• Title, Summary, Keyword: RF-Shimming

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RF Shimming Considering Coupling Effects for High-Field MRI

  • Heo, Hye-Young;Cho, Min-Hyoung;Lee, Soo-Yeol
    • Journal of Biomedical Engineering Research
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    • v.29 no.4
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    • pp.267-271
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    • 2008
  • The RF shimming technique has been used to improve the transmit RF field homogeneity in highfield MRI. In the RF shimming technique, the amplitude and phase of the driving currents in each coil element are optimized to get homogenous flip angle or uniform image intensity. The inductive and capacitive coupling between the coil elements may degrade the RF field homogeneity if not taken into account in the optimization procedure. In this paper, we have analyzed the coupling effects on the RF shimming using a sixteen-element TEM RF coil model operating at 300 MHz. We have found that the coupling effects on the RF shimming can be reduced by putting high dielectric material between the active rung and the shield.

Design of 8 Channel Insertional pTx Array Coil for 3T Body Imaging (8 채널 삽입형 3T Body pTx Array 코일 설계)

  • Kim, Young Beom;Ryu, Yeunchul
    • The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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    • v.63 no.4
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    • pp.546-550
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    • 2014
  • In this research, we report all the elements are placed in the space above the patient table as a transmit coil to give optimized B1+ field for the body object. Through the simulations, we compared upper-and-lower parts combined 8 channel Tx array to upper only 8 channel Tx array and showed the utilities of B1+ shimming in multi-channel Tx body imaging at 3T. Half-cylinder shaped upper array shows weak B1+ field area around back of patient without B1+ shimming. After B1+ shimming, highly induced SAR places occurred in the arm region due to the close distance to the both end elements which were driven by very high RF current to enhance B1+ in back area. The proposed upper and lower combined array provides an enhanced homogeneous B1+ field in large ROI imaging as a result of shimming over the body size phantom. Through this research we proved the usefulness of the proposed insertional upper and lower parts combined transmit array for 3T body imaging.

High-resolution Spiral-scan Imaging at 3 Tesla MRI (3.0 Tesla 자기공명영상시스템에서 고 해상도 나선주사영상)

  • Kim, P.K.;Lim, J.W.;Kang, S.W.;Cho, S.H.;Jeon, S.Y.;Lim, H.J.;Park, H.C.;Oh, S.J.;Lee, H.K.;Ahn, C.B.
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • v.10 no.2
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    • pp.108-116
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    • 2006
  • Purpose : High-resolution spiral-scan imaging is performed at 3 Tesla MRI system. Since the gradient waveforms for the spiral-scan imaging have lower slopes than those for the Echo Planar Imaging (EPI), they can be implemented with the gradient systems having lower slew rates. The spiral-scan imaging also involves less eddy currents due to the smooth gradient waveforms. The spiral-scan imaging method does not suffer from high specific absorption rate (SAR), which is one of the main obstacles in high field imaging for rf echo-based fast imaging methods such as fast spin echo techniques. Thus, the spiral-scan imaging has a great potential for the high-speed imaging in high magnetic fields. In this paper, we presented various high-resolution images obtained by the spiral-scan methods at 3T MRI system for various applications. Materials and Methods : High-resolution spiral-scan imaging technique is implemented at 3T whole body MRI system. An efficient and fast higher-order shimming technique is developed to reduce the inhomogeneity, and the single-shot and interleaved spiral-scan imaging methods are developed. Spin-echo and gradient-echo based spiral-scan imaging methods are implemented, and image contrast and signal-tonoise ratio are controlled by the echo time, repetition time, and the rf flip angles. Results : Spiral-scan images having various resolutions are obtained at 3T MRI system. Since the absolute magnitude of the inhomogeneity is increasing in higher magnetic fields, higher order shimming to reduce the inhomogeneity becomes more important. A fast shimming technique in which axial, sagittal, and coronal sectional inhomogeneity maps are obtained in one scan is developed, and the shimming method based on the analysis of spherical harmonics of the inhomogeneity map is applied. For phantom and invivo head imaging, image matrix size of about $100{\times}100$ is obtained by a single-shot spiral-scan imaging, and a matrix size of $256{\times}256$ is obtained by the interleaved spiral-scan imaging with the number of interleaves of from 6 to 12. Conclusion : High field imaging becomes increasingly important due to the improved signal-to-noise ratio, larger spectral separation, and the higher BOLD-based contrast. The increasing SAR is, however, a limiting factor in high field imaging. Since the spiral-scan imaging has a very low SAR, and lower hardware requirements for the implementation of the technique compared to EPI, it is suitable for a rapid imaging in high fields. In this paper, the spiral-scan imaging with various resolutions from $100{\times}100$ to $256{\times}256$ by controlling the number of interleaves are developed for the high-speed imaging in high magnetic fields.

