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KR20220129376A - Method and apparatus of magnetic field mode-shaping in magnetic resonance imaging, pad manufactured by using the same, computer program - Google Patents

Method and apparatus of magnetic field mode-shaping in magnetic resonance imaging, pad manufactured by using the same, computer program Download PDF

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KR20220129376A
KR20220129376A KR1020210034197A KR20210034197A KR20220129376A KR 20220129376 A KR20220129376 A KR 20220129376A KR 1020210034197 A KR1020210034197 A KR 1020210034197A KR 20210034197 A KR20210034197 A KR 20210034197A KR 20220129376 A KR20220129376 A KR 20220129376A
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KR
South Korea
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pad
magnetic field
phantom
mode
shaping
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박남규
박민규
노한솔
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재단법인 파동에너지 극한제어 연구단
서울대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a magnetic field mode shaping method and apparatus in magnetic resonance imaging, a pad manufactured using the same, and a computer program, wherein the magnetic field mode shaping method comprises the following steps of: modeling a cylindrical magnetic resonance imaging (MRI) system including an RF coil forming a magnetic field, a shield surrounding the RF coil, a pad formed inside the shield, a phantom formed on an inside of the pad and simulating an inspection target, and an air gap formed between the pad and the phantom; disposing the RF coil, shield, pad, and phantom in a structure sharing a first axis; acquiring a uniformity parameter indicating uniformity of the magnetic field formed in the phantom in a process of varying a mode shaping parameter for shaping a mode of the magnetic field formed by the RF coil, selected based on evanescent coupling between the phantom and the pad; and optimizing the mode of magnetic field of the modeled cylindrical MRI system by determining whether the obtained uniformity parameter satisfies a predefined mode shaping condition. A purpose of the present invention is to achieve global homogenization of the magnetic field.

Description

자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 패드, 컴퓨터 프로그램{METHOD AND APPARATUS OF MAGNETIC FIELD MODE-SHAPING IN MAGNETIC RESONANCE IMAGING, PAD MANUFACTURED BY USING THE SAME, COMPUTER PROGRAM}Method and apparatus for forming magnetic field mode in magnetic resonance imaging, a pad manufactured using the same, and a computer program

본 발명은 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 패드, 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에바네센트 결합에 기반한 자기장 모드 성형을 통해 초고자장 자기 공명 영상법에서의 고주파 신호 자기장(B1 +)을 균일하게 형성하는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 패드, 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for forming a magnetic field mode in magnetic resonance imaging, a pad manufactured using the same, and a computer program, and more particularly, to an ultra-high magnetic resonance imaging method through magnetic field mode shaping based on evanescent coupling. To uniformly form a high-frequency signal magnetic field (B 1 + ) in a magnetic resonance imaging method and apparatus for forming a magnetic field mode, a pad manufactured using the same, and a computer program.

에바네센트 결합(evanescent coupling)을 통해 모드의 형태를 제어하는 방법은 전자기파 및 광학의 제 분야에서 이용되어 왔으며, 나노/마이크로 입자(nano/micro particle), 도파로(waveguide), 공진기(resonator) 등의 구조에서 선형/비선형, 분극이나 스핀 등 여러 전자기파 및 광학적 상황에서의 결합에 따라 다양한 응용에 활용됨으로써 그 유용함을 증명해왔다. 그 중에서, 이중 피복 W-타입 광섬유(double-clad W-type fiber)는 코어(core)를 둘러싸고 있는 저(low) 유전율 물질의 내부 클래딩에 고(high) 유전율 물질로 이루어진 외부 클래딩을 적용한 것으로, 단층 클래딩 - 코어(single clad - core) 구조로부터는 얻을 수 없는 모드 집속(modal confinement)이나 분산 특성(dispersion property)을 조정하는 기능을 수행할 수 있다. 물리적으로 유사한 문제로서 자기 공명 영상법(MRI: Magnetic Resonance Imaging)에서의 고주파 신호(Radio-Frequency field, RF) 자기장 B1 + 조정 문제가 있으며, 이는 전자기파 모드 제어라는 큰 범주에 있어서 다른 주파수 대역에서의 응용에 해당한다.A method of controlling the shape of a mode through evanescent coupling has been used in various fields of electromagnetic waves and optics, such as nano/micro particles, waveguides, resonators, etc. It has proven its usefulness by being utilized in various applications according to the combination of various electromagnetic waves and optical situations such as linear/nonlinear, polarization or spin in the structure of Among them, a double-clad W-type fiber is an inner cladding of a low dielectric constant material surrounding a core and an outer cladding made of a high dielectric constant material, It can perform a function of adjusting modal confinement or dispersion properties that cannot be obtained from a single clad-core structure. As a physically similar problem, there is a radio-frequency field (RF) magnetic field B 1 + adjustment problem in Magnetic Resonance Imaging (MRI), which is a problem in a different frequency band in a large category of electromagnetic wave mode control. corresponds to the application of

자기 공명 영상은 균일한 주(main) 자기장(magnetic field) B0 인가로서 형성된 인체 내 핵종들(수소, 인, 나트륨, 탄소 등)의 자화벡터(magnetization vector)에 대하여, 추가적인 고주파 RF(Radio Frequency) 자기장 B1 + 펄스를 인가해 특정 핵종(수소 등)을 공명시킴으로서 여기시킨 수직평면 방향의 자화벡터가 감쇄하면서 발생되는 자기공명 신호를 획득하고, 이를 컴퓨터를 통해 재구성하여 영상화하는 기술이다.Magnetic resonance imaging is an additional high-frequency radio frequency (RF) image with respect to the magnetization vector of nuclides (hydrogen, phosphorus, sodium, carbon, etc.) in the human body formed as a uniform main magnetic field B 0 application. ) By applying a magnetic field B 1 + pulse to resonate a specific nuclide (hydrogen, etc.), the magnetic resonance signal generated by the attenuation of the excited magnetization vector in the vertical plane direction is obtained, and it is reconstructed and imaged through a computer.

자기 공명 영상 시스템에서 얻어지는 영상의 질을 향상시키기 위해서는 정자기장 (static magnetic field) B0의 강도를 증가시키는 방법이 쓰인다. B0의 강도를 키움에 따라서 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR), 공간적/시간적 해상도(spatial and temporal resolutions), 영상 대조도(image contrast)가 향상이 된다. 그러나, 이 정자기장의 증가는 RF 코일에서 발생시키는 자기장 펄스, 즉 고주파 신호 B1 +의 동작 주파수인 라머 주파수(Larmor frequency) ω L와 그에 대응되는 라머 파장(Larmor wavelength) λ L의 감소를 수반하는데, 이때 생체내의 라머 파장이 생체의 크기보다 작아지면, MRI에서 B1 +의 불균일성(inhomogeneity) 문제가 발생하게 된다. 예를 들어, 최근 활용되고 있는 B0 = 7T 이상의 초고주파 (ultra-high-field, UHF) MRI의 경우에 상기의 문제가 두드러지는데, B0 = 7T의 경우 인체 내(ε~78)에서 λ L = 11 cm로 인체의 사이즈와 비슷하거나 작게 되어 인체가 파장보다 큰 자기장 공명기로 작동하게 됨에 따라, B1 +는 인체 중심부에서 밝고 주변부에서 어두운 불균일성을 보이게 되고 이는 다시 영상의 퀄리티를 감소시킨다.In order to improve the quality of an image obtained from a magnetic resonance imaging system, a method of increasing the intensity of a static magnetic field B 0 is used. As the intensity of B 0 is increased, signal-to-noise ratio (SNR), spatial and temporal resolutions, and image contrast are improved. However, the increase in this static magnetic field is accompanied by a decrease in the magnetic field pulse generated by the RF coil, that is, the Larmor frequency ω L , which is the operating frequency of the high-frequency signal B 1 + , and the corresponding Larmor wavelength λ L . , at this time, if the Larmer wavelength in the living body is smaller than the size of the living body, the problem of inhomogeneity of B 1 + in MRI occurs. For example, the above problem is conspicuous in the case of ultra-high-field (UHF) MRI of B 0 = 7T or higher, which has been used recently. In the case of B 0 = 7T , λ L = 11 cm, which is similar to or smaller than the size of the human body, and as the human body operates as a magnetic field resonator larger than the wavelength, B 1 + appears bright in the center of the human body and dark in the periphery, which again reduces the image quality.

