되는 전자기장을 발생시킨다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(420)는 시야(430)에서 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 서로에 대해 비-평면형이다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440a, 440b, 440c 및 440d)의 세트들은 서로에 대해 비-평면형이다. 달리 말하면, 나선형 코일들(440) 및 나선형 코일들(440a, 440b, 440c 및 440d)의 세트들 각각은 환자가 존재하는 시야(430)에서 관심 영역을 둘러싸는 3차원 구조체를 형성한다.
다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 동일한 재료를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 상이한 재료들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 세트(440a)의 나선형 코일들은 동일한 제1 재료를 포함하고, 세트(440b)의 나선형 코일들은 동일한 제2 재료를 포함하고, 세트(440c)의 나선형 코일들은 동일한 제3 재료를 포함하고, 세트(440d)의 나선형 코일들은 동일한 제4 재료를 포함하지만, 제1, 제2, 제3 및 제4 재료들은 상이한 재료들이다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 재료들은 동일한 재료이지만, 해당 동일한 재료는 제3 및 제4 재료들과 상이하며, 제3 및 제4 재료들은 동일하다. 본질적으로, 나선형 코일들(440) 중 임의의 것은 코일 세트(420)의 구성에 따라 동일한 재료 또는 상이한 재료들일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 중공 튜브들 또는 솔리드 튜브들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 하나 이상의 권선을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 권선들은 리츠 와이어들 또는 임의의 전기 전도성 와이어들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 구리, 알루미늄, 은, 은 페이스트, 또는 금속, 합금들 또는 초전도 금속, 합금들 또는 비-금속을 포함한 임의의 고전력 전도성 재료를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(440)은 메타물질들을 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(420)는 자기장을 튜닝하기 위한 하나 이상의 전자 컴포넌트를 포함한다. 하나 이상의 전자 컴포넌트는 마이크로-전자-기계 시스템(MEMS) 스위치를 포함하여 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이 또는 스위치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일은 전기 회로를 따라 하나 이상의 전자 컴포넌트 중 임의의 것을 포함하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 컴포넌트는 전기를 능동적으로 전도하지 않는 뮤 금속들, 유전체들, 자기 또는 금속 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 코일을 튜닝할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 튜닝에 사용되는 하나 이상의 전자 컴포넌트는 전도성 금속들, 메타물질들 또는 자성 금속들 중 적어도 하나를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장을 튜닝하는 것은 전류를 변경하는 것 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 위치들을 변경함으로써 변경하는 것을 포함한다. 일부 구현들에서, 코일은 저항을 감소시키고 효율을 향상시키기 위해 극저온으로 냉각된다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
전자석
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 또한 전자석을 포함할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템(500)의 개략적인 정면도이다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템(500)은, 예를 들어, 본 명세서에 개시된 바와 같이 자기 공명 이미징 스캐너 또는 자기 공명 이미징 분광계를 포함하는 단면 자기 공명 이미징 시스템을 포함하는 임의의 자기 공명 이미징 시스템일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 시스템(500)은, 예를 들어, 자석들, 전자석들, 라디오 주파수 필드들을 생성하기 위한 코일들, 예를 들어, 시스템(500)의 제어, 전력 공급 및/또는 모니터링을 위하지만 이에 제한되지 않는 다양한 전자 컴포넌트들을 포함하되, 이에 제한되지 않는 다양한 컴포넌트들을 수용할 수 있는 하우징(520)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 하우징(520)은 하우징(520) 내에, 예를 들어, 영구 자석(230), 라디오 주파수 송신 코일(240) 및/또는 그라디언트 코일 세트(250)를 수용할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템(500)은 또한 그 중심에 보어(535)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(520)은 또한 시스템(500)의 전면(525)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전면(525)은 만곡되거나, 평평하거나, 오목하거나, 볼록하거나, 다르게는 직선 또는 곡선형 표면을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템(500)은 시야(530)에 관심 영역을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 시스템(500)은 시스템(500)의 전면(525)에 근접하게 배치되는 전자석(560)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자석(560)은 시스템(500)의 전방 측면 상에서 전면(525)의 중심에 근접하게 배치된다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자석(560)은, 예를 들어, 영구 자석(230)의 자기장에 더하거나 이로부터 빼는 필드를 생성하도록 구성되는 솔레노이드 코일일 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 이 필드는 핵 자기 공명으로부터 신호 또는 콘트라스트를 강화시키기 위한 프리폴라라이징 필드(prepolarizing field)를 생성할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 주어진 시야(530)는 시스템(500)의 전면(525)의 중심에 존재한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자석(560)은 주어진 시야(530) 내에 배치된다. 다양한 실시예들에서, 전자석(560)은 주어진 시야(530)와 동심으로 배치된다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자석(560)은 보어(535)에 삽입될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자석(560)은 보어(535)에 근접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 전자석(560)은 보어(535)의 앞, 뒤 또는 중간에 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자석(560)은 보어(535)에 근접하게 또는 보어의 입구에 배치될 수 있다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
라디오 주파수 수신 코일
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 또한 라디오 주파수 수신 코일을 포함할 수 있다.
통상적인 MR 시스템들은 이미징 영역 내에 균일한 필드를 생성한다. 그 후, 이 균일한 필드는 수신 코일에 의해 캡처되고 증폭되고 분광계에 의해 디지털화될 수 있는 좁은 대역의 자기 공명 주파수들을 발생시킨다. 주파수들이 잘-정의된 좁은 대역폭 내에 있기 때문에, 하드웨어 아키텍처는 최적의 코일 품질 팩터로 정적으로 튜닝되는 RF-RX 코일을 생성하는 데 중점을 둔다. 대형 단일 볼륨 코일들, 코일 어레이들, 병렬 코일 어레이들 또는 본체 특정 코일 어레이들을 연구하는 코일 아키텍처들의 많은 변형들이 생성되었다. 그러나, 이러한 구조체들은 모두 높은 필드 강도들로 관심 영역에 가깝고 자기 보어 내에서 가능한 한 작은 특정 주파수를 이미징하는 데 기반을 두고 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 자석의 면으로부터 오프셋될 수 있고 따라서 전통적인 스캐너들과 비교하여 방해받지 않을 수 있는 고유한 이미징 영역을 포함할 수 있는 MRI 시스템이 제공된다. 또한, 이 폼 팩터는 관심 영역에 걸쳐 소정 범위의 필드 값들을 생성하는 내장 자기장 그라디언트를 가질 수 있다. 마지막으로, 이 시스템은 통상적인 MRI 시스템들과 비교하여 더 낮은 자기장 강도에서 동작하여, RX 코일 설계 제약들에 대한 완화를 허용하고 MRI와 함께 로봇 공학과 같은 추가 메커니즘들이 사용되게 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, MRI 시스템의 주 자기장의 고유한 아키텍처는 상이한 세트의 최적화 제약들을 생성할 수 있다. 이미징 볼륨이 이제 더 넓은 범위의 자기 공명 주파수들에 걸쳐 확장되기 때문에, 하드웨어는 시야에 걸쳐 발생되는 특정 주파수들에 민감하고 이를 캡처하도록 구성될 수 있다. 이 주파수 확산은 대개 단일 주파수로 튜닝된 단일 수신 코일이 민감할 수 있는 것보다 훨씬 크다. 또한, 필드 강도가 전통적인 시스템들보다 훨씬 낮을 수 있기 때문에, 그리고 신호 강도는 필드 강도에 비례할 수 있기 때문에, 일반적으로 수신 코일 네트워크의 신호 대 잡음비를 최대화하는 것이 유리한 것으로 간주된다. 따라서, 다양한 실시예들에 따라 감도의 손실 없이 시야 내에서 발생되는 주파수들의 전체 범위를 취득하는 방법들이 제공된다.
다양한 실시예들에 따르면, MRI 시스템 내에서 이미징을 가능하게 할 수 있는 여러 방법들이 제공된다. 이러한 방법들은 1) 가변 튜닝된 RF-RX 코일; 2) 자기장의 공간적 불균일성에 의존하는 주파수들로 튜닝된 요소들을 갖는 RF-RX 코일 어레이; 3) 초저-잡음 전치-증폭기 설계; 및 4) 특정 신체 부위에 대해 정의되고 제한되는 시야로부터 신호를 최적화하도록 설계되는 다수의 수신 코일들이 있는 RF-RX 어레이를 결합하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방법들은 필요에 따라 어떤 조합으로든 결합될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 가변 튜닝된 RF-RX 코일은 전자기 수신 필드를 튜닝하기 위한 하나 이상의 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 전자 컴포넌트는 버랙터, PIN 다이오드, 커패시터, 인덕터, MEMS 스위치, 솔리드 스테이트 릴레이 또는 기계식 릴레이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 튜닝에 사용되는 하나 이상의 전자 컴포넌트는 유전체들, 커패시터들, 인덕터들, 전도성 금속들, 메타물질들, 또는 자성 금속들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기 수신 필드를 튜닝하는 것은 전류를 변경하는 것 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 위치들을 변경함으로써 변경하는 것을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일은 저항을 감소시키고 효율을 향상시키기 위해 극저온으로 냉각된다.
다양한 실시예들에 따르면, RF-RX 어레이에는 다양한 주파수들로 각각 튜닝되는 개별 코일 요소들이 포함될 수 있다. 적절한 주파수는, 예를 들어, 특정 코일이 위치되는 특정 공간 위치에 위치되는 자기장의 주파수와 매치되도록 선택될 수 있다. 자기장은 도 6a에 도시된 바와 같이 공간의 함수로서 변할 수 있기 때문에, 코일의 필드 및 주파수는 공간 위치와 대략적으로 매치되도록 조정될 수 있다. 여기서, 코일들은 단일 축을 따라 물리적으로 분리되는 필드 위치들 B1, B2 및 B3을 이미징하도록 설계할 수 있다.
이러한 낮은 필드 시스템의 경우, 다양한 실시예들에 따르면, MRI 시스템의 낮은 신호 환경을 활용하도록 저잡음 전치 증폭기가 설계 및 구성될 수 있다. 이 저잡음 증폭기는 원하는 주파수들(예를 들어, <3 MHz 및 >2 MHz)에서 상당한 전자 및 전압 잡음을 발생시키지 않는 컴포넌트들을 활용하도록 구성될 수 있다. 통상적인 접합 전계 효과 트랜지스터 설계들(junction field effect transistor designs)(J-FET)은 일반적으로 이 주파수에서 적절한 잡음 특성들을 갖지 않으며, 수십 dB 더 낮지만 측정된 주파수 범위로 블리딩할 수 있는 GHz 범위에서 높은 주파수 불안정성들을 생성할 수 있다. 시스템의 이득은 바람직하게는, 예를 들어, 전체적으로 > 80 dB일 수 있기 때문에, 임의의 작은 불안정성들 또는 고유한 전기적 잡음이 증폭되어 신호 무결성을 저하시킬 수 있다.
도 6b를 참조하면, RF-RX 코일들은 표적 해부학에 기초하여 특정 제한된 시야들을 이미징하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 전립선은 인체 내 깊이가 약 60 mm이므로(도 6d 참조), 전립선 이미징을 위한 RX 코일을 설계하려면, 코일이 인체 내부 60 mm 깊이를 이미징 가능하도록 구성되어야 한다. Biot-Savart 법칙에 따르면, 루프 코일의 자기장은 다음 방정식에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 진공 투자율이고, R은 루프 코일의 반경이고, z는 코일의 중심선을 따른 그것의 중심으로부터의 거리이고, I는 코일 상의 전류이다(도 6b 참조). I = 1 A로 가정하고, z = 60 mm에서 자기장(Bz)의 수치를 찾는 것을 목표로 하면, 최대 포지션은 도 6c에 도시된 차트에 따라 R이 85 mm일 때이다.
신체의 기하학적 제약들에 기초하여, 루프 코일은 사람의 몸통 상의 다리 사이 공간에 설치될 수 있다. 따라서, 170 mm 직경의 코일을 거기에 맞추는 것은 불가능하지는 않지만 매우 어렵다. 도 6c에 따르면, Bz 필드 값은 R이 85 mm 미만일 때 루프의 반경에 비례한다. 따라서, 코일은 가능한 한 큰 것이 유리하다. 예를 들어, 사람 중간에 배치될 수 있는 가장 큰 루프 코일은 약 10 mm의 크기이다.
코일의 사이즈가 다리 사이의 공간에 의해 제한되기 때문에, 10 mm 직경 코일의 자기장은 일반적으로 전립선 깊이까지 도달할 수 없다. 따라서, 단일 코일은 전립선 이미징에 충분하지 않을 수 있으므로, 이 경우, 상이한 방향들로부터 신호를 얻는 데에는 다수의 코일들이 유리한 것으로 입증될 수 있다. MRI 시스템의 다양한 실시예들에서, 자기장은 z-방향으로 제공되고, RF 코일들은 x- 및 y-방향에 민감하다. 이 예의 경우, x-y 평면의 루프 코일은 z-방향에 민감하기 때문에 사람으로부터의 RF 신호를 수집하지 않을 것이고, 이 경우 버터플라이 코일이 사용될 수 있다. 그리고, 위치 및 배향에 기초하여, RF 코일은 루프 코일 또는 버터플라이 코일이 될 수 있다. 또한, 코일은 신체 아래에 배치될 수 있으며, 그 사이즈에는 제한이 없다.
다수의 RX 코일들의 필요성들에 관하여, 다양한 실시예들에서, 이들 사이의 디커플링은 MRI 시스템 RX 코일 어레이의 다양한 실시예들에 유리한 것으로 입증될 수 있다. 해당 경우들에서, 각각의 코일은 다른 코일들과 디커플링될 수 있으며, 디커플링 기술들은, 예를 들어, 1) 기하학적 디커플링, 2) 용량성/유도성 디커플링, 및 3) 저/고 임피던스 전치-증폭기 커플링을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, MRI 시스템은 자석으로부터의 변이 자기장을 가질 수 있고, 그 강도는 z 방향을 따라 선형으로 변할 수 있다. RX 코일들은 z-방향에서 상이한 포지션들에 위치될 수 있으며, 각각의 코일은 시스템의 코일들의 위치에 따라 달라질 수 있는 상이한 주파수들로 튜닝될 수 있다.
단일 코일 루프들의 단순성에 기초하여, 이들 코일들은, 원하는 주파수로 사전-튜닝될 수 있고, 예를 들어, 일회용 기판 상에 인쇄될 수 있는 단순한 전도성 트레이스들로 구성될 수 있다. 이 저렴하게 제작된 기술을 통해 임상의는 RX 코일(또는 코일 어레이)을 주어진 절차에 대한 관심 영역의 신체에 배치하고 나중에 코일을 폐기할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에 따르면, RX 코일들은 표면 코일들일 수 있으며, 이는 환자의 신체에 부착될 수 있는데, 예를 들어, 이에 걸쳐지거나 테이프로 부착될 수 있다. 다른 신체 부위들, 예를 들어, 발목 또는 손목의 경우, 표면 코일은 관심 영역을 감싸는 단일-루프 구성, 8자형 구성 또는 버터플라이 코일 구성일 수 있다. 상당한 침투 깊이가 필요한 영역들, 예를 들어, 몸통 또는 무릎의 경우, 코일은 Helmholtz 코일 쌍으로 구성될 수 있다. 수신 코일에 대한 주요 제약은 다른 MRI 시스템들과 유사하며, 코일은 주 자기장 B0 축에 직교하는 평면에 민감해야 한다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일들은 수신 전치 증폭기에 전기적으로 연결되는 다른 루프에 유도성 커플링될 수 있다. 이 설계는 수신 코일들의 더 쉽고 방해받지 않는 액세스를 허용할 것이다.
