[논문]자기공명영상 촬영 장치에서 다채널 RF Coil에 이용되는 기본 구조 RF Coil의 B1 Field 분석

김용권

doi:10.5762/kais.2010.11.12.4891

초록
AI-Helper

본 자기공명영상장치(MRI: Magnetic Resonance Imaging)의 구성 요소인 RF Coil의 성능은 영상의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)를 결정하는 장치이다. RF Coil의 성능은 민감도(Sensitivity)와 라디오주파수 필드 균질성(RF Field Uniformity)으로 나타내고, RF Coil에 의해 유기되는 라디오 주파수 자기장(B1 Field)의 세기는 RF Coil의 구조 및 배열에 따라 공간적으로 달라진다. MRI 신호의 크기는 RF Coil이 만들어내는 자기장의 세기에 의해 결정되기 때문에 RF Coil에 의해 형성되는 공간상의 B1 Field의 분포를 확인할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 다채널 RF Coil 설계에 있어서 가장 기본이 되는 형태의 RF Coil 구조와 이의 B1 Field 분포를 Matlab을 이용하여 모의실험을 통해 확인 하였다. Matlab을 이용하여 계산된 기본 구조의 RF 코일이 형성하는 B1 Field 분포는 다채널 RF 코일 설계시 매우 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

RF coil is an important component of the Magnetic Resonance Imaging (MRI) system and the performance of RF coil is one of major factors for high SNR images. Sensitivity and RF field uniformity are parameters for evaluating RF coil performance. Since the B1 field is induced by RF coil, MR signal is s...

RF coil is an important component of the Magnetic Resonance Imaging (MRI) system and the performance of RF coil is one of major factors for high SNR images. Sensitivity and RF field uniformity are parameters for evaluating RF coil performance. Since the B1 field is induced by RF coil, MR signal is strongly affected by RF coil structure and arrangement. In receiving MR signal, the RF coil sensitivity to MR Signal is also determined by the induced B1 field of RF coil. Therefore, the spatial distribution of B1 field must be verified. In this work, we performed computer simulation of the basic RF coil structures using Matlab and verified their sensitivity and uniformity through their B1 field distribution. This work will be useful for the advanced multi-channel RF coil design.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

최적의 RF 코일을 설계하기 위해서 다양한 다채널 RF 코일을 구성하고 있는 기본적인 구조의 RF 코일이 형성하는 공간상의 B1 Field의 분포를 확인할 수 있어야 한다. 이 연구에서는 다채널 RF 코일 설계에 있어서 가장 기본이 되는 형태의 RF 코일 구조와 이의 B1 Field 분포를 모의실험을 통해 확인 하였다.

이론/모형

각각의 기본구조 RF 코일은 크기와 형태에 따라서 그 구조가 정의되며, 정의된 RF 코일은 유한 요소의 단위 전류원을 이용하여 표현할 수 있다. 단위 전류원의 집합으로 표현되는 기본구조 RF 코일이 형성하는 B1 Field 분포는 Matlab을 이용하여 각각의 전류원으로부터 형성되는 계산점에서의 자기장의 세기를 모두 합산하여 계산하였다. 단위 전류원 및 원형 코일이 형성하는 자기장의 세기는 2.
일반적으로 많이 이용되는 다채널 RF 코일은 One Loop 코일, Rectangular 코일 Pair, 8-shaped 코일과 Curved Rectangular 코일, 2-Set Saddle 코일 등의 기본 구조 RF 코일을 이용하여 구성된다. 본 연구에서 수행한 모의실험에서는 기본구조 RF 코일의 B1 Field 분포를 계산하기 위해 Matlab (Mathworks, USA)을 사용하였다. 각각의 기본구조 RF 코일은 크기와 형태에 따라서 그 구조가 정의되며, 정의된 RF 코일은 유한 요소의 단위 전류원을 이용하여 표현할 수 있다.

