KR102297057B1 - 자기공명영상을 위한 모노-다이폴 교배 배열 안테나 rf 코일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하면이 개방된 원통 형상의 실린더 몸체; 상기 실린더 몸체의 표면을 따라 배치되는 복수의 모노-다이폴 안테나; 및 상기 실린더 몸체의 상면에서 상기 복수의 모노-다이폴 안테나를 전기적으로 연결하는 커패시터(capacitor);를 포함하며, 상기 복수의 모노-다이폴 안테나는 소정 간격으로 이격되어 교배(hybrid) 배열로 배치되는 것인, 자기공명영상 장치에 관한 것으로, MRI를 통한 맥파 혈류 속도 측정 방법의 가장 큰 단점인 낮은 낮은 자기장 효율성과 SNR을 향상시켜, ROI에 자기장을 충분히 균일하게 형성시키기 위한 것이며, 모든 각 채널의 안테나를 커패시터(Capacitor)를 이용하여 연결함으로써 하나의 접지 같은 전기 회로적 기법으로 각 채널 간의 간섭을 감소시킬 뿐만 아니라, ROI에 필요한 자기장을 효과적으로 형성할 수 있다.

Description

자기공명영상을 위한 모노-다이폴 교배 배열 안테나 RF 코일{MONO-DIPOLE HYBRID ARRAY ANTENNA RF COIL FOR MAGNETIC RESONANCE IMAGING}

본 발명은 자기공명영상(MRI) 라디오 주파수 (RF) 코일 개발에 관한 것으로, 모노-다이폴(mono-dipole) 교배 배열 안테나를 사용하여 안테나 효율과 자기장 균일도를 향상시킨 MRI RF 코일에 관한 것이다.

맥파 혈류 속도(Pulse Wave Velocity; PWV)는 심장 박동에 따라 발생하는 맥파(맥박)가 혈관의 두 구간 사이에 전달되는 속도를 말한다. 혈관 노화와 연관된 가장 근본적인 변화는 혈관 팽창성(Distensibility)이고, 이에 따라 동맥들의 완충 기능이 감소하며 맥파 속도가 증가하게 된다. 결과적으로 혈관의 경직도가 증가하면 뇌 혈관의 반응성(Cerebral Vasoreactivity; CVR)이 떨어져 혈관확장이 제한되며 맥파 혈류 속도가 증가하게 된다. 이 때문에 혈류를 통한 동맥 경직도 측정이 중요하게 여겨지며, 혈관 경직도 측정 방법으로는 초음파를 이용한 혈관벽의 두께를 측정하는 방법, 도플러(Doppler)를 이용한 혈류 속도 측정을 통한 맥파 혈류 속도를 계산하여 혈관 경직도를 추정하는 방법, Tonometry(혈압계)를 이용하여 맥파 혈류 속도를 측정하는 방법, MRI를 이용하여 위상차(phase contrast) 혈류 속도 측정법을 이용하여 맥파 혈류 속도를 측정하는 방법 등 여러 가지가 있지만, 혈압계를 이용하여 상완-발목(Brachial-Ankle) 두 구간에서 동맥 경직도를 측정하는 방법이 가장 많이 이용되고 있다.

혈압계와 도플러는 맥파 혈류 속도를 측정하는 대표적인 기기이지만, 혈압계는 상완-발목 두 부위에 혈압계를 부착하게 되는데, 두 지점의 혈관의 길이를 개인마다 측정하지 않고 신장에 따라 일반화된 지표를 사용하기 때문에 정확한 맥파 혈류 속도 값을 얻기 어렵고, 국소 부위의 맥파 혈류 속도를 측정할 수 있지만 전문가의 숙련도에 의해 결과의 질이 크게 좌우되며, 대뇌 혈관의 맥파 혈류 속도는 정확하게 측정하기 어렵다는 단점이 있다.