다양한 실시예들에 따르면, 코일들의 사이즈는 인체의 구조에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 코일의 사이즈는 전립선을 이미징할 때 사람 다리 사이의 공간에 맞도록 포지셔닝 및 구성되어야 한다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
프로그래밍 가능 로직 제어기
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 또한 프로그래밍 가능 로직 제어기(programmable logic controller)(PLC)를 포함할 수 있다. PLC들은 열악한 사용 환경들 및 조건들에서 안정적으로 동작하도록 설계될 수 있는 산업용 디지털 컴퓨터들이다. PLC들은 외부 하우징뿐만 아니라 내부 컴포넌트들 및 냉각 장치들에서도 이러한 타입들의 조건들 및 환경들을 핸들링하도록 설계될 수 있다. 따라서, PLC들은 조립 라인들과 같은 제조 프로세스들, 또는 로봇 디바이스들 또는 높은 신뢰성 제어와 용이한 프로그래밍 및 프로세스 오류 진단을 요구하는 임의의 활동의 제어에 적응될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 의사 실시간(pseudo real-time)으로 시스템을 제어할 수 있는 PLC를 포함할 수 있다. 이 제어기는 그라디언트 증폭기 시스템, 라디오 주파수 송신(transmission(transmit)) 시스템, 주파수 튜닝 시스템의 전력 순환 및 활성화를 관리할 수 있고, 킵 얼라이브 신호(keep alive signal)(예를 들어, 하나의 디바이스에 의해 다른 디바이스로 전송되어 둘 사이의 링크가 동작 중인 것을 체크하거나 또는 링크가 끊어지는 것을 방지하기 위한 메시지)를 시스템 워치독에 전송한다. 시스템 워치독은 컴퓨터 시스템에 의해 공급되는 스트로브 신호를 지속적으로 찾을 수 있다. 컴퓨터 스레드들이 스톨링(stall)되는 경우, 스트로브가 누락되어 워치독이 오류 상태로 들어가도록 트리거할 수 있다. 워치독이 오류 상태로 들어가는 경우, 워치독이 시스템의 전력을 차단하도록 동작될 수 있다.
PLC는 일반적으로 시스템에 대한 입력 및 출력 신호들에 대한 저레벨 로직 기능들을 핸들링할 수 있다. 이 시스템은 하위 시스템의 상태를 모니터링하고, 하위 시스템들에 전력이 공급되어야 하거나 이들이 인에이블되어야 할 때를 제어할 수 있다. PLC는 상이한 방식들로 설계될 수 있다. 한 가지 설계 예는 4개의 확장 보드가 있는 1개의 메인 마더보드가 있는 PLC를 포함한다. PLC 상의 마이크로제어기의 속도로 인해, 하위 시스템들은 의사 실시간으로 관리될 수 있고, 실시간 애플리케이션들이 시스템 상의 분광계 또는 컴퓨터에 의해 핸들링될 수 있다.
PLC는, 예를 들어, 그라디언트 증폭기들(본 명세서에서 더 자세하게 논의됨) 및 RF 증폭기(본 명세서에서 더 자세하게 논의됨)의 전력 켜기/끄기, 그라디언트 증폭기들 및 RF 증폭기의 활성화/비활성화, RF 코일 튜닝을 위한 디지털 및 아날로그 전압 설정, 및 시스템 워치독 스트로빙을 포함하여 많은 기능적 역할들을 수행할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
로봇
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 또한 로봇을 포함할 수 있다.
전립선 생검과 같은 일부 의료 절차들에서는, 환자가 불편한 복와위 포지션(prone position)으로 긴 절차를 견디는 것이 통상적이며, 이는 종종 전체 절차 동안 하나의 특정 신체 포지션으로 움직이지 않는 상태를 유지하는 것을 포함한다. 이러한 긴 절차들에서, MRI 시스템으로부터의 가이던스(guidance)에 따라 금속 강자성 바늘이 생검에 사용되는 경우, 바늘은 MRI 시스템의 강한 자석들로부터 인력을 경험할 수 있고, 소정 길이의 절차 동안 바늘이 그 경로로부터 벗어나게 할 수 있다. 비-자성 바늘을 사용하는 경우에도, 국부적인 필드 왜곡들로 인해 자기 공명 이미지들에 왜곡들을 야기할 수 있으므로, 바늘 주변의 이미지 품질이 불량하게 될 수 있다. 이러한 왜곡들을 피하기 위해, 복잡한 압축 공기 메커니즘을 갖춘 공압 로봇들이 종래의 MRI 시스템들과 함께 작동하도록 설계되었다. 그럼에도 불구하고, 현재 이용 가능한 MRI 시스템들의 폼 팩터로 인해, 표적 해부학에 대한 액세스는 여전히 어렵다.
본 명세서에서 제시되는 다양한 실시예들은, 예를 들어, 로봇-보조, 침습 의료 절차들을 포함하는 의료 절차들에서의 안내를 위해 사용하도록 구성되는 향상된 MRI 시스템들을 포함한다. 본 명세서에서 개시되는 기술들, 방법들 및 장치들은 의료 절차들에서 로봇(본 명세서에서, 일반적으로 "로봇 시스템"으로 지칭됨)을 자동으로 안내하기 위한 가이던스로서 자기 공명 이미징을 사용하는 안내형 로봇 시스템에 관한 것이다. 다양한 실시예들에 따르면, 개시된 기술들은 가이던스로서 자기 공명 이미징과 로봇 시스템을 결합한다. 다양한 실시예들에 따르면, 본 명세서에서 개시되는 로봇 시스템은 다른 적절한 이미징 기술들, 예를 들어, 초음파, x-레이, 레이저, 또는 임의의 다른 적절한 진단 또는 이미징 방법들과 결합된다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
분광계
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 또한 분광계를 포함할 수 있다.
분광계는 이미지들을 발생시키는 데 사용되는 모든 실시간 시그널링을 제어하도록 동작할 수 있다. 이것은 RF 송신(RF transmit)(RF-TX) 파형, 그라디언트 파형들, 주파수 튜닝 트리거 파형, 및 블랭킹(blanking) 비트 파형들을 생성한다. 그 후, 이들 파형들은 RF 수신기(RF-RX) 신호들과 동기화된다. 이 시스템은 주파수 스윕형(frequency swept) RF-TX 펄스들 및 위상 순환형(phase cycled) RF-TX 펄스들을 발생시킬 수 있다. 스윕형 RF-TX 펄스들은 불균일한 B1+ 필드(RF-TX 필드)가 샘플 볼륨을 더 효과적이고 효율적으로 여기하도록 할 수 있다. 이것은 또한 현재의 구성을 4개의 수신기 채널로 설정하여 다수의 RF-RX 채널들을 디지털화할 수 있다. 그러나, 이 시스템 아키텍처는 기본 하드웨어 또는 소프트웨어 아키텍처를 변경할 필요 없이 송신 및 수신 채널들의 수를 최대 32개의 송신 채널 및 16개의 수신 채널로 증가시키도록 시스템을 쉽게 확장할 수 있다.
분광계는, 예를 들어, RF-TX(본 명세서에서 더 자세하게 논의됨) 파형들, X-그라디언트 파형들, Y-그라디언트 파형들, 블랭킹 비트 파형들, 주파수 튜닝 트리거 파형 및 RF-RX 윈도우들의 발생 및 동기화, 및 예컨대, 예를 들어, 캐스케이드 통합 콤(cascade integrating comb)(CIC) 필터 데시메이션과 같은 유한 임펄스 응답 필터 데시메이션(filter decimation)이 뒤따르는 직교 복조를 사용한 RF-RX 데이터의 디지털화 및 신호 프로세싱을 포함하는 많은 기능적 역할들을 수행할 수 있다.
분광계는 상이한 방식들로 설계될 수 있다. 한 가지 설계 예는 세 가지 주요 컴포넌트: 1) 기본 RF-TX 도터 카드(daughter card)들 및 기본 RF-RX 도터 카드들과 함께 동작하는 제1 소프트웨어 설계 라디오(software design radio)(SDR 1); 2) LFRF TX 도터 카드들 및 기본 RF-RX 도터 카드들과 함께 동작하는 제2 소프트웨어 설계 라디오(SDR 2); 및 3) 두 디바이스를 동기화할 수 있는 클록 분배 모듈(옥토클록(octoclock))을 갖는 분광계를 포함한다.
SDR들은 송신된 신호들과 수신된 MRI 신호들 사이의 실시간 통신 디바이스이다. 이들은 SFP+(Small Form-factor Pluggable Plus transceiver) 통신 프로토콜을 사용하여 10Gbit 광섬유를 통해 컴퓨터와 통신할 수 있다. 이 통신 속도는 파형들이 높은 충실도와 높은 신뢰성으로 발생되도록 할 수 있다.
각각의 SDR은 통합형 필드-프로그래밍 가능 게이트 어레이(field-programmable gate array)(FPGA), 디지털-아날로그 변환기들, 아날로그-디지털 변환기들, 및 상이한 도터 카드들을 통합하기 위한 4개의 모듈 슬롯을 갖는 마더보드를 포함할 수 있다. 이러한 도터 카드들 각각은 연관된 TX 또는 RX 채널의 주파수 응답을 변경하는 기능을 할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은, 예를 들어, 기본 RF 버전 및 저주파(LF) RF 버전을 포함하는 많은 변형 도터 카드들을 활용할 수 있다. 기본 RF 도터 카드들은 RF 신호들의 발생 및 측정에 사용될 수 있다. LF RF 버전은 그라디언트, 트리거 및 블랭킹 비트 신호들을 발생시키는 데 사용될 수 있다.
옥토클록은 고정확도 시간 및 주파수 기준 분포를 제공하면서 다중-채널 SDR 시스템을 공통 타이밍 소스에 동기화하는 데 사용될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 8-방향 시간 및 주파수 분배(1 PPS 및 10 MHz)로 그렇게 할 수 있다. 옥토클록의 예로는 공통 클록을 최대 8개의 SDR에 분배하여 둘 이상의 SDR 소스 사이의 위상 일관성(phase coherency)을 보장할 수 있는 Ettus Octoclock CDA가 있다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
RF AMP/그라디언트 AMP
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 또한 라디오 주파수 증폭기(RF 증폭기) 및 그라디언트 증폭기를 포함할 수 있다.
RF 증폭기는 저-전력 라디오 주파수 신호를 더 높은 전력 신호로 변환할 수 있는 전자 증폭기의 타입이다. 동작 시, RF 증폭기는 낮은 진폭들의 신호들을 수용하며, 예를 들어, 평탄한 주파수 응답으로 최대 60 dB의 이득을 제공할 수 있다. 이 증폭기는 3상 AC 입력 전압을 수용할 수 있으며, 10% 최대 듀티 사이클을 가질 수 있다. 증폭기는 5V 디지털 신호에 의해 게이팅될 수 있으므로, MRI가 신호를 수신하고 있을 때 원치 않는 잡음이 발생되지 않는다.
동작시, 그라디언트 증폭기는 신호가 그라디언트 코일들에 도달하기 전에 신호의 에너지를 증가시킬 수 있고, 이에 따라 필드 강도는 나중에 수신된 신호의 로컬라이제이션을 위해 주 자기장의 변화들을 생성하기에 충분히 강렬할 수 있다. 그라디언트 증폭기는 독립적으로 제어될 수 있는 2개의 활성 증폭 채널을 가질 수 있다. 각각의 채널은 각각 X 또는 Y 채널 중 어느 것에 전류를 전송할 수 있다. 공간 인코딩의 제3 축은 일반적으로 주 자기장(B0)의 영구 그라디언트에 의해 핸들링된다. 펄스 시퀀스들의 다양한 조합들에 의해, 신호는 3차원으로 로컬라이제이션되고 재구성되어 객체를 생성할 수 있다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
디스플레이/GUI
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 시스템들, 및 다양한 시스템 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 조합들은 또한, 예를 들어, 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface)(GUI) 형태의 디스플레이를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, GUI는 자기 공명 이미징 절차들을 실행하는 데 필요한 정보를 전달하는 데 필요한 임의의 고려되는 형태를 취할 수 있다.
또한, 디스플레이는, 예를 들어, 랙-장착형 컴퓨터, 메인프레임, 슈퍼컴퓨터, 서버, 클라이언트, 데스크탑 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 핸드-헬드 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, PDA, 휴대폰, 스마트폰, 팜탑 등), 클러스터 그리드, 넷북, 임베디드 시스템들, 또는 주어진 애플리케이션 또는 환경에 바람직하거나 적절할 수 있는 임의의 다른 타입의 특수 목적 또는 범용 디스플레이 디바이스와 같은 다수의 다른 형태들 중 임의의 것에서 구체화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
GUI는 컴퓨터 소프트웨어를 위한 상호 작용형 시각적 컴포넌트들의 시스템이다. GUI는 정보를 전달하고 사용자에 의해 취해질 수 있는 액션들을 표현할 수 있는 객체들을 디스플레이할 수 있다. 객체들은, 사용자가 이들과 상호 작용할 때, 컬러, 사이즈 또는 시각성을 변경한다. GUI 객체들은, 예를 들어, 아이콘들, 커서들 및 버튼들을 포함한다. 이러한 그래픽 요소들은 때때로 사운드들, 또는 투명도 및 드롭 섀도우(drop shadow)들과 같은 시각적 효과들로 강화된다.
사용자는 입력 디바이스를 사용하여 GUI와 상호 작용할 수 있으며, 입력 디바이스는, 예를 들어, 영숫자 및 다른 키들, 마우스, 방향 정보 및 커맨드 선택들을 프로세서에 전달하고 디스플레이 상에서 커서 이동을 제어하기 위한 트랙볼 또는 커서 방향 키들을 포함할 수 있다. 입력 디바이스는 또한 터치스크린 입력 능력들로 구성되는 디스플레이일 수도 있다. 이 입력 디바이스는 통상적으로 2개의 축, 즉, 제1 축(즉, x) 및 제2 축(즉, y)에서 2개의 자유도를 가지므로, 디바이스가 평면에서의 포지션들을 지정하게 할 수 있다. 그러나, 3차원(x, y 및 z) 커서 이동을 허용하는 입력 디바이스들도 본 명세서에서 고려된다는 것이 이해되어야 한다.