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Preliminary Results of 7-Channel Insertional pTx Array Coil for 3T MRI

  • Ryu, Yeun Chul
    • Journal of Magnetics
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    • v.22 no.2
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    • pp.238-243
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    • 2017
  • In this research, we report the preliminary results of an insertional type parallel transmission (pTx) array that has 7-elements that are placed in the space above a patient table as a transmit (Tx) coil to give an RF transmission ($B_1{^+}$) field for the body object of a 3 Tesla (T) MRI system. In previous research, we have tried to compare the performances of different coil elements and array geometries for a pTx body image. Based on these results, we attempt to obtain a human image with the proposed pTx array. Through the simulation and experimental results, we introduce a possible structure of multi-channel Tx array and verify the utility of a multi-channel Tx body image using $B_1{^+}$ shimming. The insertional pTx array, combined with a receiver (Rx) array coil, provides an enhanced $B_1{^+}$ field homogeneity in a large ROI image as a result of $B_1{^+}$ shimming applied over the full body size object. Through this research, we hope to determine the usefulness of the proposed insertional type RF coil combination for 3 T body imaging.

The Comparison of Field Uniformity and SAR between TEM, Loop and Combined Elemented 16 Channel Transmit Arrays (TEM 형과 Loop 형의 전송소자를 이용한 16채널 3T Body 전송코일의 자장 균일도와 안전도 비교)

  • Ryu, Yeunchul;Kim, Young Beom
    • The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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    • v.63 no.3
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    • pp.404-408
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    • 2014
  • In this research we evaluate the excitation homogeneity and SAR of three different Tx arrays after B1+ Shimming in the human body at 3T. Through the simulations, we compared the field properties that are standard deviation and mean value of transverse magnetization for 1) strip line TEM array, 2) rectangular loop array, 3) combined array of strip line element and rectangular loop and shown the utilities of B1+ shimming in human body model. After B1+ shimming, it is evaluated four different types of SAR for body mesh through whole body simulation; those are average, maximum 1-cell, maximum 1-gram, and maximum 10-gram SAR. It appears that in this particular comparison an array based on strip line elements can produce better homogeneity and lower SAR than an array of rectangular loops or an array of combined elements (strip line and loop). While many factors are considered in designing coils for production, it is hoped that methods and results like these will be used in the future to guide decisions and maximize benefit.

RF Field Inhomogeneity Changes Depending on the Head Position in Parallel-Transmission Ultra-High-Field MRI (초고자장 병렬송신 MRI에서의 머리위치에 따른 RF 필드의 불균일도 비교)

  • Oh, J.S.;Hyun, J.H.;Seo, J.H.;Oh, C.H.
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.486-488
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    • 2008
  • 300 MHz가 넘는 초고자장 MRI에서는 송신 또는 수신 RF Magnetic Field 의 불균일도가 심해져서 이를 개선하기 위한 많은 방법들이 제안되고 있다. 그 중 가장 대표적인 방법은 $4{\sim}32$ 채널의 Transmit Array의 각 채널에 인가되는 전압과 위상을 변화시켜 RF Magnetic Field의 불균일도를 개선하는 방법이다. 본 논문에서는 Transmit Array 내부에서 머리위치의 변화에 따라 RF Magnetic Field ($B_1$ Field) 의 불균일도가 많이 변화하며 이에 따라 RF 송신용 전압과 위상의 Pattern을 새로 최적화 해야 함을 확인하였다. 또한 RF field Mapping을 하기 위해서 Composite RF Sequence를 사용한 Rapid Sequence의 사용과 채널 전압과 위상을 최적화하기 위해서 일반적인 Iterative 방식보다 간편하고 빠른 Target Method를 제안하였다. Driving 패턴의 최적화는 Complex 행렬식을 사용했으며 RF Magnetic Field ($B_1$ Field) 분포는 FDTD 방식으로 계산하였다.