이러한 B1 +의 불균일성을 보정하기 위해 과거에 취해진 일반적 방법은 B1 +의 분포를 바꾸는 기능을 수행하는 고유전율 물질(HPM: high-permittivity materials)을 이용하는 것이다. 이 방법은 물이나 그보다 높은 유전율을 가진 혼합물을 채워 넣은 유전체 패드(dielectric pad)의 구조를 인체에 접촉하여 패드 주변부의 신호 민감도를 향상시키는 것이다. 이러한 접근법은 패드 구조 부근에서의 B1 + 향상을 통해 필드 분포를 국지적으로 조정하는 데는 적용 가능하지만, 패드가 닿지 않는 영역을 포함한 자기 공명 영상 전체에서의 B1 +의 세기에 대해서는 광역적인 균일화를 오히려 악화시키는 결과를 야기하게 된다.A general method taken in the past to correct this non-uniformity of B 1 + is to use high-permittivity materials (HPM) that function to change the distribution of B 1 + . In this method, the structure of a dielectric pad filled with water or a mixture having a higher dielectric constant is brought into contact with the human body to improve signal sensitivity around the pad. This approach is applicable to locally tune the field distribution through B 1 + enhancement near the pad structure, but provides a global uniformity for the intensity of B 1 + throughout the magnetic resonance image including the non-pad area. On the contrary, it leads to aggravating results.

본 발명은 전술한 자기 공명 영상 전체에서의 B1 + 광역적 균일화에서의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 에바네센트 결합에 기반한 자기장 모드 성형을 통해, 초고자장 자기 공명 영상법에서 RF 코일에 의해 형성되는 자기장, 즉 고주파 신호 B1 +를 균일하게 형성하여 광역 균일화(Global Homogenization)를 달성하기 위한, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 패드, 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the problem of B 1 + wide-area uniformity in the entire magnetic resonance image described above, and an object according to an aspect of the present invention is to achieve ultra-high Magnetic field mode shaping method and apparatus in magnetic resonance imaging for uniformly forming a magnetic field formed by an RF coil in magnetic resonance imaging, that is, a high-frequency signal B 1 + , to achieve global homogenization, It is to provide a pad manufactured using the computer program.

본 발명의 일 측면에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법은, 자기장을 형성하는 RF 코일, 상기 RF 코일을 둘러싸는 실드, 상기 실드의 내측에 형성되는 패드, 상기 패드의 내측에 형성되며 검사 대상을 모사하는 팬텀, 및 상기 패드와 상기 팬텀 사이에 형성되는 에어 갭(Air Gap)을 포함하는 실린더형 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 시스템을 모델링하는 단계로서, 상기 RF 코일, 상기 실드, 상기 패드, 상기 팬텀은 제1축을 공유하는 구조로 배치되는 것인, 단계, 상기 팬텀 및 상기 패드 간의 에바네센트 결합(Evanescent Coupling)에 기초하여 선택된, 상기 RF 코일에 의해 형성되는 자기장 모드를 성형하기 위한 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 상기 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하는 단계, 및 상기 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 상기 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a magnetic resonance imaging method according to an aspect of the present invention, a method for forming a magnetic field mode in magnetic resonance imaging includes an RF coil forming a magnetic field, a shield surrounding the RF coil, a pad formed inside the shield, and formed inside the pad, Modeling a cylindrical magnetic resonance imaging (MRI) system including a phantom simulating an examination object, and an air gap formed between the pad and the phantom, wherein the RF coil, the shield, and the pad , wherein the phantom is arranged in a structure sharing a first axis, for shaping the magnetic field mode formed by the RF coil, selected based on the evanescent coupling between the phantom and the pad Acquiring a uniformity parameter indicative of the uniformity of a magnetic field formed in the phantom in a process in which the mode shaping parameter is varied, and a method of determining whether the obtained uniformity parameter satisfies a predefined mode shaping condition It characterized in that it comprises the step of optimizing the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system.

본 발명에 있어 상기 모드 성형 파라미터는, 상기 패드에서의 자기장의 세기 및 너비를 각각 결정하기 위한 상기 패드의 퍼텐셜(Potential)의 깊이 및 너비와, 상기 팬텀 및 상기 패드의 모드 혼성화(Mode Hybridization) 강도를 결정하기 위한 상기 에어 갭의 너비를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the mode shaping parameters include the depth and width of a potential of the pad for determining the strength and width of the magnetic field in the pad, respectively, and the mode hybridization intensity of the phantom and the pad. and including the width of the air gap for determining .

본 발명에 있어 상기 패드는 유전체 패드로 모델링되고, 상기 패드의 퍼텐셜의 깊이는 상기 패드의 유전율인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the pad is modeled as a dielectric pad, and the depth of the potential of the pad is a dielectric constant of the pad.

본 발명에 있어 상기 패드는 자성체 패드로 모델링되고, 상기 모드 성형 파라미터는 상기 패드의 투자율(Magnetic Permeability)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the pad is modeled as a magnetic pad, and the mode molding parameter includes magnetic permeability of the pad.

본 발명에 있어 상기 균일성 파라미터는, 상기 팬텀의 제1축을 기준으로 방사상으로 형성되는 자기장의 크기를 토대로 산출되되, 상기 팬텀의 축성 평면상에서 형성되는 자기장 B1 +의 크기의 최대값과 최소값의 비로서 산출되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the uniformity parameter is calculated based on the magnitude of the magnetic field formed radially with respect to the first axis of the phantom, the maximum value and the minimum value of the magnitude of the magnetic field B 1 + formed on the axial plane of the phantom. It is characterized in that it is calculated as a ratio.

본 발명에 있어 상기 획득하는 단계에서, 상기 패드의 퍼텐셜(Potential)의 깊이 및 너비는 상호 상보적인 방식으로 가변되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the acquiring step, the depth and width of the potential of the pad are varied in a complementary manner.

본 발명에 있어 상기 최적화하는 단계에서, 현재 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 기준치 이하인 경우 상기 모드 성형 조건을 충족하는 것으로 판단하여, 상기 현재 획득된 균일성 파라미터에 대응되는 모드 성형 파라미터를 상기 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하기 위한 최적 모드 성형 파라미터로 결정하는 것을 특징으로 한다.In the step of optimizing in the present invention, if the currently obtained uniformity parameter is less than or equal to a predefined reference value, it is determined that the mode molding condition is satisfied, and the mode molding parameter corresponding to the currently acquired uniformity parameter is modeled. It is characterized by determining the optimal mode shaping parameters to optimize the magnetic field mode of the cylindrical MRI system.

본 발명은 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에 의해 제조된 패드를 제공하며, 상기 패드는 유전체 패드 또는 자성체 패드, 또는 둘의 조합으로 제조되는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a pad manufactured by a magnetic field mode molding method in magnetic resonance imaging, wherein the pad is manufactured by using a dielectric pad or a magnetic pad, or a combination of both.

본 발명의 일 측면에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 장치는 프로세서(processor), 및 상기 프로세서를 통해 실행되며, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형을 위한 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리를 포함하고, 상기 프로세서를 통해 실행되는 상기 적어도 하나의 명령은, 자기장을 형성하는 RF 코일, 상기 RF 코일을 둘러싸는 실드, 상기 실드의 내측에 형성되는 패드, 상기 패드의 내측에 형성되며 검사 대상을 모사하는 팬텀, 및 상기 패드와 상기 팬텀 사이에 형성되는 에어 갭(Air Gap)을 포함하는 실린더형 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 시스템을 모델링하도록 하는 명령으로서, 상기 RF 코일, 상기 실드, 상기 패드, 상기 팬텀은 제1축을 공유하는 구조로 배치되는 것인, 명령, 상기 팬텀 및 상기 패드 간의 에바네센트 결합(Evanescent Coupling)에 기초하여 선택된, 상기 RF 코일에 의해 형성되는 자기장 모드를 성형하기 위한 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 상기 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하도록 하는 명령, 및 상기 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 상기 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하도록 하는 명령을 포함하는 것을 특징으로 한다.A magnetic field mode shaping apparatus in magnetic resonance imaging according to an aspect of the present invention includes a processor, and a memory in which at least one instruction for magnetic field mode shaping in magnetic resonance imaging is stored, which is executed through the processor. The at least one command executed through the processor includes an RF coil forming a magnetic field, a shield surrounding the RF coil, a pad formed inside the shield, and a test target formed inside the pad. A command to model a cylindrical magnetic resonance imaging (MRI) system including a phantom to simulate and an air gap formed between the pad and the phantom, the RF coil, the shield, the pad, and the Mode shaping for shaping the magnetic field mode formed by the RF coil, selected based on a command, evanescent coupling between the phantom and the pad, wherein the phantom is arranged in a structure that shares a first axis A command to obtain a uniformity parameter indicative of the uniformity of the magnetic field formed in the phantom in the process of changing the parameter, and a method of determining whether the obtained uniformity parameter satisfies a predefined mode molding condition and instructions for optimizing the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system.