다양한 실시예들에 따르면, 터치스크린 또는 터치스크린 모니터는 사용자가 MRI와 상호 작용할 수 있게 하는 1차 휴먼 인터페이스 디바이스로서 기능할 수 있다. 스크린은 상호 작용형 가상 키보드가 있는 투영된 정전식 터치 감지 디스플레이(projected capacitive touch sensitive display)를 가질 수 있다. 터치스크린은, 예를 들어, 사용자에게 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 디스플레이하는 것, 시스템의 컴퓨터에 사용자 입력을 중계하는 것, 및 스캔을 시작하거나 중지하는 것을 포함하는 여러 기능들을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, GUI 뷰들은 통상적으로 적절한 버튼들, 편집 필드들, 레이블들, 이미지들 등을 사용하여 사용자에게 디스플레이되는 스크린들(Qt 위젯들)일 수 있다. 이들 스크린들은 위젯들의 배치, 그들의 정렬, 폰트들, 컬러들 등을 제어하기 위하여, 예를 들어, Qt 설계자 도구와 같은 설계자 도구를 사용하여 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스(user interface)(UI) 하위 제어기는 각각의 뷰 모듈들의 거동(디스플레이 및 응답들)을 제어하도록 구성되는 모듈들을 소유할 수 있다.
여러 애플리케이션 유틸리티들(App Util) 모듈들은 특정 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, S3 모듈들은 시스템과, 예를 들어, 아마존 웹 서비스들(Amazon Web Services)(AWS) 사이의 데이터 통신을 핸들링할 수 있다. 사용자 입력들이 필요할 때 유효한 문자들이 스크린 상에 디스플레이되는 것을 보장하도록 이벤트 필터들이 제시될 수 있다. 대화 상자 메시지들은 다양한 상태, 진행 메시지들을 보여주거나 사용자 프롬프트들을 요구하는 데 사용될 수 있다. 또한, 하위 제어기 모듈들과 시스템의 키 데이터 프로세싱 블록들, 펄스 시퀀스 발생기, 펄스 해석기, 분광계 및 재구성 사이의 조정을 핸들링하는 데 시스템 제어기 모듈이 활용될 수 있다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
프로세싱 모듈
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 워크플로우들 또는 방법들, 및 다양한 워크플로우 또는 방법 실시예들을 구성하는 단계들의 다양한 조합들은 또한 프로세싱 모듈을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세싱 모듈은 많은 기능들을 서빙한다. 예를 들어, 프로세싱 모듈은 일반적으로 스캔 동안 취득되는 신호 데이터를 수신하고, 데이터를 프로세싱하고, 해당 신호들을 재구성하여 (예를 들어, 사용자에게 GUI를 디스플레이하는 터치스크린 모니터를 통해) 보여지고, 분석되고, 시스템 사용자들에 의해 주석이 달릴 수 있는 이미지를 생성하도록 동작할 수 있다. 일반적으로, 이미지를 생성하려면, NMR 신호가 3차원 공간에 로컬라이제이션되어야 한다. 자기 그라디언트 코일들은 신호를 로컬라이제이션하고, RF 취득 전에 또는 취득 동안 동작된다. 펄스 시퀀스라고 하는 RF 및 그라디언트 코일 애플리케이션 시퀀스를 규정함으로써, 취득된 신호들은 특정 자기장 및 RF 필드 배열에 대응한다. 수학적 연산자들 및 이미지 재구성 기술들을 사용하여, 이들 취득된 신호들의 어레이들이 이미지로 재구성될 수 있다. 대개, 이들 이미지들은 자기장 그라디언트들의 단순한 선형 조합들로부터 발생된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은, 예를 들어, 그라디언트 필드들, RF 필드들, 및 펄스 시퀀스들의 선험적 지식(a-priori)으로부터 취득된 신호들을 재구성하도록 동작할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세싱 모듈은 또한 스캔 절차 동안 환자의 모션을 보상하도록 동작할 수 있다. 모션(예를 들어, 심장 박동, 폐 호흡, 벌크 환자 이동)은 MRI에서 아티팩트들의 가장 일반적인 소스들 중 하나이며, 이러한 아티팩트들은 이미지들에서의 잘못된 해석들 및 진단 품질에서의 후속 손실로 이어짐으로써 이미지 품질에 영향을 미친다. 따라서, 모션 보상 프로토콜들은 시간, 공간 해상도, 시간 해상도 및 신호 대 잡음비에서 최소한의 비용으로 이들 문제들을 해결하는 데 도움이 될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세싱 모듈은 신호의 잡음을 제거하고 이미지 신호 대 잡음비를 향상시키도록 설계되는 인공 지능 머신 학습 모듈들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세싱 모듈은 또한 임상의들이 생검과 같은 후속 환자 인터벤션 절차들을 위한 경로를 계획하는 것을 보조하도록 동작할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 로봇은 인터벤션 절차를 수행하기 위해 시스템의 일부로서 제공될 수 있다. 프로세싱 모듈은, 예를 들어, 생검이 필요한 신체의 적절한 영역에 적절하게 액세스하기 위해 이미지 분석에 기초하여 로봇에 명령어들을 전달할 수 있다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
처프 자기 공명 이미징 모듈
광대역폭 펄스들의 경우, 라디오 주파수(radio frequency)(RF) 펄스의 대역폭을 그것의 길이와 대역폭 사이의 푸리에 관계의 한계들을 넘어 증가시키기 위한 두 가지 인식된 방법은 합성 펄스(composite pulse)들 및 단열 펄스(adiabatic pulse)들이다. 특히, 단열 펄스들은 RF 필드 불완전성들을 보상하고 영구 자기장 그라디언트들을 보상하는 통상적인 목표들을 갖고 이미징에 사용될 수 있다. 관련 단열 펄스의 예가 처프 펄스(chirp pulse)이다. 처프 펄스의 공지된 사용들은 영구 그라디언트뿐만 아니라 펄스 전자기 그라디언트를 사용하여 공간 정보를 인코딩하는 역할을 한다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 다양한 실시예들에 따른 개시된 시스템들 및 방법들은 RF 처프 펄스를 통해 광대역폭 펄스들을 사용하여 불균일 필드들에서 NMR 스펙트럼들 및 MR 이미지들을 수집하기 위한 향상된 접근법들에 관한 것이다.
불균일 필드들을 이미징하기 위한 멀티-슬라이스 여기 방법들의 경우, RF 펄스의 대역폭이 (예를 들어, 광대역 펄스들을 통해) 증가될 수 없거나 또는 증가되어서는 안 되는 경우, 전체 이미징 볼륨으로부터 정보를 수집하기 위한 방법들이 존재한다. 적절한 방법은 사용자가 공간의 상이한 부분을 측정하기를 원할 때 RF 코일의 공명 주파수를 상이한 주파수로 튜닝하는 것이다. 이를 통해 RF 펄스들의 대역폭이 전체 시야의 주파수 범위보다 좁더라도 전체 이미징 시야를 샘플링할 수 있다. 이 멀티-슬라이스 여기 방법의 결과로서, 하나의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기한 후 다른 2개의 축을 따라 위상 인코딩함으로써 3차원(3D) 볼륨을 이미징할 수 있다. 강력한 영구 그라디언트가 있는 시스템에서 판독 펄스(readout pulse)들을 사용하는 것은 판독 축이 영구 그라디언트에 의해 기울어질 것이기 때문에 권장되지 않는다. 이러한 기술들의 문제는 각각의 슬라이스가 한 번에 하나씩 측정되어야 하고 각각의 슬라이스의 얇음으로 인해 슬라이스 선택 축이 무시되어, 이에 따라 3D 복셀이 2D 평면에 투영되고 2D 평면의 축들이 위상 인코딩된다는 것이다. 따라서, 각각의 슬라이스를 하나씩 수집하면서 두 축을 위상 인코딩해야 하면 이미지 취득 레이트가 크게 느려진다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 다양한 실시예들에 따른 개시된 시스템들 및 방법들은 현재 본 기술분야에 존재하는 것보다 더 빠른 이미지 취득 레이트로 멀티-슬라이스 여기 방법들을 사용하여 불균일 필드들에서 NMR 스펙트럼들 및 MR 이미지들을 수집하기 위한 향상된 접근법들에 관한 것이다.
다양한 실시예들에 따르면, 불균일성은 균일성의 결여 정도, 예를 들어, 필드의 평균 값으로부터의 국부 자기장의 부분적 편차로 간주될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 펄스 시퀀스 다이어그램은 각각이 상이한 컴포넌트를 표현하는 다수의 라인들을 사용하여 펄스 시퀀스로 통합되는 기본 하드웨어 활동의 단계들을 예시한다. 예를 들어, 라디오 주파수 송신기 컴포넌트는 펄스 시퀀스 다이어그램의 맨 위 라인에, 슬라이스 선택 그라디언트는 두 번째 라인에, 위상 인코딩 그라디언트는 세 번째 라인에, 주파수 인코딩 그라디언트/판독 그라디언트는 네 번째 또는 맨 아래 라인에 표현될 수 있다.
도 7a는 다양한 실시예들에 따른 2차원(2D) 펄스 시퀀스에 대한 예시적인 개략적 펄스 시퀀스 다이어그램(700a)이다. 2D-펄스 시퀀스의 펄스 시퀀스 다이어그램들의 경우, 도 7a에 도시된 바와 같이, 시퀀스가 반복될 때마다, 슬라이스 선택 및 신호 검출이 듀레이션, 상대 타이밍 및 진폭으로 반복된다. 슬라이스 선택 펄스들의 듀레이션들은 70 마이크로초 내지 10 밀리초 범위일 수 있는 반면, 슬라이스 선택 펄스들의 진폭은 1 내지 180도의 플립 각도들에 도달하도록 수정될 수 있다. 취득 윈도우의 듀레이션은 그 동안 적용된 판독 그라디언트의 강도에 따라 달라질 것이다. 취득 듀레이션들은 10 마이크로초 내지 10 밀리초 범위일 수 있으며, 이 시간 동안 취득되는 포인트들의 수는 16 내지 512개의 범위이다. 실행된 각각의 시퀀스에 대해, 단일-위상 인코딩 컴포넌트가 존재한다. 수평선 위 또는 아래의 편차는 일반적으로 그라디언트 펄스를 나타낸다. 펄스 다이어그램들은 RF 펄스 및 슬라이스 선택 그라디언트와 같은 동시 컴포넌트 활동들을 동일한 수평 포지션에서 두 라인으로부터 0이 아닌 편차로서 나타낼 수 있다. 0으로부터의 단순 편차들은 일정한 진폭 그라디언트 펄스를 보여준다. 측정 동안 변화하는 그라디언트 진폭들, 예를 들어, 위상 인코딩이 다이어그램 상에 표현된다.
도 7b는 다양한 실시예들에 따른 3차원 펄스 시퀀스에 대한 예시적인 개략적 펄스 시퀀스 다이어그램(700b)이다. 도 7b에 예시된 바와 같이, 도시된 3D-펄스 시퀀스(700b)는 시퀀스가 반복될 때마다 듀레이션, 상대 타이밍 및 진폭으로 반복되는 볼륨 여기 및 신호 검출을 포함한다. 3D-펄스 시퀀스의 경우, 시퀀스가 실행될 때마다, 2-위상 인코딩 컴포넌트들이 존재하는데, 하나는 위상 인코딩 방향으로, 다른 하나는 슬라이스 선택 방향으로 (진폭 증분에 관계없이) 존재한다.
스캐너뿐만 아니라 객체 자화율(object susceptibility)에 의해 생성되는 정자기장, 예를 들어, 본 명세서에서 불균일 영구 그라디언트 필드로도 지칭되는 영구 그라디언트 필드의 불균일성들은 자기 공명 이미징(MRI)에서 피하기 어렵다는 것이 잘 알려져 있다. 통상적으로, 필드의 불균일성은 피해야 할 골칫거리이며, 불균일 필드는 공간 정보의 소스가 되는 경우가 거의 없다. 큰 값의 자기 회전 계수(gyromagnetic coefficient)는 심지어 몇 백만분율(parts per million)의 필드 불균일성에서도 상당한 주파수 시프트를 야기할 수 있으며, 이는 차례로 자기 공명(MR) 이미지들의 기하학적 구조와 강도 모두에서 왜곡들을 야기한다. 제조업체들은 특히 스캐너의 코어에서 자기장을 최대한 균일화하기 위해 항상 노력할 것이다. 이상적인 자석의 경우에도, 어느 정도 불균일성이 남아 있으며, 이는 또한 이미징 객체의 자화율에 의해서도 야기될 수 있다. 기하학적 왜곡(픽셀 위치들의 변위)은, 예를 들어, 정위 수술(stereotactic surgery)과 같은 일부 경우들에서 중요하다. 두 번째 문제는 픽셀들의 강도 또는 밝기의 원하지 않는 변화들로서, 이는 상이한 조직들을 결정하는 데 문제들을 일으키고 최대 달성 가능한 이미지 해상도를 감소시킬 수 있다.
불균일 필드들에서의 이미징을 위한 관련 방법들은 광대역폭 펄스들 및 멀티-슬라이스 여기의 사용을 포함한다. 그러나, 둘 다 불균일 영구 필드에서의 이미징 문제를 다룬다. 예를 들어, 광대역폭 펄스들은 광범위한 주파수들에 영향을 준다. 광대역폭 펄스들의 대역폭들은 약 1 kHz 내지 약 1 MHz의 범위일 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 대역폭은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 및 400 kHz 내지 1 MHz, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭 범위일 수 있다. 이러한 대역폭들을 가질 수 있는 RF 펄스들의 예들은 처프 펄스들, AHP 펄스(adiabatic half passage pulse)들 및 합성 하드 펄스(composite hard pulse)들을 포함한다. 필드가 불균일한 경우, 펄스의 대역폭을 증가시키면 RF 펄스가 더 많은 샘플에 영향을 줄 수 있다는 것을 의미한다. RF 펄스의 대역폭을 그것의 길이와 대역폭 사이의 푸리에 관계의 한계들을 넘어 증가시키기 위한 많은 방법들이 있다. 두 가지 주목할만한 방법은 합성 펄스들과 단열 펄스들이다.
합성 펄스들은 순서대로 서로 추가되는 종래의 RF 펄스들이며, 종종 추가된 펄스들 사이에 위상 시프트들을 갖는다. 이러한 방식으로 RF 펄스들을 결합함으로써, 그들의 불완전성들을 보상할 수 있다. 그렇게 하면 합성 펄스의 대역폭이 이것을 만드는 데 사용된 펄스들의 대역폭보다 커지게 된다. 이것은 합성 펄스들이 불균일 자기장들에서 사용하기에 이상적이게 한다.