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Spectroscopic Imaging at 1.0Tesla MR Unit (1.0Tesla 자기공명 영상장치에서의 분광영상기법에 관한 연구)

  • Yi, Y.;Ryu, T.H.;Oh, C.H.;Ahn, C.B.;Lee, H.K.;Cho, Z.H.
    • Proceedings of the KOSOMBE Conference
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    • v.1997 no.11
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    • pp.517-527
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    • 1997
  • Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging is a methodology combining the imaging and spectroscopy. It can provide the spectrum of each areas of image so that one can easily compare the spectrum of one position to another position of the image. In this study, we developed pulse sequence or the spectroscopic imaging method, RF wave forms or the saturation of water signal, computer simulations to validate our method, and confirmed the methodology with phantom experiment. Then we applied the spectroscopic method to human subject and identified a few important metabolites in in vivo. To develope a water saturating RF waveform, we used Shinnar-Le-Roux algorithm and obtained maximum phase RF waveform. With this RF pulse, it could suppress the water signal to 1:1000. The magnet is shimmed to under 1.0ppm with auto-shimming technique. The saturation bandwidth is 80Hz(2ppm). The water and fat seperation is 3.3ppm(about 140Hz at 1 Tesla magnet), the bandwidth is enough to resolve the difference. But we are more concerned about the narrow window in between the two peaks, in which the small quantity of metabolites reside. We performed the computer simulation and phantom experiments in 8*8 matrix form and showed good agreement in the image and spectrum. Finally we applied spectroscopic imaging to the brain of human subject. Only the lipid signal was shown in the periphery region which agrees with the at distribution in human head surface area. The spectrum inside the brain shows the important metabolites such as NAA, Cr/PCr, Choline. We here have shown the spectroscopic imaging which is normally done above 1.5 Tesla machine can be performed in the 1 Tesla Magnetic Resonance Imaging Unit.

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Evaluation of Selective Saturation and Refocousing Pulses in Chemical Shift NMR Imaging

  • Shin, Yong-Jin;Park, Young-Sik
    • Journal of the Korean Magnetic Resonance Society
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    • v.4 no.1
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    • pp.64-73
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    • 2000
  • There are several methods to achieve selective NMR image of differing chemical species with the three most popular methods of Dixon's, CHESS, and SECSI. A major problem common to all chemical shift imaging methods is the uniformity of the static magnetic field and distortions introduced when RF coils are loaded with a conducting specimen. Without magnetic field shimming, these methods cannot be used to acquire selectively image protons in fat and water which are separated by approximately 3.0ppm. Experiments with a phantom, with linewidths of 2.5 to 3.5ppm, were quantitatively evaluated for the three methods and a new chemical shift imaging method. In this study the new chemical shift imaging method (modified CHESS+SECSI technique) which included a selective saturation and refocusing pulse, was developed to determine the ratios of water and fat in different samples.