본 발명의 일 측면에 따른 컴퓨터 프로그램은 하드웨어와 결합되어, 자기장을 형성하는 RF 코일, 상기 RF 코일을 둘러싸는 실드, 상기 실드의 내측에 형성되는 패드, 상기 패드의 내측에 형성되며 검사 대상을 모사하는 팬텀, 및 상기 패드와 상기 팬텀 사이에 형성되는 에어 갭(Air Gap)을 포함하는 실린더형 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 시스템을 모델링하는 단계로서, 상기 RF 코일, 상기 실드, 상기 패드, 상기 팬텀은 제1축을 공유하는 구조로 배치되는 것인, 단계, 상기 팬텀 및 상기 패드 간의 에바네센트 결합(Evanescent Coupling)에 기초하여 선택된, 상기 RF 코일에 의해 형성되는 자기장 모드를 성형하기 위한 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 상기 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하는 단계, 및 상기 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 상기 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 모드를 최적화하는 단계를 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 저장된 것을 특징으로 한다.A computer program according to an aspect of the present invention is combined with hardware to form an RF coil forming a magnetic field, a shield surrounding the RF coil, a pad formed inside the shield, and a pad formed inside the pad to simulate an inspection target Modeling a cylindrical magnetic resonance imaging (MRI) system including a phantom, and an air gap formed between the pad and the phantom, wherein the RF coil, the shield, the pad, and the phantom are The mode shaping parameters for shaping the magnetic field mode formed by the RF coil, selected based on the evanescent coupling between the phantom and the pad, are arranged in a structure that shares a first axis. obtaining a uniformity parameter indicative of the uniformity of the magnetic field formed in the phantom in the process of being varied, and determining whether the obtained uniformity parameter satisfies a predefined mode forming condition. It is characterized in that it is stored in a computer-readable storage medium for executing the step of optimizing the mode of the cylindrical MRI system.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 실린더형 MRI 시스템을 모델링하고 소정의 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하여 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화시키는 방식을 채용함으로써, 초고자장 자기 공명 영상법에서 RF 코일에 의해 형성되는 자기장, 즉 고주파 신호 B1 +를 균일하게 형성하기 위한 토폴로지를 제공할 수 있다. 나아가, 그 효과가 광역적이라는 장점을 바탕으로, 임상적으로 널리 활용되고 있는 축상(axial) 2D MRI 스캐닝에 활용 가능한 축상 B1 + 의 2D 광역 균일화를 확보할 수 있다. 또한 구조의 물질적/공간적 상보관계를 밝힘으로써 설계 시 자유도와 유연함이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the present invention models a cylindrical MRI system and acquires a uniformity parameter indicating the uniformity of a magnetic field formed in a phantom in the process of changing a predetermined mode shaping parameter, thereby forming a predefined mode. By adopting a method of optimizing the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system in a way that determines whether the condition is satisfied, the magnetic field formed by the RF coil, that is, the high-frequency signal B 1 + A topology can be provided to form Furthermore, based on the advantage that the effect is wide, it is possible to secure 2D wide area uniformity of axial B 1 + that can be used for axial 2D MRI scanning, which is widely used clinically. In addition, freedom and flexibility in design can be provided by revealing the material/spatial complementarity of the structure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 모델링된 실린더형 MRI 시스템을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 z = 0 평면에서의 r 방향에 대한 자기 필드 B1 +의 분포를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 패드 퍼텐셜의 깊이가 모드 성형에 미치는 영향을 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 패드 퍼텐셜의 너비가 모드 성형에 미치는 영향을 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 에어 갭의 너비가 모드 성형에 미치는 영향을 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 추가적인 설계 자유도로서 패드의 투자율이 모드 성형에 미치는 영향을 보인 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 회전 타원체 팬텀에 대해 자기장 B1 +의 균일화를 수행한 결과를 보인 예시도이다.
1 is a block diagram illustrating an apparatus for forming a magnetic field mode in a magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of forming a magnetic field mode in a magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram illustrating a cylindrical MRI system modeled in a magnetic field mode shaping method in a magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing the distribution of the magnetic field B 1 + in the r direction in the z = 0 plane in the magnetic field mode shaping method in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view showing the effect of the depth of the pad potential on the mode shaping in the magnetic field mode shaping method in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view showing the effect of the width of the pad potential on the mode shaping in the magnetic field mode shaping method in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary view showing the effect of the width of the air gap on the mode shaping in the magnetic field mode shaping method in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention.
8 is an exemplary diagram illustrating the effect of the magnetic permeability of a pad on mode shaping as an additional degree of design freedom in a magnetic field mode shaping method in a magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention.
9 is an exemplary view showing a result of uniformity of the magnetic field B 1 + with respect to the spheroid phantom in the magnetic field mode forming method in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 패드, 컴퓨터 프로그램의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of a method and apparatus for forming a magnetic field mode in a magnetic resonance imaging method, a pad manufactured using the same, and a computer program according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 장치를 설명하기 위한 블록구성도로서, 도 1을 참조하면 본 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 장치는 메모리(100) 및 프로세서(200)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram for explaining an apparatus for forming a magnetic field mode in a magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , an apparatus for forming a magnetic field mode in a magnetic resonance imaging method according to the present embodiment. may include the memory 100 and the processor 200 .

메모리(100)에는 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형을 위한 적어도 하나의 명령이 저장될 수 있다. 본 실시예에서 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형이라 함은 정자기장으로서 초고자장(예: B0 = 7T)이 적용되는 UHF MRI에 있어서 RF 코일에 의해 형성되는 자기장, 즉 B1 +의 모드 형태를 조절하고 신호 균일성을 증가시키는 것으로 정의되며, 후술하는 것과 같이 모드 성형 조건으로서 팬텀의 제1축을 기준으로 방사상으로 이격된 위치에 형성되는 자기장 B1 +의 비(MmR, 후술)로 정의되는 균일성 파라미터에 의해 정량적으로 최적화된다. 자기장 모드 성형을 위한 명령을 저장하는 메모리(100)는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구현될 수 있으며, 예를 들어 읽기 전용 메모리(ROM: Read Only Memory) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(RAM: Random Access Memory)로 구현될 수 있다.At least one command for forming a magnetic field mode in the magnetic resonance imaging method may be stored in the memory 100 . In this embodiment, the magnetic field mode shaping in the magnetic resonance imaging method means the magnetic field formed by the RF coil in UHF MRI to which an ultra-high magnetic field (eg, B 0 = 7T) is applied as a static magnetic field, that is, the mode form of B 1 + It is defined as controlling and increasing the signal uniformity, and is defined as the ratio (MmR, to be described later) of the magnetic field B 1 + formed at a position radially spaced apart from the first axis of the phantom as a mode shaping condition as described later. It is quantitatively optimized by the uniformity parameter. The memory 100 for storing instructions for magnetic field mode shaping may be implemented as a volatile storage medium and/or a non-volatile storage medium, for example, a read only memory (ROM) and/or a random access memory ( RAM: Random Access Memory).

프로세서(200)는 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형을 수행하는 주체로서, 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit) 또는 SoC(System on Chip)로 구현될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 프로세서(200)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(200)는 메모리(100)에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행시키고, 그 실행 결과 데이터를 메모리(100)에 저장하도록 구성될 수 있다.The processor 200 is a subject that performs magnetic field mode shaping in the magnetic resonance imaging method, and may be implemented as a central processing unit (CPU) or a system on chip (SoC), and operates an operating system or application to A plurality of hardware or software components connected to the processor 200 may be controlled, and various data processing and operations may be performed. The processor 200 may be configured to execute at least one command stored in the memory 100 , and store the execution result data in the memory 100 .