단열 펄스들은 종래의 RF 펄스들과 상이한 수단에 의해 자화를 여기, 반전 또는 재포커싱한다. 자화에 의해 겪는 유효 자기장을 갑자기 변경하는 대신, 단열 펄스들은 대신 유효 필드를 점진적으로 변경하여, 필드가 변경됨에 따라 필드와 함께 자화를 끌어온다. 유효 필드는 RF 펄스의 주파수를 변경함으로써 변경된다. 이들 펄스들의 듀레이션은 100 마이크로초 내지 20 밀리초의 범위일 수 있다. RF 펄스가 자화와 공진 상태에 있을 때까지 자화는 유효 필드의 방향과 정렬되는 경향이 있을 것이며, 여기서 단열 조건(adiabatic condition)이 위반되어 단열 여기(adiabatic excitation)를 허용한다. 단열 반전(adiabatic inversion)의 경우, 자화는 항상 유효 필드의 방향을 따를 것이다. 이것은 다른 장점들 중에서도 종래의 RF 펄스들보다 훨씬 더 넓은 대역폭들을 갖는 RF 펄스들을 허용한다. 불균일 필드들에서는 유정 검층(oil well logging)이 발생할 수 있기 때문에, 광대역폭을 여기시키기 위해 유정 검층에서 단열 펄스들을 구현할 수 있다. 또한, 대개 RF 필드의 불완전성들을 보상하지만 영구 자기장 그라디언트들도 보상하기 위해 이미징에서 단열 펄스들을 구현할 수도 있다.
영구 그라디언트를 보상하기 위해 단열 펄스를 사용하는 한 가지 예는 처프 펄스로 지칭되는 단열 펄스 타입을 사용하는 펄스 시퀀스인 xSPEN(cross-term spatiotemporal encoding)의 멀티-스캔 확장이다. 처프 펄스는 상이한 파장들 또는 컬러들이 펄스의 시간적 엔벨로프 위에 균일하게 분포되지 않는 펄스이다. 결과적으로, 이 펄스는 상이한 시간들에서 공간의 상이한 부분들에 영향을 미쳐, 취득을 따라 상이한 포인트들에서 재포커싱하는 신호들을 생성한다. 처프 펄스의 이러한 특성들을 활용하면 영구 그라디언트와 펄스 그라디언트를 사용하여 공간 정보의 인코딩을 허용할 수 있다.
불균일 필드들을 이미징하기 위한 멀티-슬라이스 여기 방법들의 경우, RF 펄스의 대역폭이 (예를 들어, 광대역 펄스들을 통해) 증가될 수 없거나 또는 증가되어서는 안 되는 경우, 전체 이미징 볼륨으로부터 정보를 수집하기 위한 방법들이 존재한다. 적절한 방법은 사용자가 공간의 상이한 부분을 측정하기를 원할 때 RF 코일의 공명 주파수를 상이한 주파수로 튜닝하는 것이다. 이를 통해 RF 펄스들의 대역폭이 전체 시야의 주파수 범위보다 좁더라도 전체 이미징 시야를 샘플링할 수 있다. 이 멀티-슬라이스 여기 방법의 결과로서, 하나의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기한 후 다른 2개의 축을 따라 위상 인코딩함으로써 3D 볼륨을 이미징할 수 있으며, 이는 이러한 멀티-슬라이스 여기 방법들에 의해 일반적으로 생성되는 자기장에 존재하는 강한 그라디언트로 인해 두 축을 따라 위상 인코딩하는 데 필요하다. 두 축을 따라 위상 인코딩하는 것은 신호를 취득하지 않을 때 2개의 직교 축을 따라 자기장 그라디언트를 적용함으로써 수행된다. 이 위상 인코딩 단계 동안 그라디언트 강도 또는 듀레이션을 배열함으로써, 2개의 추가 차원을 따라 이미지들을 인코딩하는 것이 가능하며, 제3 차원은 신호 취득 단계 동안 인코딩된다. 이러한 기술들의 문제는 각각의 슬라이스가 한 번에 하나씩 측정되어야 하고 각각의 슬라이스의 얇음으로 인해 슬라이스 선택 축이 무시되어, 이에 따라 3D 복셀이 2D 평면에 투영되고 2D 평면의 축들이 위상 인코딩된다는 것이다. 따라서, 각각의 슬라이스를 하나씩 수집하면서 두 축을 위상 인코딩해야 하면 이미지 취득 레이트가 크게 느려진다.
다양한 실시예들에 따르면, 본 명세서에 설명된 기술들은 현재 본 기술분야에 존재하는 것보다 더 빠른 이미지 취득 레이트로 멀티-슬라이스 여기 방법들을 사용하여 불균일 필드들에서 NMR 스펙트럼들 및 MR 이미지들을 수집하는 것에 관한 것이다. 따라서, 출원인은 필요한 공간 정보를 인코딩하기 위해 펄스 그라디언트를 활용하는 것을 피하고자 하는 스캐너 타입들에 대해 처프 펄스들을 통해 광대역폭 펄스들(예를 들어, 단열 펄스들)을 구현하기 위한 솔루션들이 부족하다는 것을 인식하였다. 출원인은 현재 본 기술분야에 존재하는 것보다 더 빠른 이미지 취득 레이트를 생성하는 스캐너들에서의 멀티-슬라이스 여기 방법들을 구현하기 위한 솔루션들이 부족하다는 것을 추가로 인식하였다.
단면 MRI의 영구 그라디언트가 선형 또는 적어도 전단사(bijective)(예를 들어, 데이터 세트들 사이의 일대일 대응)로 만들어질 수 있는 경우, 해당 그라디언트로부터의 정보가 공간 정보를 인코딩하는 데 사용될 수 있다. 영구 그라디언트를 인코딩 그라디언트로서 사용하려면, 해당 그라디언트에 의해 생성된 필드에서 스핀 에코(spin echo)가 취득되어야 한다. 이 스핀 에코의 시간 도메인 데이터의 푸리에 변환 또는 비선형 재구성을 사용하여 영구 필드의 그라디언트 방향을 따라 객체 또는 환자의 1차원 프로파일을 발생시킬 수 있다. 이것이 유용하려면, 해당 그라디언트 내에서 자화의 상당 부분이 RF 펄스들에 액세스 가능해야 한다.
다양한 실시예들에 따르면, 최대 약 200 kHz의 넓은 RF 대역폭 여기를 허용하기에는 충분히 약하지만 영구 자석 방향에서의 공간 인코딩에는 충분히 강한 그라디언트를 생성하기 위해 패턴으로 배열되는 작은 자석 엘리먼트들을 사용하여 특별히 최적화된 영구 그라디언트를 갖는 스캐너가 제공된다. 스캐너는 또한 전체 필드 강도를 증가시키기 위해 다수의 레그(leg)들을 갖는 RF 코일을 가져, 단열 펄스들로 광범위한 대역폭의 강력하고 균일한 여기를 허용할 수 있다. 이를 통해 Promaxo는 3D 인코딩을 위해 고유한 MRI 펄스 시퀀스를 사용할 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예들에 따라 사용되는 펄스 시퀀스의 기초는 영구적인 슬라이스 선택 그라디언트가 판독 그라디언트(readout gradient)로서도 사용된다는 것이다. 즉, 슬라이스 축에 대한 정보가 2D 평면에 투영되지 않는다. 펄스화된 판독 그라디언트들을 사용하면 이미지를 왜곡할 가능성이 있기 때문에, 이것은 영구 그라디언트들을 주로 사용하는 스캐너들에 특히 유리하다. 슬라이스 선택 축 이외의 축들은 좋은 이미지 충실도를 위해 위상 인코딩되어야 한다.
본 명세서의 다양한 실시예들에 따라 펄스 시퀀스를 구현하기 위한 많은 방법들이 있다. 이들은, 예를 들어, 여기 및 재포커싱을 위해 처프 펄스와 같은 단열 펄스를 통한 광대역폭 펄스의 사용을 포함한다. 예를 들어, 처프 펄스들은 대역폭을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 처프 펄스를 사용함으로써, 광대역폭이 여기될 수 있고, 해당 대역폭 내의 주파수들은 하나의 축을 따라 공간 정보를 포함할 수 있다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른 처프 펄스들 및 영구 슬라이스 선택 그라디언트를 갖는 시스템에 대한 개략적인 펄스 시퀀스 다이어그램(800)이다. 도 8에 예시된 바와 같이, 다양한 실시예들에 따라, 단면 MRI를 사용하여 자기 공명 이미지들 또는 스펙트럼들을 수집하기 위해 광대역 펄스들(예를 들어, 처프 펄스들)을 사용하기 위한 접근법이 제공된다. 예를 들어, 불균일 자기장과 같은 영구 자기 그라디언트 필드가 z 방향의 축을 따라 있는 경우, 펄스 다이어그램(800)에 도시된 바와 같이, x축 및 y축에서 2개의 위상 인코딩(810 및 820)이 사용될 수 있다. 도 8에 예시된 예에서는, 단일 에코가 사용될 수 있다. 추가적으로, 펄스 다이어그램(800)은 취득(850) 동안 모든 자화가, 예를 들어, 정확한 시간 주기에서 동일한 순간에 재포커싱되도록 사용 및 교정될 수 있는 2개의 처프 펄스(830 및 840)를 포함한다. 이와 같이, 펄스 다이어그램(800)에 예시된 바와 같이, 제2 펄스(840)는 제1 펄스(830)의 길이의 절반이 될 수 있는데, 이는 다양한 실시예들에 따라, 두 펄스가 동일하거나 또는 실질적으로 유사한 대역폭을 갖는 경우에 그러하다.
이들 펄스들의 대역폭은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 및 400 kHz 내지 1 MHz, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭의 범위일 수 있다. 처프 펄스에 의해 영향을 받는 자화는, 예를 들어, 2D 이미지들에 대해 2개의 직교 축을 따라 또는 단지 하나의 축을 따라 위상 인코딩될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 전체 이미징 볼륨이 한번에 인코딩된다. 다양한 실시예들에서, 이미징 볼륨의 부분들이 한번에 하나씩 인코딩된다. 이것이 생성하는 신호는 판독을 위해 z를 따라 인코딩되고, 위상 인코딩을 위해 x 및 y를 따라 인코딩된다. 이렇게 하면 전체 볼륨을 더 빨리 이미징하게 할 수 있다. 볼륨의 슬라이스 두께는 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해 후처리에 의해 증가될 수 있다.
따라서, 위의 관점에서, 출원인은 펄스화된 그라디언트가 필요 없이 더 빠른 이미지 취득 레이트로 특정 MRI 스캐너들(예를 들어, 단면 MRI들)에서 멀티-슬라이스 여기 방법들과 결합하여 특정 광대역 펄스(예를 들어, 처프 펄스)를 사용하여 불균일 필드들에서 NMR 스펙트럼들 및 MR 이미지들을 수집하기 위한 방법을 발견하였다. 이 방법은 다르게는 멀티-슬라이스 취득에 의해 가능한 것보다 훨씬 더 빠르게 전체 볼륨을 이미징하도록 허용한다. 또한, 슬라이스 선택 그라디언트를 판독으로서 사용함으로써, z축을 따라 손실되는 정보가 없다. 다양한 실시예들에 따라 개시된 기술들의 관점에서, 개시된 구현 방법들은 2개의 방법을 결합함에 있어서 기존의 문제들을 극복한다. 예를 들어, 극복해야 할 과제들 중 일부는 이미징을 위해 처프 펄스들을 구현하면서 그들의 비정상적인 거동을 보상하고/하거나, 이미징에 유용한 영구 필드를 설계하고/하거나, 효율적인 신호 평균화를 위해 처프 펄스에 의해 야기되는 데이터 슬라이스들을 인터리빙하고/하거나, 제3 차원이 직접 측정될 때 3차원 데이터를 일련의 2차원 슬라이스들로 효율적으로 축소시키는 데 있어서의 어려움을 포함할 수 있다.
속도 향상(speedup)은 정상 시야를 이미징하기 위해 얼마나 많은 슬라이스들이 필요한지를 계산함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에 따르면, 본 명세서에서 논의된 스캐너의 시야(본 명세서에서 관심 영역으로도 지칭됨)는 4 내지 12 인치 직경의 구이다. 예시적인 스캐너는 0.5 내지 5 mm 범위의 두께를 가진 종래의 슬라이스 선택 펄스들을 생성할 수 있으며, 이는, 예를 들어, 전체 시야를 커버하기 위해 대략 34개의 슬라이스가 선택될 것임을 의미한다. 동일한 스캐너는 또한 1 인치 두께의 슬라이스들을 여기하는 처프 펄스들을 생성할 수도 있으며, 이는 슬라이스 방향도 판독으로서 취급되는 경우 전체 시야를 커버하는 데 단지 4개의 슬라이스만이 필요하다는 것을 의미한다. 이것은 대략 8.5의 속도 향상이 될 것이며, 주로 스캐너의 하드웨어로 인해 속도 향상에 제한들이 있을 것이다. 시야의 대역폭과 동일한 광대역폭 수신 및 송신 코일들을 사용하면, 전체 이미징 볼륨을 하나의 슬라이스로 선택할 수 있다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 펄스 시퀀스들을 예시한다. 도 9에 예시된 바와 같이, 시스템 컴퓨터에 의해 발생되어 소프트웨어 설계 라디오(software design radio)(SDR)로 전송되는 디지털 파형들의 일부 예가 예시되어 있다. 맨 위 채널에 도시된 신호 시퀀스(910)는 라디오 주파수 송신(radio frequency transmit)(RFTx) 채널이며, 이는 RF 시스템의 송신 시스템(transmit system)(TX) 세그먼트로 전송되는 모든 파형들을 갖는다. 이 예에서, RFTx 채널의 모든 펄스들은 동일한 대역폭들을 갖지만 듀레이션들이 상이한 처프 펄스들이다. 다양한 실시예들에 따르면, 발생된 펄스들은 이 반복에서 반송파와 혼합되지 않는데, 이는 그들의 중심 주파수가 0Hz임을 의미한다. 펄스들은 일단 발생되면, 다양한 실시예들에 따라, SDR에서 반송파와 혼합되어, 시스템의 라머 주파수(Larmor frequency)를 충족시키는 데 필요한 주파수로 그들의 중심 주파수를 변경한다.
도 9에 예시된 바와 같이, 신호 시퀀스(920)는 라디오 주파수 수신(radio frequency receive)(RFRx) 채널이다. RFTx 채널과 달리, 이 채널은 아날로그 신호로 변환되지 않는다. 대신, 이 채널은 RF 시스템의 수신 시스템(RX) 섹션으로부터 수신하고 있는 아날로그 신호를 디지털화할 시기에 대한 SDR에 대한 일련의 명령어들이다. 다양한 실시예들에 따르면, SDR은 항상 RX 섹션으로부터 일부 신호를 수신하고 있지만, RFRx 채널이 1로 설정될 때 수집된 신호만이 이미징과 관련이 있다.