한편 MRI를 이용한 기법으로는 PC MRI를 이용하는 방법이 있으나, 한 개의 심박동 파형을 획득하는데 필요한 촬영 시간이 길고, 심장 박동과의 동기(Gating)를 통하여 혈류 속도 파형을 측정하는 방식을 이용하여야 하는 단점이 있다. 더 나아가, 기존의 MR 시퀀스와 RF 코일을 사용하여 맥파 혈류 속도를 측정하는 경우, 시간 해상도와 SNR(Signal to Noise) 측면에서 효율성이 떨어지는 등 여러 가지 문제점이 있어, 맥파 혈류 속도 측정에 적합한 MR 시퀀스 개발도 수반되어야 하는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-0900862호는 자기공명영상 시스템용 RF 코일 어셈블리에 관한 것으로서, 유사 사슬 연결 형태로 서로 연결되어 환형을 이루는 복수의 고리 모양의 수신 전용 코일들을 포함하는 다채널 수신 전용 위상 배열 코일을 포함하는 구조를 개시하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0900862호

본 발명은 혈관 경직도를 측정하기 위해, 맥파 혈류 속도를 측정하게 될 때, 기존의 맥파 혈류 속도 측정 방법이 가지고 있는 낮은 SNR과 자기장 불균일성으로 인한 균일한 혈관 관찰의 어려움 등을, MRI용 RF 코일 개발을 통하여 안테나 효율과 자기장 균일성을 향상시킴으로써 해결하는 것을 목표로 하고 있다. 즉, 낮은 SNR과 자기장 불균일성으로 인해 형성된 균일하지 못한 자기장으로 인해 낮은 맥파 혈류 속도 지표들로는 개개인의 혈관 상태를 평가하기 어렵다는 점, 그리고 대뇌의 맥파 혈류 속도는 획득하기 어렵다는 점 등을 개선하고자 MRI용 RF 코일 개발을 통하여 대뇌를 포함한 신체 어느 곳에서든지 임의의 혈관에서의 혈관 경직도를 측정할 수 있는 자기공명영상 장치를 제공하고자 한다.

송신용 코일로써, 16 채널 휴먼용 다이폴 안테나 코일은 계속 추구되어왔지만 채널 간 간섭으로 인해 현실적으로 이 안테나 배열은 만들기가 쉽지 않다. 또한 다이폴 안테나의 경우 뇌 영상용으로는 길이를 줄여야 하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해, 모노폴과 다이폴 안테나를 근간으로 한 새로운 배열 형태의 코일로서, 소정 간격으로 이격되어 교배 배열로 배치된 복수의 모노-다이폴 안테나 및 상기 복수의 모노-다이폴 안테나를 전기적으로 연결하는 커패시터를 포함하는 자기공명영상 장치를 제공하고자 한다.

맥파 혈류 속도는 혈관의 경직도 뿐만 아니라 뇌졸중, 고혈압, 당뇨 등의 질환과 높은 관련성을 지니고 있어, 다른 여러 질환의 평가 및 진단에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 대뇌 혈관 노화의 정량화된 지표로도 사용될 수 있다는 장점에도 불구하여 기존의 임상 장비들에서는 낮은 SNR과 자기장 불균일성으로 인해 맥파 혈류 속도 값을 측정하지 못한다는 한계점을 가지고 있어, 뇌혈관 질환 진단에 이용되지 못하였다. 그러나 RF 코일은 MRI 장치에 기본적으로 삽입되는 필수 장비로써 다양한 영상 기법과 결합하여 최고의 효율을 나타낼 수 있다. 이에 본 기술을 이용한 MRI 장비는 성능 향상으로 인해 다양한 신체의 혈관뿐만 아니라 높은 SNR과 균일한 자기장을 바탕으로 맥파 혈류 속도 값 측정을 가능하게 하여, 뇌혈관 질환 진단에 기여하며, 숙련도에 의한 변량을 줄일 수 있어, 노령화가 급속도로 진행되고 있는 사회에 노화에 대한 새로운 척도로 제시될 수 있으며, 노화에 대한 새로운 정량화 지표를 제시하는데도 기여할 수 있다.

본 발명에 따른 자기공명영상 장치는 커패시터를 포함함으로써 모노-다이폴 안테나 구조를 제공할 수 있으며, 종래의 안테나를 사용하는 경우에 비해 B₁ ⁺ 효율이 향상되는 효과를 제공할 수 있다.