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Trend of SiC Power Semiconductor (탄화규소(SiC) 반도체소자의 동향)

  • Kim, Sang-Cheol;Bahng, Wook;Seo, Kil-Soo;Kim, Kee-Hyun;Kim, Hyung-Woo;Kim, Nam-Kyun;Kim, Eun-Dong
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.7-12
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    • 2004
  • 탄화규소 전력반도체 소자는 실리콘 전력반도체 소자에 비해 우수한 물질특성을 갖고 있어 성능 측면에서 뿐 만 아니라 전력변환장비의 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 반도체 소자이다. 특히 unipolar 계열의 소자에서 괄목할 만한 특성을 보이고 있다. 현재 쇼트키 장벽 다이오드의 경우 5kV급, UMOSFET의 경우 3kV급의 소자까지 보고되고 있으며 반도체 물질 중에서 가장 활발히 연구가 진행되고 있는 분야 중의 하나이다. 단결정성장 분야에서도 3인치 급이 상용화 되었으며 4인치 크기의 웨이퍼의 상용화가 조만간 실현될 것으로 기대되고 있다. 이러한 기술적 발전을 토대로 600V, 1200V급 쇼트키 다이오드가 PFC boost 용으로 시판되고 있으나 아직은 다른 반도체 소자에 비해 미미한 실정이다. 현재에는 $250^{\circ}C$까지의 온도영역에서 실리콘 SOI(Silicon on Insulator) 소자가 주로 사용되고 있다. 그러나 $300^{\circ}C$를 넘는 온도 영역에서는 실리콘으로는 한계가 있고, 특히 SOI는 전력소자에 적용하기는 한계가 있어 주로 저전력 고온소자가 필요한 부분에 적용이 되고 있다. 따라서 전력용에 적합한 고온소자로 탄화규소 소자의 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재의 추세로 보아 $200-300^{\circ}C$ 영역의 응용분야에서는 SOI와 탄화규소가 함께 적용될 것으로 예상되며, $300^{\circ}C$를 넘는 온도영역에서는 탄화규소 소자의 우월적 지위가 예상된다. 이러한 이유로 탄화규소 반도체소자의 응용 분야는 크게 확대될 것으로 예상되며 국가적 차원의 지원 및 육성이 요구되는 분야 중의 하나이다.t로 사용한 소자보다 발광 소광 현상이 적게 일어난 것에 기인하였다고 생각된다. 두 소자 모두 $40mA/cm^2$ 에서 이상적인 화이트 발란스와 같은(0.33,0.33)의 색좌표를 보였다.epsilon}_0=1345$의 빼어난 압전 및 유전특성과 $330^{\circ}C$의 높은 $T_c$를 보였고 그 조성의 vibration velocity는 약4.5 m/s로 나타났다.한 관심이 높아지고 있다. 그러나 고 자장 영상에서의 rf field 에 의한 SAR 증가는 중요한 제한 요소로 부각되고 있다. 나선주사영상은 SAR 문제가 근원적으로 발생하지 않고, EPI에 비하여 하드웨어 요구 조건이 낮아 고 자장에서의 고속영상방법으로 적합하다. 본 논문에서는 고차 shimming 을 통하여 불균일도를 개선하고, single shot 과 interleaving 을 적용한 multi-shot 나선주사영상 기법으로 $100{\times}100$에서 $256{\times}256$의 고해상도 영상을 얻어 고 자장에서 초고속영상기법으로 다양한 적용 가능성을 보였다. 연구에서 연구된 $[^{18}F]F_2$가스는 친핵성 치환반응으로 방사성동위원소를 도입하기 어려운 다양한 방사성의 약품개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.었으나 움직임 보정 후 영상을 이용하여 비교한 경우, 결합능 변화가 선조체 영역에서 국한되어 나타나며 그 유의성이 움직임 보정 전에 비하여 낮음을 알 수 있었다. 결론: 뇌활성화 과제 수행시에 동반되는 피험자의 머리 움직임에 의하여 도파민 유리가 과대평가되었으며 이는 이 연구에서 제안한 영상정합을 이용한 움직임 보정기

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A Study on Batch-Type Remote Plasma Dry Cleaning Process for Native Oxide Removal (배치식 플라즈마 세정 설비를 이용한 자연산화막 제거 공정)