도 9에 추가로 예시된 바와 같이, 아래 2개 채널에 도시된 신호 시퀀스들(930 및 940)은 그라디언트 채널들이다. 다양한 실시예들에 따르면, 이들 신호 시퀀스들(930 및 940)은 그라디언트 증폭기에 의해 증폭된 후 그라디언트 코일들로 전송되는 파형들에 대응한다. 다양한 실시예들에 따라, 그라디언트들은 수집된 신호에서 공간 정보를 인코딩하는 역할을 한다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징 시스템(1000)에서의 이미징을 위한 환자의 예시적인 포지션을 예시한다. 도 10에 예시된 바와 같이, 수신(Rx) 코일(1070)이 환자(1100) 위에 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일(1070)은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나일 수 있다. 도 10에 예시된 바와 같이, 수신 코일(1070)은 환자(1100)의 해부학적 부위 상에 배치되는 3-루프 코일이다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일(1070)에 의해 취득되는 신호는 RF 시스템의 RX 섹션으로 전송될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 MRI 스캔을 수행하기 위한 방법은 다음 단계들을 포함한다. 제1 단계에서, 환자는 그들 신체의 관련 부분이 시야에 배치되도록 포지셔닝된다. 그런 다음, 수신 코일 또는 코일 어레이가 환자 위에 배치된다. 신체의 상이한 부분들은 상이한 수신 코일 어레이들을 필요로 할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 이들 어레이들의 설계는 다양하다. 다양한 실시예들에 따르면, 일부 설계들은 동일한 튜닝을 갖는 모든 코일들을 가지며, 이는 튜닝 박스에 의해 변경된다. 다양한 실시예들에 따르면, 다른 것들은 각각이 별개의 정적 튜닝을 갖는 코일들의 어레이를 갖는다. 설계에 관계없이, 수신 코일들은 그들의 공간 감도(spatial sensitivity)가 그들이 민감한 주파수들과 중첩되도록 배치된다. 환자와 수신 코일들이 포지셔닝되면, 그들의 배치를 확인하기 위해 신호가 취득된다. 신호는 SDR로부터 RF 시스템의 TX 섹션으로 2개의 펄스를 전송함으로써 취득된다. 이들 2개의 펄스는 모두 처프 펄스들이며, 환자들의 신체 상의 수신 코일들에 의해 포착될 신호를 환자에 유도하도록 설계되었다. 그런 다음, 이들 신호들은 수신 코일들로부터 RF 시스템의 RX 섹션으로 전송된다. 신호가 검출되는 경우, 스캔은 그것의 다음 단계로 진행된다. 다음 페이즈에서는, 환자들이 올바른 포지션에 배치되었음을 확인하기 위해 환자의 이미지가 촬영된다. 이미지를 수집하기 위해, 처프 펄스들의 시퀀스가 환자에게 적용된다. 이들 펄스들은 RF 시스템의 TX 섹션을 통해 전송된다. 이들 처프 펄스들의 적용들 사이에서, RF 시스템의 RX 섹션을 통해 수신 코일들로부터 신호가 취득된다. 또한, 그라디언트 펄스들이 공간 정보를 신호에 인코딩하기 위해 시스템으로 전송된다. 환자의 포지션이 확인되면, 전체 이미지가 촬영된다. 전체 이미지는 환자의 포지션을 확인하는 데 사용되는 이미지와 유사한 방식으로 수집된다. 유일한 차이점은 전체 이미지가 더 높은 해상도를 갖게 되고, 따라서 취득하는 데 시간이 더 오래 걸릴 것이라는 점이다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템이 제공된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 타겟 대상에 근접하게 배치되도록 구성되는 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 시스템은 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하기 위해 타겟 대상의 신호를 전달하도록 구성되고, 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 하우징을 포함하고, 하우징은 불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하도록 구성되고, 하우징은 처프 펄스들의 시퀀스를 전달하도록 구성되는 라디오 주파수 송신 시스템, 및 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 전달하도록 구성되는 단면 그라디언트 코일 세트를 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 전원을 추가로 포함하고, 전원은 라디오 주파수 송신 시스템, 및 단면 그라디언트 코일 세트 중 적어도 하나를 통해 전류를 흐르게 하여 관심 영역에 전자기장을 발생시키도록 구성되고, 관심 영역은 타겟 대상을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하는 멀티-슬라이스 여기를 적용하도록 구성되고, 다수의 슬라이스들 각각은 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 불균일 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 신호에 인코딩하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 불균일 영구 그라디언트 필드와 처프 펄스들의 조합은 불균일 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위이다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 수신 코일은 신호를 수신하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 90도 위상차를 갖는 2개의 성분으로 분할된다. 다양한 실시예들에 따르면, 송신 시스템은 적어도 2개의 처프 펄스를 발생시키도록 구성되는 2개의 별도 포트를 추가로 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 신호 컨디셔닝 박스는 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 라디오 주파수 증폭기를 추가로 포함하고, 증폭기는 제어 시스템이 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프될 때 인에이블 및 디스에이블된다.
다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 시스템은 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는 송신 코일을 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 튜닝 박스를 추가로 포함하고, 튜닝 박스는 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일이다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 수신 코일은 관심 영역보다 작다. 다양한 실시예들에 따르면, 송신 코일 및 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 대해 동심이다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른 예시적인 자기 공명 이미징 시스템(1100)의 개략도이다. 시스템(1100)은 이미징 시스템(1110), 전원(1180), 및 제어 시스템(1190)을 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 이미징 시스템(1110)은 하우징(1120) 및 라디오 주파수 수신 시스템(1170)을 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 하우징(1120)은 영구 자석(1130), 라디오 주파수 송신 시스템(1140), 그라디언트 코일 세트(1150), 및 임의적인 전자석(1160)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템(1100)은, 예를 들어, 마이크로-전자-기계 시스템(MEMS) 스위치, 솔리드 스테이트 릴레이 또는 기계식 릴레이를 포함하여 버랙터, PIN 다이오드, 커패시터 또는 스위치와 같되, 이에 제한되지 않는 다양한 전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 위에 나열된 다양한 전자 컴포넌트들은 라디오 주파수 송신 시스템(1140)과 함께 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 11과 관련하여 도시되고 설명된 예시적인 시스템(1100)은 도 1과 관련하여 도시되고 설명된 예시적인 시스템(100)과 유사하거나 또는 예시적인 시스템의 유사한 컴포넌트들을 포함하기 때문에, 컴포넌트들 각각은 달리 지정되지 않는 한 추가로 자세하게 설명되지 않을 것이다. 예를 들어, 다양한 실시예들에 따라, 라디오 주파수 송신 시스템(1140)은 라디오 주파수 송신 코일(140)과 동일하거나 또는 실질적으로 동일할 수 있는 라디오 주파수 송신 코일을 포함할 수 있다. 유사하게, 다양한 실시예들에 따라, 라디오 주파수 수신 시스템(1170)은 라디오 주파수 수신 코일(170)과 동일하거나 또는 실질적으로 동일할 수 있는 라디오 주파수 수신 코일을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
도 12는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 자기 공명 이미징 시스템(1200)의 개략도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 이미징 시스템(1200)은 이미징 시스템(1210) 및 제어 시스템(1290)을 포함한다. 이미징 시스템(1210)은 라디오 주파수 송신 시스템(radio frequency transmit system)(RF-TX)(1240), 라디오 주파수 수신 시스템(radio frequency receive system)(RF-RX)(1270), 튜닝 박스(1212), 및 신호 컨디셔닝 박스(1214)를 포함한다. 제어 시스템(1290)은 소프트웨어 설계 라디오(SDR)(1292) 및 제어 및 인터페이스 시스템(1294)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템(1200)의 다양한 컴포넌트들 각각은 시스템(1200)의 다른 컴포넌트들에 통신 가능하게 커플링된다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 12에 도시된 다양한 화살표들은 시스템(1200)의 다양한 컴포넌트들의 상호 연결들 및 그 워크플로우를 예시한다. 예를 들어, 워크플로우는 제어 및 인터페이스 시스템(1294) 내에 상주하는 컴퓨터에서 시작할 수 있다. 예시적인 워크플로우는 필요한 디지털 파형들의 계산을 이들이 적용되는 데 필요한 특정 순서로 포함한다. 그런 다음, 디지털 파형들은 SDR(1292)로 전송되며, 이는 라디오 주파수 증폭기 및 송신 코일을 포함하는 라디오 주파수 송신 시스템(1240)으로 전송되는 아날로그 파형을 발생시킨다. 이것은 SDR(1292)에 의해 생성된 파형을 증폭하고, 이것을 타겟 대상, 예를 들어, 신체, 환자 또는 팬텀으로 전송한다. 이 시스템의 속성들은 이미징 시스템(1210)을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 신호 컨디셔닝 박스(1214), 및 시스템의 주파수 응답을 조정하는 튜닝 박스(1212)로 조정된다. 다양한 실시예들에 따르면, 튜닝 박스(1212)는 이미징 시스템(1210)의 임의적인 컴포넌트이다.
파형을 수신하면, 라디오 주파수 송신 시스템(1240)은 타겟 대상의 스핀들이 라디오 주파수 수신 시스템(1270)에 의해 검출되는 신호를 발생시키도록 한다. 이 라디오 주파수 수신 시스템(1270) 또한 블랭킹 및 튜닝 신호로 활성화 및 조작된다. 송신 시스템(1240)과 마찬가지로, 수신 시스템(1270)은 튜닝 신호를 반드시 필요로 하지는 않는다. 수신 시스템(1270)은 활성화되고 나서 신호를 수신한 후, 신호를 이미징 시스템(1210)으로 전송하고, 여기서 신호는 디지털화된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 신호 컨디셔닝 박스는 시스템(1200)의 다양한 컴포넌트들에 전송된 제어 신호들을 해당 컴포넌트들이 수용할 값들로 설정하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, RF 증폭기를 활성화하기 위해서는, SDR(1292)이 생성할 수 있는 것보다 높은 고전압 신호가 필요하다. 이러한 경우들에서, SDR(1292)은 신호를 신호 컨디셔닝 박스(1214)로 전송하도록 구성될 수 있으며, 이는 그 후 RF 증폭기가 인식할 레벨로 신호를 증폭한다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
도 13은 다양한 실시예들에 따른 예시적인 자기 공명 이미징 시스템(1300)의 개략도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 이미징 시스템(1300)은 이미징 시스템(1310) 및 제어 시스템(1390)을 포함한다. 이미징 시스템(1310)은 라디오 주파수 송신 시스템(1340), 튜닝 박스(1312), 및 신호 컨디셔닝 박스(1314)를 포함한다. 제어 시스템(1390)은 SDR(1392) 및 제어 및 인터페이스 시스템(1394)을 포함한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 라디오 주파수 송신 시스템(1340)은 라디오 주파수 전력 증폭기(1342), 라디오 주파수 결합기(1344), 변압기(예를 들어, 발룬(balun))(1346), 및 라디오 주파수 송신 코일(1348)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템(1300)의 다양한 컴포넌트들 각각은 시스템(1300)의 다른 컴포넌트들에 통신 가능하게 커플링된다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 13에 도시된 다양한 화살표들은 시스템(1300)의 다양한 컴포넌트들의 상호 연결들 및 그 워크플로우를 예시한다. 예를 들어, 워크플로우는 제어 및 인터페이스 시스템(1394) 내에 상주하는 컴퓨터에서 시작할 수 있다. 예시적인 워크플로우는 아날로그 파형이 SDR(1392)에서 발생되고 라디오 주파수 전력 증폭기(1342)로 전송되는 때를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 발생된 파형은 처프 파형일 수 있다. 제어 신호 또한 증폭기(1342)로 전송되어, 이를 턴온시키고 또한 SDR(1392)이 송신(transmission(transmit)) 펄스를 전송하고 있을 때에만 이를 인에이블한다. 다양한 실시예들에 따르면, 이 파형은 증폭되고 라디오 주파수 결합기(1344)로 전송되며, 이는 파동을 90도 위상차를 갖는 2개의 파동으로 분할한다. 다양한 실시예들에 따르면, 파동은 90도 위상차를 갖는 2개의 파동으로 분할되지 않고, 대신 송신 코일(1348)의 단일 포트로 직접 전송될 수 있다. 이들 파동들은 송신 코일(1348)의 2개의 포트로 전송되며, 이는 그 후 수신 시스템들(1170 또는 1270)과 같은 수신 시스템에 의해 검출되는 신호를 발생시키는 RF 펄스를 생성한다. 다양한 실시예들에 따르면, 파동들은 변압기(1346)를 통해 송신 코일(1348)로 전송된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 송신 코일(1348)의 주파수 응답을 변경하는 튜닝 박스(1312), 및 증폭기(1342)를 인에이블 및 디스에이블하는 신호 컨디셔닝 박스(1314)에 의해 제어된다. 다양한 실시예들에 따르면, 튜닝 박스(1312) 및 변압기들 또는 발룬들(1346)은 이미징 시스템(1310)을 이미징함에 있어서 임의적인 컴포넌트들이다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
도 14는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 이미징 시스템(1400)의 개략도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 이미징 시스템(1400)은 이미징 시스템(1410) 및 제어 시스템(1490)을 포함한다. 제어 시스템(1490)은 제어 및 인터페이스 시스템(1494)을 포함한다. 이미징 시스템(1410)은 라디오 주파수 수신 시스템(1470) 및 튜닝 박스(1412)를 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 라디오 주파수 수신 시스템(1470)은 라디오 주파수 수신 코일(1472), 제1단 전치 증폭기(1474), 변압기(예를 들어, 발룬)(1476), 및 제2단 전치 증폭기(1478)를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템(1400)의 다양한 컴포넌트들 각각은 시스템(1400)의 다른 컴포넌트들에 통신 가능하게 커플링된다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 14에 도시된 다양한 화살표들은 시스템(1400)의 다양한 컴포넌트들의 상호 연결들 및 그 워크플로우를 예시한다. 예를 들어, 워크플로우는 제어 및 인터페이스 시스템(1494) 내에 상주하는 컴퓨터에서 시작할 수 있다. 예시적인 워크플로우는 타겟 대상에 의해 발생된 라디오 주파수 신호들이 수신 시스템(1470)에서 검출되는 때를 포함한다. 이들 신호들은 송신 시스템들(1140, 1240 또는 1340)과 같은 송신 시스템에 의해 유도된다. 다양한 실시예들에 따르면, 튜닝 박스(1412)는 수신 코일(1472)이 민감한 주파수들을 설정하도록 구성된다. 수신 코일(1472)이 튜닝되는 주파수들에서 수신 코일(1472)에서 신호들을 검출하거나 수신하면, 이들의 신호들은 수신된 신호들을 증폭하는 제1단 전치 증폭기(1474)로 전송된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템(1400)은 제1단 전치 증폭기(1474)를 통한 증폭에 의해 잡음에 덜 취약해진다. 그런 다음, 증폭된 신호는 변압기(1476)를 통해 제2단 전치 증폭기(1478)에서의 증폭의 다른 단으로 전송되어 잡음에 대한 신호의 저항을 추가로 향상시킬 수 있다. 제2 단으로부터, 이제 완전히 증폭된 신호는 제어 및 인터페이스 시스템(1494)으로 전송되며, 여기서 디지털화 및 프로세싱된다. 코일들의 양은 애플리케이션에 따라 다를 수 있다.
본 명세서에서 소제목들에 대한 임의의 사용은 구성 목적들을 위한 것이라는 점이 이해되어야 하며, 해당 소제목의 특징들의 적용을 본 명세서의 다양한 실시예들에 제한하는 것으로 읽혀져서는 안된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 모든 특징은 본 명세서에서 논의되는 모든 다양한 실시예들에서 적용 가능하고 사용 가능하며, 본 명세서에서 설명되는 해당 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되는 특정 예시적인 실시예들에 관계없이 임의의 고려되는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 특징들에 대한 예시적인 설명은 주로 정보 제공의 목적들을 위해 사용되며, 구체적으로 설명되는 특징의 설계, 하위 특징 및 기능을 어떤 식으로든 제한하지 않는다는 점에 추가로 유의해야 한다.