성능/효과

본 연구에서는 모의실험을 통해 다채널 RF 코일에서 널리 이용되는 RF 코일들이 형성하는 B1 Field 분포를 확인할 수 있었다. 원형코일은 그 구성이 단순함에 비해그 Field 분포가 매우 균일하고, Rectangular 코일 쌍은 균일한 B1 Field의 분포 영역의 크기는 매우 작아서 균일도를 보완할 수 있는 코일을 추가함으로서 임상에서 사용할 수 있는 적절한 코일이 될 것이다.
위의 Simulation 결과에서 볼 수 있듯이 One-Loop 코일의 경우 Loop의 중앙 부분에서는 B1 Field의 세기가 매우 균일하지만 Loop와 가까워지는 부분에서는 급격히 증가함을 볼 수 있다. 하지만 위의 결과에서 볼 수 있듯이, 원형코일은 그 구성이 단순함에 비해 그 Field 분포가 매우 균일하기 때문에 현재 다용도 RF 코일 및 Shoulder 코일 및 다채널 코일 등에 널리 사용되고 있다.
위의 모의실험 결과에서는 단순하고 기본적인 코일 구조만을 예를 들었지만 공통적으로 나타나는 현상이 있는데, 그것은 어떤 형태의 코일이라 할지라도 각 코일과 근접한 지역들은 그 Field Strength 의 변화가 너무 급격하여 영상을 획득하는데 적절하지 않은 영역이 발생하는 것을 알 수 있다. 즉, 모든 코일들은 Dead Zone을 갖고 있다고 할 수 있고, 이 영역은 코일 요소들의 형태에 따라 그 크기가 각각 다르다는 것을 나타내고 있다.

후속연구

본 연구에서는 다채널 RF 코일에서 널리 이용되는 기본 구조 RF 코일이 형성하는 B1 Field 분포를 나타냈으나, 실제 코일를 설계, 제작 하기위해서는 좀 더 실용적이면서 복잡한 구조를 갖는 코일 내부의 B1 Field 분포에 관한 연구가 필요할 것이다. 또한 영상의 재구성 방법에 따라 코일이 생성하는 Field의 영향이 변하므로 이에 대한 추가적인 연구도 필요한 것으로 보인다.
그러므로 코일 설계를 하기 위해서는 반드시 이러한 특성을 고려하여 원하는 목적에 따라 최적의 Field를 구성하도록 RF 코일 구조를 선택하고 조합해야 한다. 본 연구에서는 다채널 RF 코일에서 널리 이용되는 기본 구조 RF 코일이 형성하는 B1 Field 분포를 나타냈으나, 실제 코일를 설계, 제작 하기위해서는 좀 더 실용적이면서 복잡한 구조를 갖는 코일 내부의 B1 Field 분포에 관한 연구가 필요할 것이다. 또한 영상의 재구성 방법에 따라 코일이 생성하는 Field의 영향이 변하므로 이에 대한 추가적인 연구도 필요한 것으로 보인다.
본 연구에서는 모의실험을 통해 다채널 RF 코일에서 널리 이용되는 RF 코일들이 형성하는 B1 Field 분포를 확인할 수 있었다. 원형코일은 그 구성이 단순함에 비해그 Field 분포가 매우 균일하고, Rectangular 코일 쌍은 균일한 B1 Field의 분포 영역의 크기는 매우 작아서 균일도를 보완할 수 있는 코일을 추가함으로서 임상에서 사용할 수 있는 적절한 코일이 될 것이다. 8-shaped 코일과 Curved Rectangular 코일은 코일 요소에 가까운 영역에서 신호대 잡음비가 우수한 영상을 획득할 수 있을 것이고, 2-set Saddle 코일은 균일한 Region의 범위가 매우 넓기 코일과 코일사이의 간섭을 최소화 한다면 촬영영역에서는 매우 균일한 영상을 얻을 수 있을 것이다.
위의 그림 4(a)와 같은 구조의 RF 코일이 만들어내는 RF Field 분포를 확인해 보면, 두 코일이 마주보는 선상의 중심점 부근에서는 B1 Field 분포가 매우 균일하지만, 중심점에서 벗어났을 경우 급격히 변화하는 것을 알 수 있다. 위의 결과를 분석해 보면 측정 영역의 가운데 부분에서 가장 균일하며 그 균일한 영역의 크기는 매우 작아서 실제 RF 코일에 위의 코일 페어만을 사용하는 경우에는 영상촬영 범위가 너무 좁을 것이고, B1 Field의 세기를 보완할 수 있는 코일을 추가함으로서 임상에서 사용할 수 있는 적절한 코일이 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	RF 코일의 신호대 잡음비는 무엇을 결정하는 요소인가?	라디오 주파수 코일(RF Coil: Radio Frequency Coil)은 라디오 주파수 시스템의 구성 요소로, 자기공명 영상촬영 장치의 구성에 있어서 가장 중요한 요소 중 하나이며, RF 코일의 성능은 영상의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)를 결정하는 장치이다. 신호대 잡음비가 항상 고해상력을 의미하지는 않지만[2], 높은 신호대 잡음비는 해상도 및 민감도를 결정하는 중요한 인자이다 [3,4]. 자기공명 영상 촬영을 이용하여 임상적 진단을 하고자 할 때 촬영 부위에 적합한 RF 코일을 사용하는데, 각각의 RF 코일들은 촬영 부위의 형태에 따라 최적의 구조를 갖도록 설계되어 있어서 그 구조 또한 매우 다양하다.
	자기공명 영상 촬영은 어떠한 장치인가?	자기공명 영상 촬영(MRI: Magnetic Resonance Imaging)은 자기장 내에서 수소 원자핵의 공명 현상을 이용하여 인체 내의 수소 밀도 및 Tissue간 이완특성을 영상화 하여 인체 내부의 해부학적 정보를 제공하는 장치이다[1]. 자기공명 영상 촬영장치는 크게 주자석(Main Magnet), 경사자장 시스템(Gradient System), 라디오 주파수 시스템(RF System), 스펙트로미터(Spectrometer), 영상 촬영용 콘솔(Console)로 이루어져 있다.
	자기공명 영상 촬영장치는 무엇으로 이루어져 있는가?	자기공명 영상 촬영(MRI: Magnetic Resonance Imaging)은 자기장 내에서 수소 원자핵의 공명 현상을 이용하여 인체 내의 수소 밀도 및 Tissue간 이완특성을 영상화 하여 인체 내부의 해부학적 정보를 제공하는 장치이다[1]. 자기공명 영상 촬영장치는 크게 주자석(Main Magnet), 경사자장 시스템(Gradient System), 라디오 주파수 시스템(RF System), 스펙트로미터(Spectrometer), 영상 촬영용 콘솔(Console)로 이루어져 있다. 라디오 주파수 코일(RF Coil: Radio Frequency Coil)은 라디오 주파수 시스템의 구성 요소로, 자기공명 영상촬영 장치의 구성에 있어서 가장 중요한 요소 중 하나이며, RF 코일의 성능은 영상의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)를 결정하는 장치이다.

