A Tool Box to Evaluate the Phased Array Coil Performance Using Retrospective 3D Coil Modeling

Purpose : To efficiently evaluate phased array coil performance using a software tool box with which we can make visual comparison of the sensitivity of every coil element between the real experiment and EM simulation. Materials and Methods: We have developed a $C^{{+}{+}}$- and MATLAB-based software tool called Phased Array Coil Evaluator (PACE). PACE has the following functions: Building 3D models of the coil elements, importing the FDTD simulation results, and visualizing the coil sensitivity of each coil element on the ordinary Cartesian coordinate and the relative coil position coordinate. To build a 3D model of the phased array coil, we used an electromagnetic 3D tracker in a stylus form. After making the 3D model, we imported the 3D model into the FDTD electromagnetic field simulation tool. Results: An accurate comparison between the coil sensitivity simulation and real experiment on the tool box platform has been made through fine matching of the simulation and real experiment with aids of the 3D tracker. In the simulation and experiment, we used a 36-channel helmet-style phased array coil. At the 3D MRI data acquisition using the spoiled gradient echo sequence, we used the uniform cylindrical phantom that had the same geometry as the one in the FDTD simulation. In the tool box, we can conveniently choose the coil element of interest and we can compare the coil sensitivities element-by-element of the phased array coil. Conclusion: We expect the tool box can be greatly used for developing phased array coils of new geometry or for periodic maintenance of phased array coils in a more accurate and consistent manner.

3차원 코일 모델링을 통해 위상배열코일 성능을 평가하기 위한 프로그램

목적: 실제 촬영 결과와 전자기 모의실험 결과를 시각적으로 비교함으로써 위상배열코일을 이루는 모든 코일 요소의 감도를 효과적으로 검증할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 대상과 방법: 위상배열코일검증기(PACE)라 불리는 프로그램을 MATLAB과 C언어를 이용해 구현하였다. 위상배열 코일검증기는 코일 소자의 3차원 형상 모델 구축, FDTD 모의실험 결과의 수용, 보통의 직각좌표계 및 코일면에 기준하는 직각좌표계 상에서 각기 코일 소자 감도를 도시하는 기능을 가지고 있다. 위상배열코일의 3차원 형상 모델을 구축하기 위해 바늘침 모양의 3차원 전자기 위치추적기를 사용하였다. 3차원 형상 모델을 만든 뒤, 이 형상 모델 데이터를 FDTD 모의실험 장치에 보낼 수 있게 하였다. 결과: 3차원 전자기 위치추적기를 이용해 실제 실험에 사용된 위상배열코일과 FDTD 모의실험에 사용된 위상배열코일 모델을 정확하게 일치시킴으로써, 각기 코일 소자의 공간적 감도를 평가할 때 모의실험 결과와 촬영실험 결과 사이 정확한 비교가 가능하게 되었다. 모의실험과 실제 촬영실험에는 36 채널의 헬멧형 위상배열코일을 사용하였다. MRI 촬영 대상체로는 FDTD 모의실험의 모델과 같은 크기와 형상을 가진 원통형 팬텀을 사용하였다. 개발한 프로그램에서는 위상배열코일의 성능을 편리하게 평가하기 위해 관심 코일 소자를 쉽게 선택할 수 있게 하였다. 결론: 개발한 위상배열코일 성능 검증 프로그램은 위상배열코일의 개발 및 정기적인 유지보수에 사용될 수 있을 것으로 기대한다.