워크플로우 실시예들
다양한 실시예들에 따르면, 개시된 자기 공명 이미징 시스템의 다양한 시스템 컴포넌트들 및 실시예들을 구성하는 특징들의 다양한 시스템들 및 이들의 다양한 조합들이 본 명세서에 개시된다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법(S100)에 대한 흐름도이다. 방법(S100)은, 단계(S110)에서, 자기 공명 이미징 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 시스템은 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템, 및 하우징을 포함하고, 하우징은 불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석, 라디오 주파수 송신 시스템, 및 단면 그라디언트 코일 세트를 포함한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 방법(S100)은, 단계(S120)에서, 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계를 포함한다. 방법(S100)은, 단계(S130)에서, 송신 시스템을 통해 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계를 포함한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 방법(S100)은, 단계(S140)에서, 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계를 포함한다. 방법(S100)은, 단계(S150)에서, 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계를 포함한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 방법(S100)은, 단계(S160)에서, 수신 시스템을 통해 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계 - 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함함 - 를 포함한다. 방법(S100)은, 단계(S170)에서, 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 수신 시스템에서 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 전원을 추가로 포함하고, 전원은 라디오 주파수 송신 코일, 및 단면 그라디언트 코일 세트 중 적어도 하나를 통해 전류를 흐르게 하여 관심 영역에 전자기장을 발생시키도록 구성되고, 관심 영역은 타겟 대상을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 멀티-슬라이스 여기는 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 다수의 슬라이스들 각각은 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 불균일 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 신호에 인코딩하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 불균일 영구 그라디언트 필드와 처프 펄스들의 조합은 불균일 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위이다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 신호는 수신 코일에 의해 수신된다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 90도 위상차를 갖는 2개의 성분으로 분할된다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 송신 시스템의 2개의 별도 포트로 전송되는 2개의 성분으로 분할된다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 신호 컨디셔닝 박스는 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블한다.
다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 시스템은 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는 송신 코일을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 튜닝 박스를 추가로 포함하고, 튜닝 박스는 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일이다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 수신 코일은 관심 영역보다 작다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신 코일 및 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 대해 동심이다.
도 16은 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법(S200)에 대한 흐름도이다. 방법(S200)은, 단계(S210)에서, 이미징 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 시스템은 라디오 주파수 수신 코일, 및 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석을 포함한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 방법(S200)은, 단계(S220)에서, 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계를 포함한다. 방법(S200)은, 단계(S230)에서, 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계를 포함한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 방법(S200)은, 단계(S240)에서, 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계 - 멀티-슬라이스 여기는 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 다수의 슬라이스들 각각은 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 가짐 - 를 포함한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 방법(S200)은, 단계(S250)에서, 영구 그라디언트 필드의 축에 수직인 2개의 직교 방향을 따라 위상 인코딩 필드를 적용하는 단계를 포함한다. 방법(S200)은, 단계(S260)에서, 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 취득하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍된다. 다양한 실시예들에 따르면, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 관심 영역은 타겟 대상을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 신호에 인코딩하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 그라디언트 필드와 처프 펄스들의 조합은 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위이다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 신호는 수신 코일에 의해 수신된다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 신호 컨디셔닝 박스는 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블한다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 튜닝 박스 및 라디오 주파수 송신 코일을 추가로 포함하고, 튜닝 박스는 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 송신 코일은 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 단면 그라디언트 코일 세트를 추가로 포함하고, 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일이다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 수신 코일은 관심 영역보다 작다.
도 17은 다양한 실시예들에 따른 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법(S300)에 대한 흐름도이다. 방법(S300)은, 단계(S310)에서, 영구 그라디언트 자기장을 제공하는 단계를 포함한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 방법(S300)은, 단계(S320)에서, 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계를 포함한다. 방법(S300)은, 단계(S330)에서, 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계를 포함한다. 방법(S300)은, 단계(S340)에서, 동일한 광대역폭을 갖는 슬라이스 선택 그라디언트를 선택하는 단계를 포함한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 방법(S300)은, 단계(S350)에서, 영구 그라디언트 자기장의 축을 따라 멀티-슬라이스 여기 기술을 적용하는 단계를 포함한다. 방법(S300)은, 단계(S360)에서, 영구 그라디언트 자기장에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계를 포함한다. 방법(S300)은, 단계(S370)에서, 수신 코일을 통해 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계를 포함한다. 방법(S300)은, 단계(S380)에서, 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기 기술, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍된다. 다양한 실시예들에 따르면, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 관심 영역은 타겟 대상을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 신호에 인코딩하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 그라디언트 필드와 처프 펄스들의 조합은 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위이다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 신호는 수신 코일에 의해 수신된다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 신호 컨디셔닝 박스는 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블한다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 튜닝 박스 및 라디오 주파수 송신 코일을 추가로 포함하고, 튜닝 박스는 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 송신 코일은 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 단면 그라디언트 코일 세트를 추가로 포함하고, 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일이다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 수신 코일은 관심 영역보다 작다.
컴퓨터-구현 시스템
도 18은 다양한 실시예들에 따른 컴퓨터 시스템(1800)을 예시하는 블록도이다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법들(S100, S200 및 S300)은 컴퓨터 소프트웨어 또는 하드웨어를 통해 구현될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제어 시스템들(1190, 1290, 1390 및 1490)과 같은 제어 시스템들, 또는 시스템들(1294, 1394 및 1494)과 같은 제어 및 인터페이스 시스템들은 "하드와이어드" 물리적 네트워크 연결(예를 들어, 인터넷, LAN, WAN, VPN 등) 또는 무선 네트워크 연결(예를 들어, Wi-Fi, WLAN 등) 중 어느 것일 수 있는 네트워크 연결을 통해 컴퓨터 시스템(1800)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(1800)은 워크스테이션, 메인프레임 컴퓨터, 분산 컴퓨팅 노드("클라우드 컴퓨팅" 또는 분산 네트워킹 시스템의 일부), 개인용 컴퓨터, 모바일 디바이스 등일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터 시스템(1800)은 정보를 전달하기 위한 버스(1802) 또는 다른 통신 메커니즘, 및 정보를 프로세싱하기 위해 버스(1802)와 커플링되는 프로세서(1804)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(1800)은 또한 프로세서(1804)에 의해 실행될 명령어들을 결정하기 위해 버스(1802)에 커플링되는 랜덤 액세스 메모리(random access memory)(RAM)(1806) 또는 다른 동적 스토리지 디바이스일 수 있는 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 또한 프로세서(1804)에 의해 실행될 명령어들의 실행 동안 임시 변수들 또는 다른 중간 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(1800)은 프로세서(1804)에 대한 정적 정보 및 명령어들을 저장하기 위해 버스(1802)에 커플링되는 판독 전용 메모리(read only memory)(ROM)(1808) 또는 다른 정적 스토리지 디바이스를 추가로 포함할 수 있다. 자기 디스크 또는 광 디스크와 같은 스토리지 디바이스(1810)가 제공될 수 있고, 정보 및 명령어들을 저장하기 위해 버스(1802)에 커플링될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(1800)은 컴퓨터 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위해 음극선관(cathode ray tube)(CRT) 또는 액정 디스플레이(liquid crystal display)(LCD)와 같은 디스플레이(1812)에 버스(1802)를 통해 커플링될 수 있다. 영숫자 및 기타 키들을 포함하는 입력 디바이스(1814)가 프로세서(1804)에 정보 및 커맨드 선택들을 전달하기 위해 버스(1802)에 커플링될 수 있다. 다른 타입의 사용자 입력 디바이스는 프로세서(1804)에 방향 정보 및 커맨드 선택들을 전달하고 디스플레이(1812) 상의 커서 이동을 제어하기 위해 마우스, 트랙볼 또는 커서 방향 키들과 같은 커서 컨트롤(1816)이다. 이 입력 디바이스(1814)는 통상적으로 2개의 축, 즉, 제1 축(즉, x) 및 제2 축(즉, y)에서 2개의 자유도를 가지므로, 디바이스가 평면에서의 포지션들을 지정하게 할 수 있다. 그러나, 3차원(x, y 및 z) 커서 이동을 허용하는 입력 디바이스들(1814)도 본 명세서에서 고려된다는 것이 이해되어야 한다.
본 교시들의 특정 구현들과 일치하여, 프로세서(1804)가 메모리(1806)에 포함된 하나 이상의 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 실행하는 것에 응답하여 컴퓨터 시스템(1800)에 의해 결과들이 제공될 수 있다. 이러한 명령어들은 스토리지 디바이스(1810)와 같은 다른 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로부터 메모리(1806)로 판독될 수 있다. 메모리(1806)에 포함된 명령어들의 시퀀스들의 실행은 프로세서(1804)로 하여금 본 명세서에 설명된 프로세스들을 수행하게 할 수 있다. 대안적으로, 본 교시들을 구현하기 위해 소프트웨어 명령어들 대신 또는 이와 결합하여 하드-와이어드 회로망이 사용될 수 있다. 따라서, 본 교시들의 구현들은 하드웨어 회로망과 소프트웨어의 임의의 특정 조합으로 제한되지 않는다.
본 명세서에 사용된 "컴퓨터 판독 가능 매체"(예를 들어, 데이터 저장소, 데이터 스토리지 등) 또는 "컴퓨터 판독 가능 저장 매체"는 실행을 위해 프로세서(1804)에 명령어들을 제공하는 데 참여하는 임의의 매체를 지칭한다. 이러한 매체는 비-휘발성 매체, 휘발성 매체 및 송신 매체를 포함하되, 이에 제한되지 않는 많은 형태들을 취할 수 있다. 비-휘발성 매체의 예들은 스토리지 디바이스(1810)와 같은 광학, 솔리드 스테이트, 자기 디스크들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 휘발성 매체의 예들은 메모리(1806)와 같은 동적 메모리를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 송신 매체의 예들은 버스(1802)를 포함하는 와이어들을 포함하여 동축 케이블들, 구리 와이어 및 광섬유들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 일반적인 형태들은, 예를 들어, 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프 또는 임의의 기타 자기 매체, CD-ROM, 임의의 기타 광학 매체, 펀치 카드들, 종이 테이프(paper tape), 홀들의 패턴들이 있는 임의의 기타 물리적 매체, RAM, PROM 및 EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 기타 메모리 칩 또는 카트리지, 또는 컴퓨터가 판독할 수 있는 임의의 기타 유형의(tangible) 매체를 포함한다.
컴퓨터 판독 가능 매체에 더하여, 명령어들 또는 데이터는 실행을 위해 컴퓨터 시스템(1800)의 프로세서(1804)에 하나 이상의 명령어의 시퀀스들을 제공하기 위해 통신 장치 또는 시스템에 포함된 송신 매체 상의 신호들로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 통신 장치는 명령어들 및 데이터를 나타내는 신호들을 갖는 트랜시버를 포함할 수 있다. 명령어들 및 데이터는 하나 이상의 프로세서로 하여금 본 명세서의 개시내용에 개괄된 기능들을 구현하게 하도록 구성된다. 데이터 통신 송신 연결들의 대표적인 예들은 전화 모뎀 연결들, 광역 네트워크들(wide area networks)(WAN), 근거리 네트워크들(local area networks)(LAN), 적외선 데이터 연결들, NFC 연결들 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 안는다.
본 명세서에 설명된 방법론들의 흐름도들, 다이어그램들 및 수반되는 개시내용은 독립형 디바이스로서 컴퓨터 시스템(1800)을 사용하여 또는 클라우드 컴퓨팅 네트워크와 같은 공유 컴퓨터 프로세싱 자원들의 분산 네트워크 상에 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에 설명된 방법론들은 애플리케이션에 따라 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 방법론들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 프로세싱 유닛은 하나 이상의 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit)(ASIC), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor)(DSP), 디지털 신호 프로세싱 디바이스(digital signal processing device)(DSPD), 프로그래밍 가능 로직 디바이스(programmable logic device)(PLD), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(field programmable gate array)(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로-제어기, 마이크로프로세서, 전자 디바이스, 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 기타 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 본 교시들의 방법들은 C, C++, Python 등과 같은 종래의 프로그래밍 언어들로 작성된 펌웨어 및/또는 소프트웨어 프로그램 및 애플리케이션들로서 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 실시예들은 펌웨어 및/또는 소프트웨어로서 구현되는 경우, 컴퓨터로 하여금 위에서 설명된 방법들을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 상에서 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 엔진들은 컴퓨터 시스템(1800)과 같은 컴퓨터 시스템 상에 제공될 수 있으며, 이에 의해 프로세서(1804)는 메모리 컴포넌트들(1806/1808/1810) 및 입력 디바이스(1814)를 통해 제공되는 사용자 입력 중 임의의 하나 또는 이들의 조합에 의해 제공되는 명령어들에 따라 이들 엔진들에 의해 제공되는 분석들 및 결정들을 실행할 것이라는 점이 이해되어야 한다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 하여금 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법은 자기 공명 이미징 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템, 및 하우징을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 하우징은 불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석, 라디오 주파수 송신 시스템, 및 단면 그라디언트 코일 세트를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법은 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 송신 시스템을 통해 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계; 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 수신 시스템을 통해 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계 - 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함함 -; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 수신 시스템에서 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템은 전원을 추가로 포함하고, 전원은 라디오 주파수 송신 시스템, 및 단면 그라디언트 코일 세트 중 적어도 하나를 통해 전류를 흐르게 하여 관심 영역에 전자기장을 발생시키도록 구성되고, 관심 영역은 타겟 대상을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 멀티-슬라이스 여기는 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 다수의 슬라이스들 각각은 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 불균일 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 신호에 인코딩하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 불균일 영구 그라디언트 필드와 처프 펄스들의 조합은 불균일 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위이다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 신호는 수신 코일에 의해 수신된다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 90도 위상차를 갖는 2개의 성분으로 분할된다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 송신 시스템의 2개의 별도 포트로 전송되는 2개의 성분으로 분할된다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 신호 컨디셔닝 박스는 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블한다.