메모리(100)에 저장되어 프로세서(200)에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령은, ⅰ)자기장을 형성하는 RF 코일, RF 코일을 둘러싸는 실드, 실드의 내측에 형성되는 패드, 패드의 내측에 형성되며 검사 대상을 모사하는 팬텀, 및 패드와 팬텀 사이에 형성되는 에어 갭(Air Gap)을 포함하는 실린더형 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 시스템을 모델링하도록 하는 명령과, ⅱ)팬텀 및 패드 간의 에바네센트 결합(Evanescent Coupling)에 기초하여 선택된, RF 코일에 의해 형성되는 자기장 모드를 성형하기 위한 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하도록 하는 명령과, ⅲ)획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.At least one command stored in the memory 100 and executed by the processor 200 includes: i) an RF coil forming a magnetic field, a shield surrounding the RF coil, a pad formed inside the shield, and formed inside the pad and a command to model a cylindrical magnetic resonance imaging (MRI) system including a phantom that simulates the object to be inspected, and an air gap formed between the pad and the phantom, and ii) evanescent between the phantom and the pad A command to obtain a uniformity parameter indicative of the uniformity of the magnetic field formed in the phantom in the process of changing the mode shaping parameter for shaping the magnetic field mode formed by the RF coil, selected based on Evanescent Coupling, and , iii) to optimize the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system in such a way as to determine whether the obtained uniformity parameter satisfies a predefined mode shaping condition.

이하에서는 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형의 구체적인 과정에 대하여 도 2 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a specific process of magnetic field mode shaping in the magnetic resonance imaging method will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 9 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 모델링된 실린더형 MRI 시스템을 보인 예시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 z = 0 평면에서의 r 방향에 대한 자기장 B1 +의 분포를 보인 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 패드 퍼텐셜의 깊이가 모드 성형에 미치는 영향을 보인 예시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 패드 퍼텐셜의 너비가 모드 성형에 미치는 영향을 보인 예시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 에어 갭의 너비가 모드 성형에 미치는 영향을 보인 예시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 추가적인 설계 자유도로서 패드의 투자율이 모드 성형에 미치는 영향을 보인 예시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에서 회전 타원체 팬텀에 대해 자기장 B1 +의 균일화를 수행한 결과를 보인 예시도이다.2 is a flowchart for explaining a method of forming a magnetic field mode in magnetic resonance imaging according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a method of forming a magnetic field mode in magnetic resonance imaging according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary view showing a modeled cylindrical MRI system, and FIG. 4 is the distribution of magnetic field B 1 + in the r direction in the z = 0 plane in the magnetic resonance imaging method in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention. is an exemplary view showing the effect of the depth of the pad potential on the mode shaping in the magnetic resonance imaging method in the magnetic field mode shaping method according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is an exemplary view of the present invention It is an exemplary view showing the effect of the width of the pad potential on the mode shaping in the magnetic resonance imaging method in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment, Figure 7 is the magnetic field in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary view showing the effect of the width of the air gap on the mode shaping in the mode shaping method, and FIG. 8 is the magnetic permeability of the pad as an additional degree of design freedom in the magnetic resonance imaging method in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary view showing the effect on mode shaping, and FIG. 9 shows the result of uniformizing the magnetic field B 1 + for the spheroid phantom in the magnetic field mode shaping method in the magnetic resonance imaging method according to an embodiment of the present invention It is also an example.

도 2를 참조하면, 먼저 프로세서(200)는 자기 공명 영상법에서 자기장 모드 성형을 통해 자기장 B1 +의 모드 성형 및 신호 균일성 증가를 위한 전제로서, 실린더형 MRI 시스템을 모델링한다(S100). 도 3은 실린더형 MRI 시스템의 예시로서, 자기 공명 영상에서 자기장 B1 +의 보정을 위해 패드를 적용한 경우의 구조와 그에 상응하는 퍼텐셜의 레이아웃을 나타낸다.Referring to FIG. 2 , first, the processor 200 models a cylindrical MRI system as a premise for mode shaping of a magnetic field B 1 + and increasing signal uniformity through magnetic field mode shaping in magnetic resonance imaging (S100). 3 is an example of a cylindrical MRI system, and shows a structure and a layout of a potential corresponding thereto when a pad is applied for correction of a magnetic field B 1 + in a magnetic resonance image.

도 3에 도시된 것과 같이 실린더형 MRI 시스템은 자기장을 형성하는 RF 코일, RF 코일을 둘러싸는 실드, 실드의 내측에 형성되는 패드, 패드의 내측에 형성되며 검사 대상(예: 인체의 두부)을 모사하는 팬텀, 및 패드와 팬텀 사이에 형성되는 에어 갭(Air Gap)을 포함하도록 모델링된다. 도 3에는 실시예의 이해를 돕기 위해 0°≤ θ ≤ 180°에 해당하는 절반 부분만을 도시하였다. RF 코일은 자기장 B1 +의 RF 여기 소스(excitation source)로서 설정 크기, 형상 및 개수(예: 1cm x 18cm의 직사각형, 16개)를 갖는 표면 전류 소스로 모델링될 수 있고, 각각의 소스는 후술하는 팬텀을 기준으로 방사상 등간격(예: 360°/16 = 22.5°을 갖도록 회전 대칭 구조로 구성될 수 있으며, 소정 크기의 동작 주파수(예: 300 MHz)에서 동일한 크기와 순차적으로 22.5° 의 위상 차이를 갖는 정현파 구동 신호를 통해 구동되도록 모델링될 수 있다. 실드는 RF 코일을 둘러싸고 설정 크기 및 물성(예: 반지름 17cm, 높이 18cm의 PEC(Perfect Electric Conductor))을 갖는 구조로 모델링될 수 있다. 팬텀은 설정 크기 및 물성(높이 18cm, 반지름 7cm, 상대유전율 74.2, 전기전도도 0.87S/m)을 가지며 자기 공명 영상을 통한 검사 대상(예: 인체의 두부)을 모사하도록 모델링될 수 있다. 패드는 에어 갭을 통해 팬텀을 둘러싸는 구조로 모델링될 수 있으며, 에어 갭은 팬텀 및 패드 간의 퍼텐셜 배리어(Potential Barrier)로서 기능한다.As shown in FIG. 3 , the cylindrical MRI system includes an RF coil that forms a magnetic field, a shield surrounding the RF coil, a pad formed inside the shield, and a pad formed inside the pad, and uses an object to be examined (eg, the head of a human body) It is modeled to include the simulated phantom and an air gap formed between the pad and the phantom. In FIG. 3 , only a half portion corresponding to 0°≤θ≤180° is shown in order to help understanding of the embodiment. The RF coil can be modeled as a surface current source having a set size, shape, and number (eg, a rectangle of 1 cm x 18 cm, 16) as an RF excitation source of magnetic field B 1 + , and each source is described later. It can be configured as a rotationally symmetric structure to have radial equal spacing (eg, 360°/16 = 22.5°) based on the phantom of It can be modeled to be driven through a sinusoidal driving signal having a phase difference of . The shield surrounds the RF coil and can be modeled as a structure having a set size and physical properties (eg, a perfect electric conductor (PEC) with a radius of 17 cm and a height of 18 cm). The phantom has a set size and physical properties (height 18cm, radius 7cm, relative permittivity 74.2, electrical conductivity 0.87S/m) and can be modeled to simulate an object to be examined (eg, the human head) through magnetic resonance imaging. The pad may be modeled as a structure surrounding the phantom through an air gap, and the air gap functions as a potential barrier between the phantom and the pad.

RF 코일, 실드, 패드, 팬텀은 제1축(즉, 팬텀의 중심축)을 공유하는 구조로 배치될 수 있으며, 도 3에서 제1축은 z축 방향으로, 실린더형 MRI 시스템의 반경 방향(r 방향)은 x축 방향으로 도시되어 있다. 이러한 실린더형 MRI 시스템은 z축 방향의 병진 대칭성(translational symmetry)을 가지면서 radial(r), sagittal(z), azimuthal(θ) 방향의 모드 혼합을 최소화할 수 있다.The RF coil, shield, pad, and phantom may be disposed in a structure that shares a first axis (ie, the central axis of the phantom), and in FIG. 3 , the first axis is the z-axis direction, and the radial direction (r) of the cylindrical MRI system. direction) is shown in the x-axis direction. Such a cylindrical MRI system may minimize mode mixing in radial (r), sagittal (z), and azimuthal (θ) directions while having translational symmetry in the z -axis direction.