도 1a는 본원의 일 구현예에 따른 자기공명영상 장치의 사시도이다.
도 1b는 본원의 일 구현예에 따른 자기공명영상 장치의 상면도이다.
도 2는 시뮬레이션을 통한 8 채널 접힌 다이폴 안테나(A)와 8 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나(B)의 자기장을 비교한 도면으로, 모노-다이폴 교배 배열 안테나의 경우, 접힌 다이폴 안테나(흰색 화살표)보다 자기장 효율성 및 SNR의 증가(노란색 화살표)를 확인할 수 있다.
도 3은 8 채널 다이폴 안테나와 모노-다이폴 교배 배열 안테나의 시뮬레이션(A 및 B) 과 실험적 결과(C 및 D)를 비교한 도면이다.
도 4는 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나의 제작과 시뮬레이션 모델에 대한 실사(A)와 3D 도면(B)을 도시한 도면이다.
도 5는 16 채널 마이크로 스트립라인 안테나(A)와 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나(B)의 각각의 독립 채널의 안테나에서 생성하고 있는 방사 형태의 영상을 비교한 도면으로, 모노-다이폴 교배 배열 안테나의 경우 각각의 채널이 독립적으로 작동되는 것을 보임으로써 채널 간 간섭이 다른 형태의 안테나보다 우수함을 확인할 수 있다.
도 6은 16 채널 마이크로 스트립라인 안테나(A)와 16채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나(B)의 실험적 결과(B₁ ⁺ 맵)을 비교한 것이다.
도 7에서 A 및 B는 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일의 3D 도면과 사진이다.
도 8은 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일의 채널간 잡음 연관성을 나타내는 도면으로, 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나는 안테나끼리 매우 가까운 거리 (2cm)에 있음에도 불구하고 매우 작은 채널간 간섭값 (0.12)을 보인다.
도 9는 테프론 블럭 (ε= 2.2)이 부착되어 있는 8 채널 다이폴 배열 (내부 지름: 19 cm), 8 채널 모노-다이폴 교배 배열 (내부 지름: 24 cm), 8 채널 모노폴 배열 (내부 지름: 24 cm)의 시뮬레이션과 실험에서의 B1+ 필드 맵 비교를 나타내는 도면으로, A는 8 채널 다이폴 배열, B는 8 채널 모노-다이폴 교배 배열, C는 8 채널 모노폴 배열의 측면 방향의 시뮬레이션 데이터이고, D는 8 채널 다이폴 배열, E는 8 채널 모노-다이폴 교배 배열, F는 8 채널 모노폴 배열의 시상면 방향의 시뮬레이션 데이터이다.
도 10은 시상면 방향의 실험적 B1+ 필드맵을 나타내는 도면으로, A는 16 채널 스트립라인 배열 안테나 코일이고, B는 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일이다.
도 11는 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 모노-다이폴 안테나 구조의 자기공명영상 장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 본원의 일 구현예에 따른 자기공명영상 장치의 사시도이고, 도 1b는 본원의 일 구현예에 따른 자기공명영상 장치의 상면도이다.

본 발명의 자기공명영상 장치는 실린더 몸체(110); 복수의 모노-다이폴 안테나(120); 및 커패시터(capacitor)(130)를 포함하고, 접지부(미도시), 동축 케이블(미도시), 및/또는 쉴드부재를 추가 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 자기공명영상 장치는 하면이 개방된 원통 형상의 실린더 몸체(110)를 포함한다.

상기 실린더 몸체(110)는 양측이 개구되어 일 개구부에 아크릴 판이 고정된 것일 수 있으며, 본 발명에서는 이를 실린더 몸체의 상면이라 하고, 타 개구부를 실린터 몸체의 하면이라 한다.

본원의 일 구현예에서 실린더 몸체(110)는 이너실린더(111)와, 상기 이너실린더의 바깥에 위치하는 아웃터실린더(112)로 구성될 수 있고, 바람직하게는, 아크릴이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 복수의 모노-다이폴 안테나(120)는 상기 실린더 몸체의 표면을 따라 배치되며, 소정 간격으로 이격되어 교배(hybrid) 배열로 배치될 수 있다.

도 1b를 참조하면, 상기 실린더 몸체의 상면에 제1 모노-다이폴 안테나(121)가 배치되고, 도 1a를 참조하면, 상기 실린더 몸체의 표면을 따라서 제2 모노-다이폴 안테나(122) 등의 구조물이 고정된다.

본원의 일 구현예에서, 상기 복수의 모노-다이폴 안테나는, 상기 실린더 몸체 상면의 중심으로부터 방사형으로 배치된 제1 모노-다이폴 안테나(121) 배열; 상기 제1 모노-다이폴 안테나 배열 끝단에 각각 대응하여 배치된 접지부(미도시); 및 상기 실린더 몸체 표면에 상기 제1 모노-다이폴 안테나(121) 배열 및 상기 접지부에 각각 대응하여 등간격으로 배열된 제2 모노-다이폴 안테나(122)를 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 실린더 몸체 표면은 이너실린더(111)의 외측을 의미하는 것일 수 있다.