다양한 실시예들에 따르면, 라디오 주파수 송신 시스템은 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는 송신 코일을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 튜닝 박스를 추가로 포함하고, 튜닝 박스는 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일이다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 수신 코일은 관심 영역보다 작다. 다양한 실시예들에 따르면, 송신 코일 및 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 대해 동심이다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 하여금 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법은 라디오 주파수 수신 코일, 및 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석을 포함하는 이미징 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법은 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계 - 멀티-슬라이스 여기는 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 다수의 슬라이스들 각각은 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 가짐 -; 영구 그라디언트 필드의 축에 수직인 2개의 직교 방향을 따라 위상 인코딩 필드를 적용하는 단계; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 취득하는 단계를 추가로 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍된다. 다양한 실시예들에 따르면, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 관심 영역은 타겟 대상을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법은 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계를 추가로 포함하고, 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 방법은 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계를 추가로 포함하고, 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 신호에 인코딩하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 그라디언트 필드와 처프 펄스들의 조합은 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위이다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 신호는 수신 코일에 의해 수신된다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 신호 컨디셔닝 박스는 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블한다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 튜닝 박스 및 라디오 주파수 송신 코일을 추가로 포함하고, 튜닝 박스는 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 송신 코일은 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 단면 그라디언트 코일 세트를 추가로 포함하고, 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일이다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 수신 코일은 관심 영역보다 작다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 하여금 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법은 영구 그라디언트 자기장을 제공하는 단계; 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 동일한 광대역폭을 갖는 슬라이스 선택 그라디언트를 선택하는 단계; 영구 그라디언트 자기장의 축을 따라 멀티-슬라이스 여기 기술을 적용하는 단계; 영구 그라디언트 자기장에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 수신 코일을 통해 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계; 및 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기 기술, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍된다. 다양한 실시예들에 따르면, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 관심 영역은 타겟 대상을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 신호에 인코딩하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 영구 그라디언트 필드와 처프 펄스들의 조합은 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위이다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 처프 펄스들은 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 신호는 수신 코일에 의해 수신된다.
다양한 실시예들에 따르면, 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 신호 컨디셔닝 박스는 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블한다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 튜닝 박스 및 라디오 주파수 송신 코일을 추가로 포함하고, 튜닝 박스는 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 송신 코일은 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 단면 그라디언트 코일 세트를 추가로 포함하고, 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 그라디언트 코일 세트는 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일이다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 수신 코일은 관심 영역보다 작다.
실시예들의 인용
실시예 1. 자기 공명 이미징(magnetic resonance imaging)을 수행하기 위한 방법으로서, 자기 공명 이미징 시스템을 제공하는 단계 - 상기 자기 공명 이미징 시스템은 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템, 및 하우징 - 상기 하우징은 불균일 영구 그라디언트 필드(inhomogeneous permanent gradient field)를 제공하기 위한 영구 자석, 라디오 주파수 송신 시스템(radio frequency transmit system), 및 단면 그라디언트 코일 세트(single-sided gradient coil set)를 포함함 - 을 포함함 - 를 포함하는, 방법. 상기 방법은 상기 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 상기 송신 시스템을 통해 처프 펄스(chirped pulse)들의 시퀀스를 적용하는 단계; 상기 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기(multi-slice excitation)를 적용하는 단계; 상기 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 상기 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 상기 수신 시스템을 통해 상기 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계 - 상기 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함함 -; 및 상기 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 2. 실시예 1에 있어서, 상기 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 상기 수신 시스템에서 상기 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍되는, 방법.
실시예 3. 임의의 이전 실시예에 있어서, 전원을 추가로 포함하고, 상기 전원은 상기 라디오 주파수 송신 시스템, 및 상기 단면 그라디언트 코일 세트 중 적어도 하나를 통해 전류를 흐르게 하여 관심 영역에 전자기장을 발생시키도록 구성되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 방법.
실시예 4. 실시예 3에 있어서, 상기 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는, 방법.
실시예 5. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 멀티-슬라이스 여기는 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 상기 다수의 슬라이스들 각각은 상기 처프 펄스들의 광대역폭(broad bandwidth)과 유사한 대역폭을 갖는, 방법.
실시예 6. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함하는, 방법.
실시예 7. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는, 방법.
실시예 8. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 9. 실시예 8에 있어서, 상기 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 상기 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 10. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 상기 신호에 인코딩하도록 구성되는, 방법.
실시예 11. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 불균일 영구 그라디언트 필드와 상기 처프 펄스들의 조합은 상기 불균일 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성되는, 방법.
실시예 12. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위인, 방법.
실시예 13. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 상기 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성되는, 방법.
실시예 14. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 상기 신호는 상기 수신 코일에 의해 수신되는, 방법.
실시예 15. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 90도 위상차를 갖는 2개의 성분으로 분할되는, 방법.
실시예 16. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 상기 송신 시스템의 2개의 별도 포트로 전송되는 2개의 성분으로 분할되는, 방법.
실시예 17. 임의의 이전 실시예에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 상기 신호 컨디셔닝 박스는 상기 제어 시스템을 블랭킹 신호(blanking signal)로 턴온 및 턴오프시키도록 구성되는, 방법.
실시예 18. 실시예 17에 있어서, 상기 제어 시스템을 상기 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블하는, 방법.
실시예 19. 실시예 3에 있어서, 상기 라디오 주파수 송신 시스템은 비-평면형(non-planar)이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는 송신 코일을 포함하는, 방법.
실시예 20. 실시예 19에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 튜닝 박스를 추가로 포함하고, 상기 튜닝 박스는 상기 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성되는, 방법.
실시예 21. 실시예 3에 있어서, 상기 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 자기장 그라디언트(magnetic field gradient)를 투영하도록 구성되는, 방법.
실시예 22. 실시예 3에 있어서, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일인, 방법.
실시예 23. 실시예 3에 있어서, 상기 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역보다 작은, 방법.
실시예 24. 실시예 19에 있어서, 상기 송신 코일 및 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 대해 동심(concentric)인, 방법.
실시예 25. 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법으로서, 이미징 시스템을 제공하는 단계 - 상기 이미징 시스템은 라디오 주파수 수신 코일, 및 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석을 포함함 - 를 포함하는 방법. 상기 방법은 상기 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭(wide bandwidth)을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 상기 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계 - 상기 멀티-슬라이스 여기는 상기 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 상기 다수의 슬라이스들 각각은 상기 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 가짐 -; 상기 영구 그라디언트 필드의 축에 수직인 2개의 직교 방향을 따라 위상 인코딩 필드를 적용하는 단계; 및 상기 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 취득하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 26. 실시예 25에 있어서, 상기 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍되는, 방법.
실시예 27. 실시예 26에 있어서, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 방법.
실시예 28. 실시예 27에 있어서, 상기 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는, 방법.
실시예 29. 실시예 25 내지 실시예 28 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함하는, 방법.
실시예 30. 실시예 29에 있어서, 상기 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는, 방법.
실시예 31. 실시예 25 내지 실시예 30 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 32. 실시예 31에 있어서, 상기 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 상기 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 상기 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 33. 실시예 25 내지 실시예 32 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 상기 신호에 인코딩하도록 구성되는, 방법.
실시예 34. 실시예 25 내지 실시예 33 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 영구 그라디언트 필드와 상기 처프 펄스들의 조합은 상기 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성되는, 방법.
실시예 35. 실시예 25 내지 실시예 34 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위인, 방법.
실시예 36. 실시예 25 내지 실시예 35 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 상기 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성되는, 방법.
실시예 37. 실시예 25 내지 실시예 36 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 상기 신호는 상기 수신 코일에 의해 수신되는, 방법.
실시예 38. 실시예 25 내지 실시예 37 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 상기 신호 컨디셔닝 박스는 상기 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성되는, 방법.
실시예 39. 실시예 38에 있어서, 상기 시스템을 상기 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블하는, 방법.
실시예 40. 실시예 27에 있어서, 상기 이미징 시스템은 튜닝 박스 및 라디오 주파수 송신 코일을 추가로 포함하고, 상기 튜닝 박스는 상기 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성되는, 방법.
실시예 41. 실시예 40에 있어서, 상기 송신 코일은 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는, 방법.
실시예 42. 실시예 27에 있어서, 상기 이미징 시스템은 단면 그라디언트 코일 세트를 추가로 포함하고, 상기 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성되는, 방법.
실시예 43. 실시예 27에 있어서, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일인, 방법.
실시예 44. 실시예 27에 있어서, 상기 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역보다 작은, 방법.
실시예 45. 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법으로서, 영구 그라디언트 자기장을 제공하는 단계; 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 동일한 광대역폭을 갖는 슬라이스 선택 그라디언트를 선택하는 단계; 상기 영구 그라디언트 자기장의 축을 따라 멀티-슬라이스 여기 기술을 적용하는 단계; 상기 영구 그라디언트 자기장에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 상기 수신 코일을 통해 상기 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계; 및 상기 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 46. 실시예 45에 있어서, 상기 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기 기술, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 상기 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍되는, 방법.
실시예 47. 실시예 46에 있어서, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 방법.
실시예 48. 실시예 47에 있어서, 상기 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는, 방법.
실시예 49. 실시예 45 내지 실시예 48 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함하는, 방법.
실시예 50. 실시예 49에 있어서, 상기 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는, 방법.
실시예 51. 실시예 45 내지 실시예 50 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 52. 실시예 51에 있어서, 상기 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 상기 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 상기 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 53. 실시예 45 내지 실시예 52 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 상기 신호에 인코딩하도록 구성되는, 방법.
실시예 54. 실시예 45 내지 실시예 53 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 영구 그라디언트 필드와 상기 처프 펄스들의 조합은 상기 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성되는, 방법.
실시예 55. 실시예 45 내지 실시예 54 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위인, 방법.
실시예 56. 실시예 45 내지 실시예 55 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 상기 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성되는, 방법.
실시예 57. 실시예 45 내지 실시예 56 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 상기 신호는 상기 수신 코일에 의해 수신되는, 방법.
실시예 58. 실시예 45 내지 실시예 57 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 상기 신호 컨디셔닝 박스는 상기 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성되는, 방법.
실시예 59. 실시예 58에 있어서, 상기 시스템을 상기 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블하는, 방법.
실시예 60. 실시예 47에 있어서, 상기 이미징 시스템은 튜닝 박스 및 라디오 주파수 송신 코일을 추가로 포함하고, 상기 튜닝 박스는 상기 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성되는, 방법.
실시예 61. 실시예 60에 있어서, 상기 송신 코일은 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는, 방법.
실시예 62. 실시예 47에 있어서, 상기 이미징 시스템은 단면 그라디언트 코일 세트를 추가로 포함하고, 상기 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성되는, 방법.
실시예 63. 실시예 47에 있어서, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일인, 방법.
실시예 64. 실시예 47에 있어서, 상기 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역보다 작은, 방법.
실시예 65. 자기 공명 이미징 시스템으로서, 타겟 대상에 근접하게 배치되도록 구성되는 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템 - 상기 수신 시스템은 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하기 위해 상기 타겟 대상의 신호를 전달하도록 구성되고, 상기 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함함 -; 및 하우징 - 상기 하우징은, 불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석 - 상기 이미징 시스템은 상기 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하도록 구성됨 -, 처프 펄스들의 시퀀스를 전달하도록 구성되는 라디오 주파수 송신 시스템, 및 상기 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 전달하도록 구성되는 단면 그라디언트 코일 세트를 포함함 - 을 포함하는, 시스템.
실시예 66. 실시예 65에 있어서, 전원을 추가로 포함하고, 상기 전원은 상기 라디오 주파수 송신 시스템, 및 상기 단면 그라디언트 코일 세트 중 적어도 하나를 통해 전류를 흐르게 하여 관심 영역에 전자기장을 발생시키도록 구성되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 시스템.
실시예 67. 실시예 66에 있어서, 상기 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는, 시스템.
실시예 68. 실시예 65 내지 실시예 67 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 이미징 시스템은 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하는 멀티-슬라이스 여기를 적용하도록 구성되고, 상기 다수의 슬라이스들 각각은 상기 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 갖는, 방법.
실시예 69. 실시예 65 내지 실시예 68 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함하는, 시스템.
실시예 70. 실시예 65 내지 실시예 69 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는, 시스템.
실시예 71. 실시예 65 내지 실시예 70 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 시스템.
실시예 72. 실시예 71에 있어서, 상기 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 상기 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 시스템.
실시예 73. 실시예 65 내지 실시예 72 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 상기 신호에 인코딩하도록 구성되는, 시스템.
실시예 74. 실시예 65 내지 실시예 73 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 불균일 영구 그라디언트 필드와 상기 처프 펄스들의 조합은 상기 불균일 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성되는, 시스템.
실시예 75. 실시예 65 내지 실시예 74 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위인, 시스템.
실시예 76. 실시예 65 내지 실시예 75 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 상기 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성되는, 시스템.
실시예 77. 실시예 65 내지 실시예 76 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 상기 수신 코일은 상기 신호를 수신하도록 구성되는, 시스템.
실시예 78. 실시예 65 내지 실시예 77 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 90도 위상차를 갖는 2개의 성분으로 분할되는, 시스템.
실시예 79. 실시예 65 내지 실시예 78 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 송신 시스템은 상기 적어도 2개의 처프 펄스를 발생시키도록 구성되는 2개의 별도 포트를 추가로 포함하는, 시스템.
실시예 80. 실시예 65 내지 실시예 79 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 상기 신호 컨디셔닝 박스는 상기 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성되는, 시스템.
실시예 81. 실시예 80에 있어서, 라디오 주파수 증폭기를 추가로 포함하고, 상기 증폭기는 상기 제어 시스템이 상기 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프될 때 인에이블 및 디스에이블되는, 시스템.
실시예 82. 실시예 66에 있어서, 상기 라디오 주파수 송신 시스템은 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는 송신 코일을 포함하는, 시스템.
실시예 83. 실시예 82에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 튜닝 박스를 추가로 포함하고, 상기 튜닝 박스는 상기 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성되는, 시스템.
실시예 84. 실시예 66에 있어서, 상기 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성되는, 시스템.
실시예 85. 실시예 66에 있어서, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일인, 시스템.
실시예 86. 실시예 66에 있어서, 상기 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역보다 작은, 시스템.
실시예 87. 실시예 82에 있어서, 상기 송신 코일 및 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 대해 동심인, 시스템.
실시예 88. 컴퓨터로 하여금 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 방법은 자기 공명 이미징 시스템을 제공하는 단계 - 상기 자기 공명 이미징 시스템은 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템, 및 하우징 - 상기 하우징은 불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석, 라디오 주파수 송신 시스템, 및 단면 그라디언트 코일 세트를 포함함 - 을 포함함 - 를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. 상기 방법은 상기 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 상기 송신 시스템을 통해 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 상기 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계; 상기 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 상기 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 상기 수신 시스템을 통해 상기 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계 - 상기 신호는 적어도 2개의 처프 펄스를 포함함 -; 및 상기 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 89. 실시예 88에 있어서, 상기 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 상기 수신 시스템에서 상기 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍되는, 방법.
실시예 90. 실시예 88 및 실시예 89에 있어서, 전원을 추가로 포함하고, 상기 전원은 상기 라디오 주파수 송신 시스템, 및 상기 단면 그라디언트 코일 세트 중 적어도 하나를 통해 전류를 흐르게 하여 관심 영역에 전자기장을 발생시키도록 구성되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 방법.
실시예 91. 실시예 90에 있어서, 상기 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는, 방법.
실시예 92. 실시예 88 내지 실시예 91 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 멀티-슬라이스 여기는 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 상기 다수의 슬라이스들 각각은 상기 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 갖는, 방법.
실시예 93. 실시예 88 내지 실시예 92 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함하는, 방법.
실시예 94. 실시예 88 내지 실시예 93 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는, 방법.
실시예 95. 실시예 88 내지 실시예 94 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 96. 실시예 95에 있어서, 상기 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 상기 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 97. 실시예 88 내지 실시예 96 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 상기 신호에 인코딩하도록 구성되는, 방법.