상기와 같이 모델링되는 실린더형 MRI 시스템은, 인체와 RF 코일로 이루어진 MRI 시스템을 특정 라머 파장에서 동작하는 원통 대칭 도파로(cylindrical waveguide)로 다루어지며, 에바네센트 결합을 통해 인체 내의 모드 형태를 조정하기 위해 보조 전자기 퍼텐셜 우물(auxiliary EM potential well)로 작용하는 고 유전율 클래딩 레이어(즉, 실린더 형태의 유전율 패드)를 적용하기 위한 구성으로서 기능한다.The cylindrical MRI system modeled as described above treats the MRI system consisting of the human body and the RF coil as a cylindrical waveguide operating at a specific Larmer wavelength, and adjusts the mode shape in the human body through evanescent coupling. It serves as a configuration for applying a high permittivity cladding layer (ie, a cylindrical permittivity pad) to act as an auxiliary EM potential well.

S100 단계 이후, 프로세서(200)는 팬텀 및 패드 간의 에바네센트 결합에 기초하여 선택된, RF 코일에 의해 형성되는 자기장 B1 +의 모드를 성형하기 위한 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 팬텀 내에 형성되는 자기장 B1 +의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득한다(S200).After step S100, the processor 200 selects based on the evanescent coupling between the phantom and the pad, the mode shaping parameter for shaping the mode of the magnetic field B 1 + formed by the RF coil is formed in the phantom in the process of being changed A uniformity parameter indicating the uniformity of the magnetic field B 1 + is obtained (S200).

구체적으로, S100 단계에서 모델링된 실린더형 MRI 시스템을 에바네센트 결합의 관점에서 보면 패드 퍼텐셜의 깊이와 너비의 조절이 패드에서의 자기장 B1 +의 세기와 너비를 결정하고(그에 따라 팬텀 내의 모드 형태를 결정하고), 퍼텐셜 배리어의 조절이 에바네센트 결합과 모드 혼성화(mode hybridization)를 결정하여 궁극적으로 모드 성형을 이루게 된다. 이에 따라, 본 실시예에서 모드 성형 파라미터는 패드에서의 자기장 B1 +의 세기 및 너비를 각각 결정하기 위한 패드 퍼텐셜의 깊이 및 너비와, 팬텀 및 패드 모드 사이의 혼성화 강도를 결정하기 위한 에어 갭의 너비를 포함할 수 있다. 패드 퍼텐셜의 깊이는 패드의 유전율(εp)에 의해 조절 가능하고, 패드 퍼텐셜의 너비는 패드의 너비(Wp)에 의해 조절 가능하며, 퍼텐셜 배리어는 에어 갭의 너비(Wb)에 의해 조절 가능하다.Specifically, when looking at the cylindrical MRI system modeled in step S100 from the perspective of evanescent coupling, the adjustment of the depth and width of the pad potential determines the strength and width of the magnetic field B 1 + at the pad (and accordingly, the mode within the phantom). shape), and the control of the potential barrier determines the evanescent coupling and mode hybridization, ultimately achieving mode shaping. Accordingly, in this embodiment, the mode shaping parameters are the depth and width of the pad potential for determining the strength and width of the magnetic field B 1 + in the pad, respectively, and the depth and width of the air gap for determining the hybridization strength between the phantom and the pad mode. Width can be included. The depth of the pad potential is adjustable by the permittivity of the pad (ε p ), the width of the pad potential is adjustable by the width of the pad (W p ), and the potential barrier is controlled by the width of the air gap (W b ). It is possible.

도 4는 패드 퍼텐셜을 적용한 경우의 에바네센트 모드 커플링의 개념을 나타내는 것으로, 도 3의 모식도의 축성 평면(axial plane)의 중앙인 z = 0 평면에서의 r 방향에 대한 자기장 B1 + 의 분포를 보이고 있다. 도 4는 실린더형 MRI 시스템에 팬텀만 존재하는 경우(노란색 커브), 패드 퍼텐셜만 존재하는 경우(파란색 커브), 팬텀과 패드 퍼텐셜이 동시에 존재하는 경우(빨강 커브)를 각각 비교하여 도시하고 있다. 도 4의 예시에서 패드의 유전율(εp)은 180, 패드의 너비(Wp)는 2cm, 에어 갭의 너비(Wb)는 2cm를 적용하였으며, 노란색 음영 범위는 팬텀의 영역을 나타내고, 파란색 음영 범위는 패드의 영역을 나타낸다. 4 shows the concept of evanescent mode coupling when the pad potential is applied . distribution is shown. FIG. 4 compares the case where only the phantom exists (yellow curve), the case where only the pad potential exists (blue curve), and the case where the phantom and the pad potential exist simultaneously (red curve) in the cylindrical MRI system, respectively. In the example of FIG. 4 , the permittivity (ε p ) of the pad was 180, the width of the pad (W p ) was 2 cm, and the width of the air gap (W b ) was 2 cm, and the yellow shaded range indicates the area of the phantom, and the blue The shaded range indicates the area of the pad.

전술한 것과 같이 S200 단계에서 프로세서(200)는 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 팬텀 내에 형성되는 자기장 B1 +의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하며, 본 실시예에서 균일성 파라미터는 팬텀의 제1축을 기준으로 방사상으로 형성되는 자기장 B1 +의 크기를 토대로 산출된다. 구체적으로, 균일성 파라미터는 팬텀의 특정 축성 평면상에서 형성되는 자기장 B1 +의 크기의 최대값과 최소값의 비로 정의되는, 축성 B1 + 최대/최소 비(Maximum-to-minimum Ratio, 이하 MmR)에 해당하며, 이하 실시예에서는 중심부인 z = 0인 위치에서의(B1 +의 불균일성을 주로 야기하는 위치에서의) 값으로 대표된다.As described above, in step S200, the processor 200 acquires a uniformity parameter indicating the uniformity of the magnetic field B 1 + formed in the phantom while the mode shaping parameter is varied, and in this embodiment, the uniformity parameter is the phantom. It is calculated based on the magnitude of the magnetic field B 1 + formed radially with respect to the first axis. Specifically, the uniformity parameter is defined as the ratio of the maximum value and the minimum value of the magnitude of the magnetic field B 1 + formed on a specific axial plane of the phantom, the axial B 1 + maximum/minimum ratio (MmR) In the following embodiment, it is represented by a value at a position where z = 0 (at a position mainly causing non-uniformity of B 1 + ), which is the center.

S200 단계 이후, 프로세서(200)는 S200 단계에서 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화한다(S300).After step S200, the processor 200 optimizes the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system in such a way that it is determined whether the uniformity parameter obtained in step S200 satisfies a predefined mode molding condition (S300).

구체적으로, S300 단계에서 프로세서(200)는 현재 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 기준치 이하인 경우 모드 성형 조건을 충족하는 것으로 판단하여, 현재 획득된 균일성 파라미터에 대응되는 모드 성형 파라미터를 S100 단계에서 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하기 위한 최적 모드 성형 파라미터로 결정한다. 상기한 기준치는 MmR의 값으로, 설계자의 실험 및 설계 대상이 되는 MRI 시스템의 사양 등을 고려하여 결정되는 특정 값(예: 2)으로 프로세서(200) 또는 메모리(100)에 미리 정의되어 있을 수 있다.Specifically, in step S300, the processor 200 determines that the mode molding condition is satisfied when the currently acquired uniformity parameter is less than or equal to a predefined reference value, and sets the mode molding parameter corresponding to the currently acquired uniformity parameter in step S100. Determine the optimal mode shaping parameters to optimize the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system. The above-mentioned reference value is the value of MmR, and may be predefined in the processor 200 or the memory 100 as a specific value (eg, 2) determined in consideration of the designer's experiment and specifications of the MRI system to be designed. have.

S200 단계 및 S300 단계를 도 5 내지 도 7에 따른 구체적인 예시로서 설명한다. 도 5 내지 도 7은 전술한 세 가지 모드 성형 파라미터(패드 퍼텐셜의 깊이(= 패드의 유전율(εp)), 패드 퍼텐셜의 너비(=패드의 너비(Wp)), 퍼텐셜 배리어(=에어 갭의 너비(Wb))가 모드 성형에 미치는 영향을 보이고 있다. 임상적으로 널리 활용되고 있는 축성 2D MRI 스캐닝(axial 2D MRI scanning)에 적합한 형태의 모드 성형을 유도하는 본 실시예의 목적을 명료하게 나타내기 위해, 각 도면에는 sagittal plane(θ = 0)에서 정규화된 자기장 B1 +의 크기와 그 분포를 컨투어(contour)와 함께 도시하였다. 컨투어는 자기장 B1 + 값을 팬텀의 중앙에서의 B1 + 값으로 정규화 한 B1 +/B1 + center 값이 1(빨강색), 1/2(노란색), 1/4(파랑색)인 지점을 표시한다. 관심 영역(ROI: region of interest)에 해당하는 팬텀은 검정색 직사각형으로 표시되어 있고, 패드는 검정색 대시 직사각형으로 표시되어 있다. Steps S200 and S300 will be described as specific examples according to FIGS. 5 to 7 . 5 to 7 show the above-described three-mode molding parameters (depth of pad potential (= dielectric constant (ε p ) of pad)), width of pad potential (= width of pad (W p )), and potential barrier (= air gap) (W b )) shows the effect of modal shape on the mode shaping The purpose of this embodiment to induce mode shaping suitable for axial 2D MRI scanning, which is widely used clinically, is clearly explained. In each figure, the magnitude and distribution of the normalized magnetic field B 1 + in the sagittal plane (θ = 0) are shown along with a contour. The contour represents the magnetic field B 1 + value of B at the center of the phantom. B 1 + /B 1 + center normalized to 1 + value 1 (red), 1/2 (yellow), and 1/4 (blue) indicate points of interest. ) is indicated by a black rectangle, and the pad is indicated by a black dashed rectangle.

도 5는 패드 퍼텐셜의 깊이(εp)가 팬텀의 모드에 미치는 영향을 보이고 있으며, 패드의 유전율(εp)이 조절되는 방식으로 구현될 수 있다. 도 5의 예시에서 패드 퍼텐셜의 너비(Wp)가 2cm로, 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)가 2cm로 설정된 상태에서 패드 퍼텐셜의 깊이(εp)가 각각 1, 60, 120, 180, 240에 해당하는 경우의 자기장 B1 + 분포를 보이고 있다. 패드 퍼텐셜이 팬텀 퍼텐셜보다 얕은 경우(εp < 74.2), 패드 퍼텐셜에 의한 모드 성형 효과는 두드러지지 않으며 깊고 넓은 팬텀 퍼텐셜이 전체 퍼텐셜을 지배한다. 반면, εp > 200의 깊은 패드 퍼텐셜의 경우 자기장 B1 + 는 패드에 강하게 집속되어 팬텀과의 결합을 막는다. Wp = 2cm, Wb = 2cm, εp = 180인 경우 팬텀에서 균일화 파라미터, 즉 MmR은 1.2로 최소값을 갖는다. 이는 팬텀만 존재하는 경우의 MmR 값인 4.3과 비교하여 크게 감소된 것이며, 위 수치는 자기장 B1 +의 분포가 방사(radial) 방향으로 평탄화(flattening)되어 모드 성형이 최적화됨을 의미한다.5 shows the effect of the pad potential depth (ε p ) on the phantom mode, and may be implemented in a manner in which the dielectric constant (ε p ) of the pad is adjusted. In the example of FIG. 5 , in a state where the width (W p ) of the pad potential is set to 2 cm and the width (W b ) of the potential barrier is set to 2 cm, the depth (ε p ) of the pad potential is 1, 60, 120, 180, 240, respectively. The magnetic field B 1 + distribution in the case of . When the pad potential is shallower than the phantom potential (ε p < 74.2), the mode shaping effect by the pad potential is insignificant, and the deep and wide phantom potential dominates the overall potential. On the other hand, in the case of a deep pad potential of ε p > 200, the magnetic field B 1 + is strongly focused on the pad and prevents coupling with the phantom. W p = 2 cm, W b = 2 cm, ε p = 180, the equalization parameter in the phantom, that is, MmR, has a minimum value of 1.2. This is significantly reduced compared to the MmR value of 4.3 when only the phantom is present, and the above figure means that the distribution of the magnetic field B 1 + is flattened in the radial direction to optimize mode shaping.

S200 단계에서 패드 퍼텐셜의 너비(Wp)는 패드 퍼텐셜의 깊이(εp)와 상호 상보적인 방식으로 가변될 수 있으며, 이는 도 6의 예시를 통해 확인할 수 있다. 도 6은 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)가 2cm로 설정된 상태에서, 패드 퍼텐셜의 너비 및 깊이(Wp, εp)가 각각 (3cm, 140), (2cm, 180), (1cm, 300)에 해당하는 경우의 자기장 B1 + 분포를 보이고 있다. 각 경우의 퍼텐셜은 동일한 형태의 모드를 이루며 MmR 역시 1.2로 같다. 이는 패드의 물성을 선택하는데 있어 자유도를 부여하며, 패드 디자인 시 고려해야 하는 변수를 줄일 수 있음을 의미한다.In step S200 , the width (W p ) of the pad potential may be varied in a manner complementary to the depth (ε p ) of the pad potential, which can be confirmed through the example of FIG. 6 . 6 shows the width and depth (W p , ε p ) of the pad potential in a state where the width (W b ) of the potential barrier is set to 2 cm, respectively (3 cm, 140), (2 cm, 180), (1 cm, 300) The magnetic field B 1 + distribution in the case of . The potentials in each case form the same mode, and MmR is also equal to 1.2. This gives a degree of freedom in selecting the physical properties of the pad, and it means that the variables to consider when designing the pad can be reduced.

도 7은 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)가 모드 성형에 미치는 영향을 보이고 있으며, 에어 갭의 너비(Wb)가 조절되는 방식으로 구현될 수 있다. 도 7의 예시에서는 패드 퍼텐셜의 깊이(εp)가 180, 패드 퍼텐셜의 너비(Wp)가 2cm로 설정된 상태이며, 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)가 0인 경우는 패드가 팬텀에 접촉되어 있는 경우에 해당하고, 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)가 0보다 큰 경우는 팬텀 퍼텐셜과 패드 퍼텐셜이 에바네센트 결합을 이루고 있는 경우에 해당한다. 에어 갭의 너비(Wb)가 조절됨으로써 에바네센트 결합의 강도가 조절될 수 있으며, 이 추가적인 자유도를 통해 자기장 B1 +의 균일성이 향상될 수 있다. 패드 퍼텐셜의 깊이(εp)가 1 내지 250의 범위에서 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)가 0인 접촉형 패드의 경우, z = 0에서의 MmR은 2.6 이상인 반면, 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)가 0보다 큰 경우(즉, 팬텀 퍼텐셜과 패드 퍼텐셜이 에바네센트 결합을 이루고 있는 경우) 1.2의 MmR 값을 얻을 수 있다.7 shows the effect of the width (W b ) of the potential barrier on mode shaping, and may be implemented in a manner in which the width (W b ) of the air gap is adjusted. In the example of FIG. 7 , the depth (ε p ) of the pad potential is set to 180, the width (W p ) of the pad potential is set to 2 cm, and when the width (W b ) of the potential barrier is 0, the pad is in contact with the phantom. This corresponds to the case where there is, and the case where the width (W b ) of the potential barrier is greater than 0 corresponds to the case where the phantom potential and the pad potential form an evanescent coupling. By controlling the width (W b ) of the air gap, the strength of the evanescent bond can be controlled, and the uniformity of the magnetic field B 1 + can be improved through this additional degree of freedom. For a contact-type pad where the width (W b ) of the potential barrier is 0 in the range of the depth (ε p ) of the pad potential in the range of 1 to 250, the MmR at z = 0 is 2.6 or more, while the width (W b ) of the potential barrier is greater than or equal to 2.6. ) is greater than 0 (that is, when the phantom potential and the pad potential form an evanescent coupling), an MmR value of 1.2 can be obtained.

전술한 과정, 즉 모드 성형 파라미터로서 패드 퍼텐셜의 깊이(εp), 패드 퍼텐셜의 너비(Wp), 및 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)가 가변되는 과정에서 프로세서(200)는 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터로서 MmR을 획득하고, 획득된 MmR이 기준치(예: 2) 이하에 해당하는 경우, 해당 모드 성형 파라미터가 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하기 위한 최적 모드 성형 파라미터로 결정된다.In the process described above, that is, in the process of varying the depth (ε p ) of the pad potential, the width (W p ) of the pad potential, and the width (W b ) of the potential barrier as a mode shaping parameter, the processor 200 is formed in the phantom. When MmR is obtained as a uniformity parameter indicating the uniformity of the magnetic field, and the obtained MmR is less than or equal to a reference value (eg 2), the corresponding mode shaping parameter is the optimal mode for optimizing the magnetic field mode of the cylindrical MRI system. It is determined by the molding parameters.

한편, 이상에서는 본 실시예의 패드가 유전체(비자성체) 패드로 모델링되고, 그에 따라 패드의 퍼텐셜의 깊이가 패드의 유전율인 것으로 설명하였으나, 실시예에 따라서는 패드가 자성체 패드(magnetic pad)로 모델링되고, 그에 따라 모드 성형 파라미터가 패드의 투자율(Magnetic Permeability, μp)을 더 포함하는 실시예가 마련될 수 있다. 즉, 굴절율의 관점에서 패드의 투자율은 자기장 B1 +에 대해 유전율과 같은 방식으로 동일한 퍼텐셜로 동작하는데, 도 8의 예시를 통해 확인할 수 있다. 도 8은 패드 퍼텐셜의 너비(Wp)가 2cm, 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)가 2cm로 설정된 상태에서, 투자율 및 유전율(μp, εp)이 각각 (2, 135), (4, 98), (130, 1)로 구성된 자성체 패드가 적용된 경우의 자기장 B1 + 분포를 보이고 있다. 투자율 및 유전율(μp, εp)이 (1, 180)로 구성된 비자성체(유전체) 패드의 경우와 동일한 자기장 B1 +의 패턴이 형성됨을 확인할 수 있으며, 이는 모드 성형 패드의 설계에 있어 또 하나의 자유도를 제공하고 메타물질을 포함한 고자성체 물질의 적용 가능성을 의미한다.Meanwhile, in the above, it has been described that the pad of this embodiment is modeled as a dielectric (non-magnetic) pad, and accordingly, the depth of the pad potential is the dielectric constant of the pad. However, according to the embodiment, the pad is modeled as a magnetic pad. Accordingly, an embodiment in which the mode shaping parameter further includes the magnetic permeability (μ p ) of the pad may be prepared. That is, in terms of refractive index, the magnetic permeability of the pad operates with the same potential as the dielectric constant with respect to the magnetic field B 1 + , which can be confirmed through the example of FIG. 8 . 8 shows that in a state where the width (W p ) of the pad potential is set to 2 cm and the width (W b ) of the potential barrier is set to 2 cm, the magnetic permeability and the permittivity (μ p , ε p ) are (2, 135), (4, 98) and (130, 1) show the magnetic field B 1 + distribution when the magnetic pad is applied. It can be confirmed that a pattern of magnetic field B 1 + is formed, which is the same as in the case of a non-magnetic (dielectric) pad with magnetic permeability and permittivity (μ p , ε p ) composed of (1, 180), which is also It provides one degree of freedom and means the applicability of high magnetic materials including metamaterials.

도 9는 전술한 모드 성형 기법을 기반으로 회전 타원체 팬텀에 대해 자기장 B1 +의 균일화를 수행한 결과를 보이고 있다. 도 9의 예시에서는 보다 현실적인 형태인 장형의 회전 타원체 팬텀(prolate spheroidal phantom)이 적용되었으며, x-방향과 y-방향으로의 반축이 7cm 이고 z-방향으로의 반축이 9cm 이며 구성 물질은 전술한 실시예들에서 이용된 실린더 팬텀의 것과 동일하다. 패드 퍼텐셜의 깊이(εp), 패드 퍼텐셜의 너비(Wp), 및 퍼텐셜 배리어의 너비(Wb)를 각각 188, 2cm, 2cm로 적용하였으며, 그 결과 팬텀 전 영역에서의 z-방향의 슬라이스 평면에 대해 MmR이 2 이하의 값을 가지면서 패드가 없는 경우와 비교하여 최대 57% 향상된, 축상 B1 +의 2D 광역 균일화가 확보될 수 있음이 확인되었다.9 shows a result of uniformizing the magnetic field B 1 + for the spheroid phantom based on the above-described mode forming technique. In the example of FIG. 9, a more realistic form of a prolate spheroidal phantom was applied, the semi-axes in the x- and y-directions are 7 cm, and the semi-axes in the z-direction are 9 cm, and the constituent materials are as described above. It is the same as that of the cylinder phantom used in the embodiments. The depth of the pad potential (ε p ), the width of the pad potential (W p ), and the width of the potential barrier (W b ) were applied as 188, 2 cm, and 2 cm, respectively. As a result, the z-direction slice in the entire phantom area It was confirmed that the 2D wide area uniformity of on-axis B 1 + , which was improved by up to 57% compared to the case without the pad, with MmR having a value of 2 or less for the plane, could be secured.

이상의 모드 성형 기법은 현재 임상적으로 널리 사용되는 축상(axial) 2D MRI 스캐닝이 적용된 MRI 시스템에 적용되는 패드를 제조하는데 활용될 수 있으며, 위 기법에 따라 제조되는 패드는 전술한 것과 같이 유전체 패드 또는 자성체 패드로 구현될 수 있다.The above mode molding technique can be utilized to manufacture a pad applied to an MRI system to which axial 2D MRI scanning is applied, which is currently widely used clinically, and the pad manufactured according to the above technique is a dielectric pad or It may be implemented as a magnetic pad.

한편, 본 실시예에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법은 하드웨어와 결합되어 전술한 S100 단계 내지 S300 단계를 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램으로 작성될 수 있으며, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장되어 상기 컴퓨터 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 ROM, RAM, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 플래시 메모리(flash memory)와 같은 프로그램 명령어들을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 해당될 수 있다.On the other hand, the magnetic field mode forming method in the magnetic resonance imaging method according to the present embodiment may be written as a computer program for executing steps S100 to S300 described above in combination with hardware, and is stored in a computer-readable recording medium. It can be implemented in a general-purpose digital computer running the computer program. The computer-readable recording medium includes magnetic media such as ROM, RAM, hard disk, floppy disk, and magnetic tape, optical media such as CD-ROM and DVD, and floppy disk. A hardware device specially configured to store and execute program instructions, such as a magneto-optical media, such as a flash memory, may correspond.

이와 같이 본 실시예는 실린더형 MRI 시스템을 모델링하여 소정의 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하여 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화시키는 방식을 채용함으로써, 초고자장 자기 공명 영상법에서 RF 코일에 의해 형성되는 자기장, 즉 고주파 신호 B1 +를 균일하게 형성하기 위한 토폴로지를 제공할 수 있다. 나아가, 그 효과가 광역적이라는 장점을 바탕으로, 임상적으로 널리 활용되고 있는 축상(axial) 2D MRI 스캐닝에 활용 가능한 축상 B1 + 의 2D 광역 균일화를 확보할 수 있다. 또한 구조의 물질적/공간적 상보관계를 밝힘으로써 설계 시 자유도와 유연함이 제공될 수 있다.As such, the present embodiment models a cylindrical MRI system to obtain a uniformity parameter indicating the uniformity of a magnetic field formed in a phantom in a process in which a predetermined mode shaping parameter is varied, and whether a predefined mode shaping condition is satisfied By adopting a method of optimizing the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system in such a way as to determine can provide Furthermore, based on the advantage that the effect is wide, it is possible to secure 2D wide area uniformity of axial B 1 + that can be used for axial 2D MRI scanning, which is widely used clinically. In addition, freedom and flexibility in design can be provided by revealing the material/spatial complementarity of the structure.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), implementations of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, as an apparatus or program). The apparatus may be implemented in suitable hardware, software and firmware, and the like. A method may be implemented in an apparatus such as, for example, a processor, which generally refers to a computer, a microprocessor, a processing device, including an integrated circuit or programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants ("PDA") and other devices that facilitate communication of information between end-users.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it is understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible by those of ordinary skill in the art. will understand Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

100: 메모리
200: 프로세서
100: memory
200: processor

Claims (11)