참고문헌 (8)

H. Busse, et al., "Advanced approach for intraoperative MRI guidance and potential benefit for neurosurgical applications". J Magn Reson Imaging, Vol. 24, pp. 140-151, May, 2006.

상세보기
T. Watanabe, et al., "Manganese-enhanced 3D MRI of established and disrupted synaptic activity in the developing insect brain in vivo". J Neurosci Methods, Vol. 158, pp. 50-55, November, 2006.

상세보기
P. M. Pattany, "3T MR imaging the pros and cons" Am J Neuroradiol, Vol. 25, pp. 1455-1456, October, 2004.

상세보기
P. Mansfield, et al., "NMR Imaging in Biomedicine", Academic Press, New York, 1982
T. Vaughan, et al., "9.4T human MRI : Preliminary results", Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 56, pp. 1274-1282, October, 2006

상세보기
T. Vaughan, et al., "7T vs. 4T: RF power, homogeneity, and signal-to-noise comparison in head images", Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 46, pp. 24-30, July, 2001.

상세보기
T. Vaughan, et al., "Efficient high-frequency body coil for high-field MRI", Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 52, pp. 851-859, October, 2004.

상세보기
G. Adriany, et al., "Transmit and receive transmission line arrays for 7 tesla parallel imaging", Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 53, pp. 434-445, February, 2005.

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

자기공명영상 촬영 장치에서 다채널 RF Coil에 이용되는 기본 구조 RF Coil의 B1 Field 분석
Basic RF Coils Used in Multi-channel RF Coil and Its B1 Field Distribution for Magnetic Resonance Imaging System 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

제안 방법

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (8)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

자기공명영상 촬영 장치에서 다채널 RF Coil에 이용되는 기본 구조 RF Coil의 B1 Field 분석 Basic RF Coils Used in Multi-channel RF Coil and Its B1 Field Distribution for Magnetic Resonance Imaging System 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

제안 방법

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (8)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

김용권 (14)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

자기공명영상 촬영 장치에서 다채널 RF Coil에 이용되는 기본 구조 RF Coil의 B1 Field 분석
Basic RF Coils Used in Multi-channel RF Coil and Its B1 Field Distribution for Magnetic Resonance Imaging System 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper