9.4T 자기공명영상장치에서 다중 소동물 동시영상을 위한 곡선형 트위스트 코일 기술 기반 다채널 코일 어레이

국문 초록 (Abstract)

자기공명영상을 이용한 표현형 영상분석 연구 시 많은 수의 표본 및 대조군에서 높은 신호 대 잡음비와 우수한 공간 해상도가 필수적이며 영상기반 표현형 분석 연구 시 이로 인해 시간 소요가 불가피적이다. 이러한 문제를 극복하고자 자기공명영상기반 표현형 분석 연구 시 복수개의 라디오주파수 코일 및 경사자계 코일 등을 적용한 다중개체 동시영상 기술이 일부 소개되었고 특히, 균질한 송/수신 자기장을 생성하는 체적형 새장형 코일이 다수 개체영상용 코일로 확대 적용되었고, 각 코일 별 전/자계 간섭 최소화를 위한 패러데이-케이지 및 인위적 디커플링 회로 등이 제안되었다. 하지만, 패러데이-케이지 및 집중정수 소자에 기반한 인위적 디커플링 기술은 코일의 체적과 코일 간 이격거리를 증가시켜 증가된 영상영역과 소구경 자기공명영상 시스템 내 공간적 자유도 감소로 인한 코일의 사용 개수 및 배열에 대한 제약 조건이 발생되게 된다.
따라서, 본 연구에서는 초고자장 소구경 전임상용 자기공명영상 시스템 내 다수개체 동시영상을 위한 코일로서 공간적 자유도를 극대화함과 더불어 공간 해상도 증가를 위해 단일 루프형 표면코일의 양측 도선을 특정 각으로 회전시킨 곡선형 트위스트 코일 구조를 제안하였고 복수 코일 간 공간적인 위상차 배열을 이용한 구조적 디커플링 기술이 적용된 다수개체 동시영상용 코일 어레이를 개발하였다.
본 연구에서는 곡선형 트위스트 코일 구조의 수학적 전자기장 분석을 통해 트위스트 각 변화에 따른 송신 자기장 세기의 평균값 그리고 코일 내부에 생성되는 자기장의 균질도가 측정, 비교되었고, 코일 어레이의 성능평가를 위해 9.4T 자기공명영상에서 4마리 개체 소동물 영상을 촬영하고 분석하였다.
본 연구결과를 통해 다수개체 동시영상용 곡선형 트위스트 코일 어레이는 우수한 성능의 자기장 분포도를 보였으며 디커플링을 위한 집중정수 회로가 불필요함에 따라 각 요소 간 이격거리를 감소시킬 수 있음을 확인하였으며, 기존 단일 코일에 비해 상대적으로 영상영역 감소에 따라 해상도의 증가 및 경사자계코일 내 제한된 공간에서 코일 개수의 자유도를 증가시켜 표현형 연구 시 시간 감축형 고효율 영상기술로 적용될 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록
• 목차
• 표 목차
• 그림목차
• 1. 서론
• 1.1 표현형 분석 연구
• 1.2 라디오주파수 코일 개요
• 1.3 복수개체 동시영상을 위한 라디오주파수 코일 어레이
• 1.4 연구동기
• 2. 연구방법
• 2.1 곡선형 트위스트 코일의 수학적 모델링
• 2.2 전자기장 시뮬레이션을 통한 다중 마우스 동시영상용 곡선형 트위스트 코일 어레이 모델링
• 2.3 다중 마우스 동시영상용 곡선형 트위스트 코일 어레이 설계
• 2.4 다중 마우스 동시영상용 곡선형 트위스트 코일 어레이 송/수신 부가회로 설계
• 2.5 다중 팬텀/마우스 자기공명영상 획득 방법
• 3. 연구결과
• 3.1 전자기장 시뮬레이션을 통한 곡선형 트위스트 코일 분석
• 3.2 다중 마우스 동시영상용 곡선형 트위스트 코일 어레이 성능 분석
• 3.3 다중 마우스 동시영상용 곡선형 트위스트 코일 어레이 송/수신 회로 성능 분석
• 3.4 다중 팬텀/마우스 자기공명영상
• 4. 논의 및 결론
• 5. 참고문헌
• Abstract