  • Park, Jae-Young;Yi, Wook-Yeol;Hyung, Yong-Woo;Nam, Seok-Woo;Lee, Hyeon-Deok;Song, Chang-Lyong;Kang, Ho-Kyu;Roh, Yong-Han
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.247-251
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    • 2004
  • 반도체 소자의 제조에 있어 실리콘 표면에 성장한 자연산화막을 제거하기 위해 일반적으로 습식 세정 기술이 이용되어 왔다. 하지만 소자의 최소 선폭(design rule)이 nano급으로 고집적화 됨에 따라 contact hole 바닥의 자연산화막을 깨끗이 제거하는데 있어서 그 한계를 나타나고 있다. 이에 대한 효과적인 대안 공정으로 가스 건식 세정 기술이 연구되고 있다. 본 논문에서는 한 번에 50매 이상의 웨이퍼를 처리함으로써 생산성 측면에서 월등한 배치식 설비에서 원거리 플라즈마(remote plasma) 장치에서 2.450Hz의 마이크로웨이브(${\mu}$-wave)에 의해 형성시킨 수소라디칼과 $NF_3$ 가스를 이용하여 실리콘에 결함을 주지 않고 자연산화막을 선택적으로 제거하는 공정에 대해 고찰하였다. AFM을 이용한 표면분석, TEM을 이용한 물성분석, 그리고 ToF-SIMS 및 XPS를 이용한 화학 분석을 습식 및 건식 세정을 비교 평가한 결과, 건식 세정 공정이 실리콘 표면에 결함을 주지 않고 자연산화막을 제거 할 수 있음을 확인하였다. 산화막$(SiO_2)$, 질화막$(Si_3N_4)$, 그리고 다결정 실리콘(Poly-Si) 등의 각 막질별 식각 특성을 고찰하였으며, $NH_3$의 캐리어 가스인 $N_2$의 주입량을 조절함으로써 수소라디칼 형성 효율의 개선이 가능하였으며, 이로부터 게이트와 소스/드레인 사이를 절연하기 위해 이용되는 질화막의 식각 선택비를 2배 정도 개선할 수 있었다. nano급 소자에 실장하여 평가한 결과에서 불산(HF)에 의한 습식 세정 방식에 비하여 약 $20{\sim}50%$ 정도의 contact 저항 감소 효과가 있음이 확인되었다.두 소자 모두 $40mA/cm^2$ 에서 이상적인 화이트 발란스와 같은(0.33,0.33)의 색좌표를 보였다.epsilon}_0=1345$의 빼어난 압전 및 유전특성과 $330^{\circ}C$의 높은 $T_c$를 보였고 그 조성의 vibration velocity는 약4.5 m/s로 나타났다.한 관심이 높아지고 있다. 그러나 고 자장 영상에서의 rf field 에 의한 SAR 증가는 중요한 제한 요소로 부각되고 있다. 나선주사영상은 SAR 문제가 근원적으로 발생하지 않고, EPI에 비하여 하드웨어 요구 조건이 낮아 고 자장에서의 고속영상방법으로 적합하다. 본 논문에서는 고차 shimming 을 통하여 불균일도를 개선하고, single shot 과 interleaving 을 적용한 multi-shot 나선주사영상 기법으로 $100{\times}100$에서 $256{\times}256$의 고해상도 영상을 얻어 고 자장에서 초고속영상기법으로 다양한 적용 가능성을 보였다. 연구에서 연구된 $[^{18}F]F_2$가스는 친핵성 치환반응으로 방사성동위원소를 도입하기 어려운 다양한 방사성의 약품개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.었으나 움직임 보정 후 영상을 이용하여 비교한 경우, 결합능 변화가 선조체 영역에서 국한되어 나타나며 그 유의성이 움직임 보정 전에 비하여 낮음을 알 수 있었다. 결론: 뇌활성화 과제 수행시에 동반되는 피험자의 머리 움직임에 의하여 도파민 유리가 과대평가되었으며 이는 이 연구에서 제안한 영상정합을 이용한 움직임 보정기법에 의해서 개선되었다. 답이 없는 문제, 문제 만들기, 일반화가 가능한 문제 등으로 보고, 수학적 창의성 중 특히 확산적 사고에 초점을 맞추어 개방형 문제가 확

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