실시예 98. 실시예 88 내지 실시예 97 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 불균일 영구 그라디언트 필드와 상기 처프 펄스들의 조합은 상기 불균일 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성되는, 방법.
실시예 99. 실시예 88 내지 실시예 98 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위인, 방법.
실시예 100. 실시예 88 내지 실시예 98 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 상기 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성되는, 방법.
실시예 101. 실시예 88 내지 실시예 100 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 상기 신호는 상기 수신 코일에 의해 수신되는, 방법.
실시예 102. 실시예 88 내지 실시예 101 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 90도 위상차를 갖는 2개의 성분으로 분할되는, 방법.
실시예 103. 실시예 88 내지 실시예 102 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 처프 펄스 각각은 상기 송신 시스템의 2개의 별도 포트로 전송되는 2개의 성분으로 분할되는, 방법.
실시예 104. 실시예 88 내지 실시예 103 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 상기 신호 컨디셔닝 박스는 상기 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성되는, 방법.
실시예 105. 실시예 104에 있어서, 상기 제어 시스템을 상기 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블하는, 방법.
실시예 106. 실시예 90에 있어서, 상기 라디오 주파수 송신 시스템은 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는 송신 코일을 포함하는, 방법.
실시예 107. 실시예 106에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 튜닝 박스를 추가로 포함하고, 상기 튜닝 박스는 상기 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성되는, 방법.
실시예 108. 실시예 90에 있어서, 상기 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성되는, 방법.
실시예 109. 실시예 90에 있어서, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일인, 방법.
실시예 110. 실시예 90에 있어서, 상기 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역보다 작은, 방법.
실시예 111. 실시예 106에 있어서, 상기 송신 코일 및 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 대해 동심인, 방법.
실시예 112. 컴퓨터로 하여금 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 방법은 이미징 시스템을 제공하는 단계 - 상기 이미징 시스템은 라디오 주파수 수신 코일, 및 영구 그라디언트 필드를 제공하기 위한 영구 자석을 포함함 - 를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. 상기 방법은 상기 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 상기 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하는 단계 - 상기 멀티-슬라이스 여기는 상기 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 상기 다수의 슬라이스들 각각은 상기 처프 펄스들의 광대역폭과 유사한 대역폭을 가짐 -; 상기 영구 그라디언트 필드의 축에 수직인 2개의 직교 방향을 따라 위상 인코딩 필드를 적용하는 단계; 및 상기 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 취득하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 113. 실시예 112에 있어서, 상기 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍되는, 방법.
실시예 114. 실시예 113에 있어서, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 방법.
실시예 115. 실시예 114에 있어서, 상기 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는, 방법.
실시예 116. 실시예 112 내지 실시예 115 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함하는, 방법.
실시예 117. 실시예 116에 있어서, 상기 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는, 방법.
실시예 118. 실시예 112 내지 실시예 117 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 119. 실시예 118에 있어서, 상기 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 상기 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 상기 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 120. 실시예 112 내지 실시예 119 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 상기 신호에 인코딩하도록 구성되는, 방법.
실시예 121. 실시예 112 내지 실시예 120 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 영구 그라디언트 필드와 상기 처프 펄스들의 조합은 상기 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성되는, 방법.
실시예 122. 실시예 112 내지 실시예 121 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위인, 방법.
실시예 123. 실시예 112 내지 실시예 122 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 상기 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성되는, 방법.
실시예 124. 실시예 112 내지 실시예 123 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 상기 신호는 상기 수신 코일에 의해 수신되는, 방법.
실시예 125. 실시예 112 내지 실시예 124 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 상기 신호 컨디셔닝 박스는 상기 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성되는, 방법.
실시예 126. 실시예 125에 있어서, 상기 시스템을 상기 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블하는, 방법.
실시예 127. 실시예 114에 있어서, 상기 이미징 시스템은 튜닝 박스 및 라디오 주파수 송신 코일을 추가로 포함하고, 상기 튜닝 박스는 상기 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성되는, 방법.
실시예 128. 실시예 127에 있어서, 상기 송신 코일은 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는, 방법.
실시예 129. 실시예 114에 있어서, 상기 이미징 시스템은 단면 그라디언트 코일 세트를 추가로 포함하고, 상기 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성되는, 방법.
실시예 130. 실시예 114에 있어서, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일인, 방법.
실시예 131. 실시예 114에 있어서, 상기 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역보다 작은, 방법.
실시예 132. 컴퓨터로 하여금 자기 공명 이미징을 수행하기 위한 방법을 수행하게 하기 위한 프로그램이 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 방법은 영구 그라디언트 자기장을 제공하는 단계; 수신 코일을 타겟 대상에 근접하게 배치하는 단계; 광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하는 단계; 동일한 광대역폭을 갖는 슬라이스 선택 그라디언트를 선택하는 단계; 상기 영구 그라디언트 자기장의 축을 따라 멀티-슬라이스 여기 기술을 적용하는 단계; 상기 영구 그라디언트 자기장에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계; 상기 수신 코일을 통해 상기 타겟 대상의 신호를 취득하는 단계; 및 상기 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하는 단계를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
실시예 133. 실시예 132에 있어서, 상기 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기 기술, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 단계는 상기 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍되는, 방법.
실시예 134. 실시예 133에 있어서, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 방법.
실시예 135. 실시예 134에 있어서, 상기 관심 영역은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는, 방법.
실시예 136. 실시예 132 내지 실시예 135 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함하는, 방법.
실시예 137. 실시예 136에 있어서, 상기 처프 펄스들은 1 kHz 내지 10 kHz, 10 kHz 내지 40 kHz, 40 kHz 내지 100 kHz, 100 kHz 내지 400 kHz, 400 kHz 내지 1 MHz 범위의 대역폭, 또는 이들의 임의의 범위들의 대역폭을 갖는, 방법.
실시예 138. 실시예 132 내지 실시예 137 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 139. 실시예 138에 있어서, 상기 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 상기 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 상기 영구 그라디언트 필드의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.
실시예 140. 실시예 132 내지 실시예 139 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 상기 신호에 인코딩하도록 구성되는, 방법.
실시예 141. 실시예 132 내지 실시예 140 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 영구 그라디언트 필드와 상기 처프 펄스들의 조합은 상기 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성되는, 방법.
실시예 142. 실시예 132 내지 실시예 141 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 타겟 대상은 신체의 해부학적 부위인, 방법.
실시예 143. 실시예 132 내지 실시예 142 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 수신 코일은 수신 코일들의 어레이를 포함하고, 상기 수신 코일들의 어레이 각각은 신체의 특정 해부학적 부위를 위해 구성되는, 방법.
실시예 144. 실시예 132 내지 실시예 143 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 상기 신호는 상기 수신 코일에 의해 수신되는, 방법.
실시예 145. 실시예 132 내지 실시예 144 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 제어 시스템을 추가로 포함하고, 상기 신호 컨디셔닝 박스는 상기 제어 시스템을 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키도록 구성되는, 방법.
실시예 146. 실시예 145에 있어서, 상기 시스템을 상기 블랭킹 신호로 턴온 및 턴오프시키는 것은 각각 라디오 주파수 증폭기를 인에이블 및 디스에이블하는, 방법.
실시예 147. 실시예 134에 있어서, 상기 이미징 시스템은 튜닝 박스 및 라디오 주파수 송신 코일을 추가로 포함하고, 상기 튜닝 박스는 상기 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성되는, 방법.
실시예 148. 실시예 147에 있어서, 상기 송신 코일은 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는, 방법.
실시예 149. 실시예 134에 있어서, 상기 이미징 시스템은 단면 그라디언트 코일 세트를 추가로 포함하고, 상기 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성되는, 방법.
실시예 150. 실시예 134에 있어서, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일인, 방법.
실시예 151. 실시예 134에 있어서, 상기 수신 코일은 단일-루프 코일 구성, 8자형 코일 구성, 또는 버터플라이 코일 구성 중 하나이고, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역보다 작은, 방법.
본 명세서는 많은 특정 구현 세부사항들을 포함하지만, 이들은 임의의 발명들 또는 청구될 수 있는 것의 범위에 대한 제한들로서 해석되어서는 안되며, 오히려 특정 발명들의 특정 구현들에 특정한 특징들의 설명들로서 해석되어야 한다. 별도의 구현들의 맥락에서 본 명세서에서 설명되는 특정 특징들은 단일 구현으로 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 설명되는 다양한 특징들은 또한 개별적으로 다수의 구현들로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징들이 특정 조합들로 작용하는 것으로 위에서 설명될 수 있고 심지어 초기에 그렇게 청구될 수도 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징이 일부 경우들에서는 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형과 관련될 수 있다.
유사하게, 동작들이 도면들에 특정 순서로 도시되어 있지만, 이는 이러한 동작들이 원하는 결과들을 달성하기 위해 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되어야 하거나, 또는 모든 예시된 동작들이 수행되어야 함을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황들에서는, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 더욱이, 위에서 설명된 구현들에서의 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 또는 다수의 소프트웨어 제품들로 패키지화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
"또는"에 대한 언급들은 "또는"을 사용하여 설명되는 임의의 용어들이 설명되는 용어들 중 단일의 것, 둘 이상의 것 및 모든 것 중 임의의 것을 나타낼 수 있도록 포괄형인 것으로 해석될 수 있다. "제1", "제2", "제3" 등의 라벨들은 반드시 순서를 나타내는 것을 의미하지는 않으며, 일반적으로 비슷하거나 유사한 항목들 또는 요소들을 구별하기 위해서만 사용된다.
본 개시내용에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 용이하게 명백할 수 있고, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구범위는 본 명세서에 나타낸 구현들로 제한되도록 의도되지 않고, 본 개시내용, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다.

Claims (20)

  1. 영구 그라디언트 자기장을 제공하도록 구성된 자기 공명 이미징 시스템으로서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 제어 회로 및 타겟 대상에 대해 배치된 수신 코일을 포함하고, 제어 회로는,
    광대역폭을 갖는 처프 펄스(chirped pulse)들의 시퀀스를 적용하고,
    동일한 광대역폭을 갖는 슬라이스 선택 그라디언트를 선택하고,
    상기 영구 그라디언트 자기장의 축을 따라 멀티-슬라이스 여기(multi-slice excitation) 기술을 적용하고,
    상기 영구 그라디언트 자기장에 직교하는 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하고,
    상기 타겟 대상의 신호를 취득하고,
    상기 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하도록 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기 기술, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 것은 상기 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 자기 공명 이미징 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이미징 시스템은 단면 그라디언트 코일 세트를 추가로 포함하고, 상기 그라디언트 코일 세트는 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되고, 상기 그라디언트 코일 세트는 상기 관심 영역에 자기장 그라디언트를 투영하도록 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 수신 코일은 상기 관심 영역 내의 이미징을 위해 환자의 해부학적 부위에 부착되도록 구성되는 가요성 코일인, 자기 공명 이미징 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 이미징 시스템은 튜닝 박스 및 라디오 주파수 송신 코일을 추가로 포함하고, 상기 튜닝 박스는 상기 송신 코일의 주파수 응답을 변경하도록 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 송신 코일은 비-평면형이고 상기 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 처프 펄스들은 동일한 대역폭들 및 상이한 듀레이션들을 포함하는, 자기 공명 이미징 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 영구 그라디언트 자기장의 축을 따라 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 1차원 신호는 제1 1차원 신호이고, 상기 그라디언트 펄스들은 서로에 대해 그리고 상기 영구 그라디언트 자기장의 축에 직교하는 제2 1차원 신호 및 제3 1차원 신호를 생성하도록 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 그라디언트 펄스들은 공간 정보를 상기 신호에 인코딩하도록 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 영구 그라디언트 자기장과 상기 처프 펄스들의 조합은 상기 영구 그라디언트 및 주파수 인코딩 그라디언트에서의 슬라이스 선택을 위해 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 처프 펄스들은 상기 타겟 대상에서 신호를 유도하고, 상기 신호는 상기 수신 코일에 의해 수신되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 자기 공명 이미징 시스템은 신호 컨디셔닝 박스 및 라디오 주파수 송신 시스템을 추가로 포함하고, 상기 라디오 주파수 송신 시스템은 라디오 주파수 증폭기 및 송신 코일을 포함하고, 상기 신호 컨디셔닝 박스는 상기 라디오 주파수 증폭기를 인에이블(enable) 및 디스에이블(disable)하도록 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  15. 자기 공명 이미징 시스템으로서,
    타겟 대상 상에 배치되도록 구성된 라디오 주파수 수신 코일을 포함하는 라디오 주파수 수신 시스템;
    불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하도록 구성된 영구 자석;
    라디오 주파수 송신 시스템;
    단면 그라디언트 코일 세트; 및
    상기 라디오 주파수 수신 시스템, 라디오 주파수 송신 시스템, 및 단면 그라디언트 코일 세트에 통신 가능하게 커플링된 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 라디오 주파수 송신 시스템을 통해 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하고,
    상기 불균일 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하고,
    상기 불균일 영구 그라디언트 필드에 직교하여 상기 단면 그라디언트 코일 세트를 통해 복수의 그라디언트 펄스들을 적용하고,
    상기 라디오 주파수 수신 시스템을 통해 상기 타겟 대상의 신호를 취득하고,
    상기 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 형성하도록 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 전원을 추가로 포함하고, 상기 전원은 상기 라디오 주파수 송신 시스템 및 상기 단면 그라디언트 코일 세트 중 적어도 하나를 통해 전류를 흐르게 하여 관심 영역에 전자기장을 발생시키도록 구성되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 자기 공명 이미징 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 멀티-슬라이스 여기는 상기 불균일 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하는, 자기 공명 이미징 시스템.
  18. 자기 공명 이미징 시스템으로서,
    타겟 대상 옆에 배치되도록 구성된 라디오 주파수 수신 코일;
    불균일 영구 그라디언트 필드를 제공하도록 구성된 영구 자석;
    라디오 주파수 송신 시스템; 및
    라디오 주파수 수신 시스템 및 라디오 주파수 송신 시스템에 통신 가능하게 커플링된 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    광대역폭을 갖는 처프 펄스들의 시퀀스를 적용하고,
    상기 영구 그라디언트 필드를 따라 멀티-슬라이스 여기를 적용하고 - 상기 멀티-슬라이스 여기는 상기 영구 그라디언트 필드의 축을 따라 다수의 슬라이스들을 여기시키는 것을 포함하고, 상기 다수의 슬라이스들 각각은 상기 처프 펄스들과 동일한 광대역폭을 갖음,
    상기 영구 그라디언트 필드의 축에 수직인 2개의 직교 방향을 따라 위상 인코딩 필드를 적용하고,
    상기 타겟 대상의 자기 공명 이미지를 취득하도록 구성되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 처프 펄스들, 멀티-슬라이스 여기, 및 그라디언트 펄스들을 적용하는 것은 신호를 취득할 때 각각의 자화가 재포커싱되도록 타이밍되는, 자기 공명 이미징 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 각각의 자화는 관심 영역에서 포커싱되고, 상기 관심 영역은 상기 타겟 대상을 포함하는, 자기 공명 이미징 시스템.
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