또한, 상기 제2 모노-다이폴 안테나 배열은, 상기 실린더 몸체의 중심축에 대해 상기 실린더 몸체의 표면에 수평하게 배치되거나, 소정의 경사를 갖고 나선형으로 배치되는 것을 포함할 수 있다.

본원의 일 구현예에서, 상기 제1 모노-다이폴 안테나(121)와 상기 제2 모노-다이폴 안테나(122)는 접지부(미도시)에 의해 전기적으로 연결된 것일 수 있다.

본원의 일 구현예에서, 상기 복수의 모노-다이폴 안테나(120)는 8 내지 16개 포함될 수 있고, 짝수개로 포함되는 것이 바람직하며, 8개 또는 16개로 포함되는 것이 가장 바람직하다.

상기 모노-다이폴 안테나(120)는 구리 등과 같은 전도성 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 모노-다이폴 안테나(121) 및 상기 제2 모노-다이폴 안테나(122)의 길이는 주파수 영역에 따라 변동될 수 있고, 커패시터 또는 인덕터를 이용하여 변동성 있게 길이를 조절할 수 있다. 상기 제1 모노-다이폴 안테나(121)의 길이는 12 cm인 것이 바람직할 수 있고, 상기 제2 모노-다이폴 안테나(122)의 길이는 16 cm인 것이 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 제2 모노-다이폴 안테나 배열 사이에 배치된 도체의 쉴드부재(미도시)를 추가 포함할 수 있으며, 상기 쉴드부재는 구리 등과 같은 전도성 물질로 형성될 수 있다.

본 실시예에서 쉴드부재는 실린더몸체(110) 표면과 수직하게 배치되며, 바람직하게는, 이너실린더(111)와 아웃터실린더(112) 사이에 고정되는 받침판에 고정되며, 받침판은 실린더 몸체(110)와 동일하게 아크릴 등의 수지가 사용될 수 있다.

상기 커패시터 (130)는 상기 실린더 몸체의 상면에서 상기 복수의 모노-다이폴 안테나를 전기적으로 연결한다.

상기 커패시터는 세라믹 커패시터, 필름 커패시터, 전해질 커패시터 및 마이카(mica) 커패시터로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있고, 상기 모노-다이폴 안테나(120)의 개수에 따라 복수개가 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 자기공명영상 장치는 상기 실린더 몸체의 상면에 상기 복수의 모노-다이폴 안테나(120) 배열과 각각 대응되어 연결된 접지부(미도시) 및 복수의 동축 케이블(미도시)을 포함한다.

상기 접지부는(미도시) 상기 방사형으로 배치된 제1 모노-다이폴 안테나(121)의 끝단에 원형으로 배치될 수 있고, 구리가 사용될 수 있다.

상기 복수의 동축 케이블은 상기 제1 모노-다이폴 안테나(121)와 상기 제2 모노-다이폴 안테나(122) 사이의 접지부(미도시)에 연결될 수 있고, 미도시된 RF 송수신부와 연결되어 RF 신호의 송수신이 이루어지게 하는 것일 수 있다.

MRI를 통한 맥파 혈류 속도 측정 방법의 가장 큰 단점인 낮은 SNR을 극복하기 위하여 RF 코일로 배열(array) 형태의 안테나를 구성함으로써 SNR의 이득을 극대화하여 얻고자 한다. 하지만 배열 형태의 안테나를 구성함에 있어, 안테나를 단순히 물리적으로 배치하면 안테나의 각 채널 간 간섭(Coupling)으로 인한 안테나 효율의 감소가 생길뿐더러 영상이 필요한 영역(Region of Interest; ROI)에 자기장이 형성되지 않는 것을 도 2의 A 및 도 10에서 확인할 수 있다. 도 2의 A를 참조하면, 자기장 효율성과 SNR을 향상시키기 위한, 접힌 다이폴 안테나(다이폴 안테나의 한쪽 안테나를 90°로 기울여 안테나를 집중적으로 형성하게 구성한 안테나; Bent dipole)의 자기장이 ROI에 충분히 균일하게 형성되지 못함을 확인할 수 있다. 이와 같이, 단순히 90°를 기울인 배치로 배열 형태의 안테나를 구성할 경우, ROI에 자기장이 없는 영역(흰색 화살표)이 발생하게 된다. 도 2의 B를 참조하면, 모든 각 채널의 안테나를 커패시터(Capacitor)를 이용하여 연결함으로써 하나의 접지 같은 전기 회로적 기법으로 각 채널 간의 간섭을 감소시킬 뿐만 아니라, ROI에 필요한 자기장을 효과적으로 형성할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

MRI용 RF 코일로 가장 많이 사용되는 안테나 종류 중 하나인 다이폴 안테나와 비교했을 시 30% 이상의 높은 자기장 효율성(B₁ ⁺ efficiency)과 SNR을 보임을 도 3을 참조하여, 시뮬레이션과 실험으로 확인할 수 있다. 이 비교를 위하여 8 채널 다이폴 안테나와 8 채널 모노-다이폴 안테나를 직접 제작하였고, 시뮬레이션과 실험적 결과가 근접하게 나타나는 것을 확인하였다.

배열 형태의 안테나에서 가장 중요한 요소 중 하나인 채널 간 간섭에서 우수한 특성을 나타내는 모노-다이폴 교배 배열 안테나의 경우, 낮은 채널 간 간섭을 나타내어 8 채널 이상의 배열 형태 구성을 가능하게 하였다. 도 4를 참조하면 16 채널의 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일이 제작된 것을 확인할 수 있다.

도 5를 참조하면, 동 채널(16 채널) 간의 각각의 독립적 채널의 안테나 특성 비교를 확인할 수 있으며, 다른 종류의 안테나 형태와 비교하여 월등히 좋은 개별 안테나 방사 형태를 보임을 확인할 수 있다.

또한, 도 6은 16 채널 마이크로 스트립라인 안테나(A)와 16채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나(B)의 실험적 결과(B₁ ⁺ 맵)을 비교한 것으로서, 마이크로 스트립라인 안테나 (A)와 16채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나 (B)의 B₁ ⁺ 효율을 비교하였을 때, 16채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나의 B₁ ⁺ 가 24.3% 높은 효율을 나타내었다. 이를 통해, 같은 전력이 양쪽의 안테나에 주워졌을 때 본 발명에 따른 모노-다이폴 교배 배열 안테나가 효율적으로 에너지를 전송함을 알 수 있다.

뇌영상용 16 채널 송수신용 코일들의 도면과 사진들은 도 7에 보여진다. 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일(지름: 24 cm 와 길이: 12 cm)은 16 개의 균등하게 나눠진 다이폴 안테나로 구성되어있고, 그 다이폴 안테나의 각각의 한 쪽 봉은 680 pF 커패시터를 이용해서 공통의 접지를 이루고 있다. 다른 한 쪽 봉의 길이는 12 cm 로 구성되어있다. 두 개의 플로팅 구리 쉴드 (크기: 3.5 cm x 22 cm)는 z 방향을 따라 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일의 한 쪽 봉 양 끝 쪽에 위치한다. 각각의 쉴드는 각각의 봉으로부터 1cm 띄어진 곳에 위치해 있고, 안테나의 급전부에서부터 2 cm 띄어진 곳에 위치한다. 동축 케이블 위의 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 보호 장치가 설치 되어있다.

배열들의 채널 간 잡음 연관성(Noise correlation)이 도 8에 얻어졌다. 채널 간 잡음 연관성은 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일에서 복수의 모노-다이폴 안테나 간 간섭(Coupling)을 확인하기 위한 것이다. 안테나 코일의 송신 특성을 확인하기 위해 AFI(Actual Flip angle Imaging) 시퀀스를 이용하여 배열들의 송신 특성 비교를 원통형의 팬텀 (지름: 8.5 cm, 길이: 30.5 cm)들로 하였다. 팬텀은 균일한 전기적 특성을 가지고 있다 (σ = 0.6 S/m, ε= 49). 전자기적 시뮬레이션(XFdtd; REMCOM, State College, PA)은 B₁ ⁺ 필드를 계산하기 위해 사용되었다. 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일의 특성을 분석하기 위하여, 8 채널의 다이폴, 모노폴, 그리고 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일의 비교부터 분석하였다(도 9). 해상도 (2 x 2 x 2 mm³)로 실제와 같은 모델을 기반으로 시뮬레이션 되었고 B₁ ⁺는 1W로 균일화되었다. 스트립라인 배열 및 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일들의 실험 결과는 도 10에 보여지고, B₁ ⁺ 효율성의 z 방향 분포를표시되었다.