컴퓨팅 디바이스에 수행되는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법으로서,
자기장을 형성하는 RF 코일, 상기 RF 코일을 둘러싸는 실드, 상기 실드의 내측에 형성되는 패드, 상기 패드의 내측에 형성되며 검사 대상을 모사하는 팬텀, 및 상기 패드와 상기 팬텀 사이에 형성되는 에어 갭(Air Gap)을 포함하는 실린더형 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 시스템을 모델링하는 단계로서, 상기 RF 코일, 상기 실드, 상기 패드, 상기 팬텀은 제1축을 공유하는 구조로 배치되는 것인, 단계;
상기 팬텀 및 상기 패드 간의 에바네센트 결합(Evanescent Coupling)에 기초하여 선택된, 상기 RF 코일에 의해 형성되는 자기장 모드를 성형하기 위한 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 상기 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 상기 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법.
A method for shaping a magnetic field mode in magnetic resonance imaging, performed on a computing device, comprising:
An RF coil forming a magnetic field, a shield surrounding the RF coil, a pad formed inside the shield, a phantom formed inside the pad to simulate an inspection object, and an air gap formed between the pad and the phantom Modeling a cylindrical magnetic resonance imaging (MRI) system including an (Air Gap), wherein the RF coil, the shield, the pad, and the phantom are disposed in a structure sharing a first axis;
The uniformity of the magnetic field formed in the phantom in the process of changing the mode shaping parameter for shaping the magnetic field mode formed by the RF coil, selected based on the evanescent coupling between the phantom and the pad obtaining an indicative uniformity parameter; and
optimizing the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system in such a way as to determine whether the obtained uniformity parameter satisfies a predefined mode shaping condition;
A method of forming a magnetic field mode in magnetic resonance imaging, comprising:
제1항에 있어서,
상기 모드 성형 파라미터는, 상기 패드에서의 자기장의 세기 및 너비를 각각 결정하기 위한 상기 패드의 퍼텐셜(Potential)의 깊이 및 너비와, 상기 팬텀 및 상기 패드의 모드 혼성화(Mode Hybridization) 강도를 결정하기 위한 상기 에어 갭의 너비를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법.
According to claim 1,
The mode shaping parameters are the depth and width of the potential of the pad for determining the strength and width of the magnetic field in the pad, respectively, and the mode hybridization strength of the phantom and the pad. A magnetic field mode shaping method in magnetic resonance imaging, characterized in that it includes the width of the air gap.
제2항에 있어서,
상기 패드는 유전체 패드로 모델링되고, 상기 패드의 퍼텐셜의 깊이는 상기 패드의 유전율인 것을 특징으로 하는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법.
3. The method of claim 2,
The pad is modeled as a dielectric pad, and the depth of the potential of the pad is a dielectric constant of the pad, the magnetic resonance imaging method of forming a magnetic field mode.
제2항에 있어서,
상기 패드는 자성체 패드로 모델링되고, 상기 모드 성형 파라미터는 상기 패드의 투자율(Magnetic Permeability)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법.
3. The method of claim 2,
The pad is modeled as a magnetic pad, and the mode shaping parameter includes a magnetic permeability of the pad.
제2항에 있어서,
상기 균일성 파라미터는, 상기 팬텀의 제1축을 기준으로 방사상으로 형성되는 자기장의 크기를 토대로 산출되되, 상기 팬텀의 축성 평면상에서 형성되는 자기장 B1 +의 크기의 최대값과 최소값의 비로서 산출되는 것을 특징으로 하는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법.
3. The method of claim 2,
The uniformity parameter is calculated based on the magnitude of the magnetic field formed radially with respect to the first axis of the phantom, and is calculated as the ratio of the maximum value and the minimum value of the magnitude of the magnetic field B 1 + formed on the axial plane of the phantom A method of forming a magnetic field mode in a magnetic resonance imaging method, characterized in that.
제5항에 있어서,
상기 획득하는 단계에서, 상기 패드의 퍼텐셜(Potential)의 깊이 및 너비는 상호 상보적인 방식으로 가변되는 것을 특징으로 하는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법.
6. The method of claim 5,
In the acquiring step, the depth and width of the potential of the pad are varied in a complementary manner, the magnetic field mode shaping method in magnetic resonance imaging.
제5항에 있어서,
상기 최적화하는 단계에서, 현재 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 기준치 이하인 경우 상기 모드 성형 조건을 충족하는 것으로 판단하여, 상기 현재 획득된 균일성 파라미터에 대응되는 모드 성형 파라미터를 상기 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하기 위한 최적 모드 성형 파라미터로 결정하는 것을 특징으로 하는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법.
6. The method of claim 5,
In the optimizing step, if the currently acquired uniformity parameter is less than or equal to a predefined reference value, it is determined that the mode molding condition is satisfied, and the mode molding parameter corresponding to the currently acquired uniformity parameter is set as the modeled cylindrical MRI. A magnetic field mode shaping method in magnetic resonance imaging, characterized in that it is determined as an optimal mode shaping parameter for optimizing the magnetic field mode of the system.
제1항에 따른 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 방법에 의해 제조된 패드.
The pad manufactured by the magnetic field mode molding method in the magnetic resonance imaging method according to claim 1 .
제8항에 있어서,
상기 패드는, 유전체 패드 또는 자성체 패드로 제조되는 것을 특징으로 하는, 패드.
9. The method of claim 8,
The pad, characterized in that made of a dielectric pad or a magnetic pad, pad.
프로세서(processor); 및
상기 프로세서를 통해 실행되며, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형을 위한 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리;를 포함하고,
상기 프로세서를 통해 실행되는 상기 적어도 하나의 명령은,
자기장을 형성하는 RF 코일, 상기 RF 코일을 둘러싸는 실드, 상기 실드의 내측에 형성되는 패드, 상기 패드의 내측에 형성되며 검사 대상을 모사하는 팬텀, 및 상기 패드와 상기 팬텀 사이에 형성되는 에어 갭(Air Gap)을 포함하는 실린더형 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 시스템을 모델링하도록 하는 명령으로서, 상기 RF 코일, 상기 실드, 상기 패드, 상기 팬텀은 제1축을 공유하는 구조로 배치되는 것인, 명령,
상기 팬텀 및 상기 패드 간의 에바네센트 결합(Evanescent Coupling)에 기초하여 선택된, 상기 RF 코일에 의해 형성되는 자기장 모드를 성형하기 위한 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 상기 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하도록 하는 명령, 및
상기 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 상기 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하도록 하는 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 공명 영상법에서의 자기장 모드 성형 장치.
processor; and
A memory that is executed through the processor and stores at least one instruction for forming a magnetic field mode in magnetic resonance imaging.
The at least one instruction executed by the processor includes:
An RF coil forming a magnetic field, a shield surrounding the RF coil, a pad formed inside the shield, a phantom formed inside the pad to simulate an inspection object, and an air gap formed between the pad and the phantom A command to model a cylindrical magnetic resonance imaging (MRI) system comprising an (Air Gap), wherein the RF coil, the shield, the pad, and the phantom are disposed in a structure sharing a first axis, the command,
The uniformity of the magnetic field formed in the phantom in the process of changing the mode shaping parameter for shaping the magnetic field mode formed by the RF coil, selected based on the evanescent coupling between the phantom and the pad instructions to obtain an indicative uniformity parameter, and
and instructions for optimizing the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system in a manner to determine whether the obtained uniformity parameter satisfies a predefined mode shaping condition. of magnetic field mode shaping device.
하드웨어와 결합되어,
자기장을 형성하는 RF 코일, 상기 RF 코일을 둘러싸는 실드, 상기 실드의 내측에 형성되는 패드, 상기 패드의 내측에 형성되며 검사 대상을 모사하는 팬텀, 및 상기 패드와 상기 팬텀 사이에 형성되는 에어 갭(Air Gap)을 포함하는 실린더형 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 시스템을 모델링하는 단계로서, 상기 RF 코일, 상기 실드, 상기 패드, 상기 팬텀은 제1축을 공유하는 구조로 배치되는 것인, 단계;
상기 팬텀 및 상기 패드 간의 에바네센트 결합(Evanescent Coupling)에 기초하여 선택된, 상기 RF 코일에 의해 형성되는 자기장 모드를 성형하기 위한 모드 성형 파라미터가 가변되는 과정에서 상기 팬텀 내에 형성되는 자기장의 균일성을 지표하는 균일성 파라미터를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 균일성 파라미터가 미리 정의된 모드 성형 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 방식으로 상기 모델링된 실린더형 MRI 시스템의 자기장 모드를 최적화하는 단계;
를 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
combined with hardware,
An RF coil forming a magnetic field, a shield surrounding the RF coil, a pad formed inside the shield, a phantom formed inside the pad to simulate an inspection object, and an air gap formed between the pad and the phantom Modeling a cylindrical magnetic resonance imaging (MRI) system including an (Air Gap), wherein the RF coil, the shield, the pad, and the phantom are disposed in a structure sharing a first axis;
The uniformity of the magnetic field formed in the phantom in the process of changing the mode shaping parameter for shaping the magnetic field mode formed by the RF coil, selected based on the evanescent coupling between the phantom and the pad obtaining an indicative uniformity parameter; and
optimizing the magnetic field mode of the modeled cylindrical MRI system in such a way as to determine whether the obtained uniformity parameter satisfies a predefined mode shaping condition;
A computer program stored in a computer readable storage medium to execute the computer program.
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