16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일은 도 5에서 보이다시피 계속적으로 좋은 채널 간 간섭의 값을 보였다 (인접한 안테나 간의 간섭은 -10 내지 -14 dB 값을 보임). 시뮬레이션과 실험 사이에 ~10% 이내의 차이가 나는 결과 값을 8 채널 다이폴, 모노폴 그리고 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일로부터 얻었다. 송신 효율의 경우, 스트립라인 배열 안테나 코일(0.52 μT/sqrt (W))이 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일(0.29 μT/sqrt (W)보다 높음을 보인다. 그 이유는 스트립라인 배열 안테나 코일이 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일보다 팬텀에 가까이 위치하기 때문이다 (스트립라인 배열 안테나 코일이 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일보다 20% 작게 만들어졌다). 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일의 플로팅 쉴드 (z 방향으로 안테나 영역을 높이기 위해 사용된) 없이는 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일의 송신 효율이 증가 하였고, 그 값은 스트립라인 배열 안테나 코일과 비슷하게 얻어졌다 (플로팅 쉴드 없이는 대신 안테나 영역은 줄어든다).

도 11은 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로서, 사람 모델을 이용하여 안테나의 특성을 측정했을 때, 높은 B₁ ⁺ 효율이 나타남을 확인할 수 있었다. 높은 전자파 인체 흡수율 (SAR)이 나타나지만 자기장 대비 전자파 인체 흡수율은 상대적으로 낮게 나타났다.

다이폴 안테나를 이용한 뇌 영상을 촬영하기 위해 채널 간 간섭을 충분히 줄이기는 쉽지 않다. 다이폴 안테나의 한 쪽 봉을 연결함으로써, 효과적인 접지 영역을 만들어낼 수 있었고 성공적으로 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일을 만들어낼 수 있었다. 16 채널 다이폴 배열 안테나 코일과 비교해봤을 때, 16 채널 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일에서 좋은 채널 간 간섭의 값이 관찰되었다. 그 뿐 아니라, 모노-다이폴 교배 배열 안테나 코일은 다른 안테나 코일 디자인들과 비교해봤을 때 초고자장 뇌 영상을 촬영하기 위한 충분한 안테나 영역을 보임을 알 수 있다.

110: 실린더 몸통 111: 이너실린더
112: 아웃터실린더
120: 모노-다이폴 안테나 121: 제1 모노-다이폴 안테나
122: 제2 모노-다이폴 안테나
130: 커패시터

Claims (8)

1. 하면이 개방된 원통 형상의 실린더 몸체;
   상기 실린더 몸체의 표면을 따라 배치되는 복수의 모노-다이폴 안테나; 및
   상기 실린더 몸체의 상면의 중심부에서 상기 복수의 모노-다이폴 안테나를 전기적으로 연결하는 커패시터(capacitor);를 포함하며,
   상기 복수의 모노-다이폴 안테나는,
   상기 실린더 몸체 상면의 중심으로부터 방사형으로 배치된 복수의 제1 모노-다이폴 안테나 배열;
   상기 방사형으로 배치된 복수의 제1 모노-다이폴 안테나 배열의 외부 끝단에 각각 대응하여 상기 실린더 몸체 표면에 등간격으로 이격되어 배치된 복수의 제2 모노-다이폴 안테나 배열; 및
   상기 복수의 제1 모노-다이폴 안테나 배열과 상기 복수의 제2 모노-다이폴 안테나 배열을 각각 전기적으로 연결하는 접지부를 포함하는 것인, 자기공명영상 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   복수의 상기 모노-다이폴 안테나는 8 내지 16개 포함되는, 자기공명영상 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 모노-다이폴 안테나는 전도성 물질로 형성되는 것인, 자기공명영상 장치.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 모노-다이폴 안테나 배열은, 상기 실린더 몸체의 중심축에 대해 상기 실린더 몸체의 표면에 수평하게 배치되거나, 소정의 경사를 갖고 나선형으로 배치되는 것을 포함하는 것인, 자기공명영상 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 커패시터는 세라믹 커패시터, 필름 커패시터, 전해질 커패시터 및 마이카(mica) 커패시터로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 자기공명영상 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 실린더 몸체의 상면에 상기 복수의 모노-다이폴 안테나 배열과 각각 대응되어 연결된 복수의 동축 케이블을 포함하는, 자기공명영상 장치
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 모노-다이폴 안테나 배열 사이에 배치된 도체의 쉴드를 추가 포함하는, 자기공명영상 장치.

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