[發(fā)明專(zhuān)利]具有附加的能量緩沖器的MRI梯度功率系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380019897.6
• 申請(qǐng)日: 2013-04-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104220891B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·J·F·M·斯米茨;M·A·霍蘭德;J·P·斯洪德貝克
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R33/385
• 分類(lèi)號(hào): G01R33/385
• 代理公司: 永新專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 李光穎,王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁共振成像，具體涉及用于磁共振成像系統(tǒng)的磁場(chǎng)梯度線(xiàn)圈的功率供應(yīng)器。

背景技術(shù)

在磁共振成像(MRI)中，梯度放大器通常用于提供用于磁場(chǎng)梯度線(xiàn)圈的電流，以提供定位于磁場(chǎng)中的原子自旋的空間編碼。這些梯度放大器的特征通常在于由所生成的電流波形的高峰值功率和高精確度。

然而，在測(cè)量從要被成像的對(duì)象獲得的磁共振信號(hào)期間，場(chǎng)梯度必須保持穩(wěn)定。否則，不能夠區(qū)分對(duì)象的不同位置的信號(hào)，并且所產(chǎn)生的圖像可能失真。

美國(guó)專(zhuān)利6552448公開(kāi)了一種用于與監(jiān)測(cè)在能量存儲(chǔ)電容器兩端的干線(xiàn)電壓的串聯(lián)連接的放大器模塊一起使用的能量管理控制器。

從日本專(zhuān)利申請(qǐng)JP2009240526已知一種梯度線(xiàn)圈功率供應(yīng)器，其被提供具有功率存儲(chǔ)電容器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供用于向梯度線(xiàn)圈、功率供應(yīng)器系統(tǒng)、梯度放大器供應(yīng)電流的方法以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。所述目的通過(guò)本發(fā)明的主題解決。在本發(fā)明中描述有利的實(shí)施例。

磁共振成像(MRI)數(shù)據(jù)在本文中被定義為在磁共振成像掃描期間由原子自旋發(fā)射并由磁共振成像裝置的天線(xiàn)采集的射頻信號(hào)的被記錄的測(cè)量結(jié)果。磁共振圖像在本文中被定義為磁共振成像數(shù)據(jù)的被重建的二維或三維可視化。該可視化能夠使用計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行。

在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種功率鏈，所述功率鏈包括功率供應(yīng)器系統(tǒng)、能量緩沖器以及梯度放大器，用于向磁共振成像系統(tǒng)的梯度線(xiàn)圈供應(yīng)電流，所述功率供應(yīng)器系統(tǒng)包括：電功率供應(yīng)器，其向用于驅(qū)動(dòng)梯度線(xiàn)圈的梯度放大器供應(yīng)第一電壓，梯度放大器輸出部被連接到梯度線(xiàn)圈；能量緩沖器，其具有連接到電功率供應(yīng)器的輸入部，能量緩沖器被配置為向梯度放大器供應(yīng)第二電壓，能量緩沖器并聯(lián)到梯度放大器和電功率供應(yīng)器，能量緩沖器包括電壓轉(zhuǎn)換器，所述電壓轉(zhuǎn)換器被配置為控制第二電壓，以便補(bǔ)償由驅(qū)動(dòng)梯度線(xiàn)圈產(chǎn)生的第一電壓的變化。

在現(xiàn)有技術(shù)的MRI裝置中，可以采用功率鏈向梯度線(xiàn)圈提供電流。所述功率鏈包括功率供應(yīng)器和梯度放大器，所述梯度放大器通過(guò)使用功率供應(yīng)器將其輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樽阋则?qū)動(dòng)梯度線(xiàn)圈的第一電壓的電平。電流源通常被提供具有能量保存器件(即能量緩沖器)。所述能量保存器件包括至少一個(gè)電容器，所述電容器用于在梯度線(xiàn)圈電阻中的功率耗散超過(guò)功率供應(yīng)器的功率范圍的波形期間向梯度放大器供應(yīng)功率。梯度線(xiàn)圈的電流然后通過(guò)電容器傳遞，并且電容器的能量被添加到功率供應(yīng)器的能量。然而，只有一小部分在該電容器中所存儲(chǔ)的能量被利用，這是因?yàn)樘荻确糯笃鲗?duì)輸入電壓具有較低的可接受界限。向梯度放大器的輸入電壓的降低可能是由于梯度線(xiàn)圈中的能量的耗散。為了克服該問(wèn)題，本發(fā)明使用電壓轉(zhuǎn)換器來(lái)從梯度放大器去耦合這樣的電容器。即，電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變能量緩沖器的第二電壓，使得第二電壓被供應(yīng)到梯度放大器，并且電容器和功率供應(yīng)器的能量之和可以用于生成所期望的梯度線(xiàn)圈中的磁性梯度場(chǎng)。應(yīng)當(dāng)注意，具有電壓轉(zhuǎn)換器的能量緩沖器能夠被配置為在預(yù)設(shè)的容差范圍之內(nèi)完全補(bǔ)償?shù)谝浑妷旱淖兓?。這避免梯度編碼中的錯(cuò)誤，并且因此避免重建的磁共振圖像中的幾何失真。備選地，對(duì)第一電壓的變化的部分補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)第一電壓的電功率供應(yīng)器可以滿(mǎn)足不太嚴(yán)格的穩(wěn)定性的要求。由于電功率供應(yīng)器的不太嚴(yán)格的穩(wěn)定性的要求是可接受的(這是因?yàn)橛赡芰烤彌_器和電壓轉(zhuǎn)換器補(bǔ)償一定程度的變化)，因而能夠采用較便宜的功率供應(yīng)器。

電壓轉(zhuǎn)換器的范例可以是具有受控制的充電電流和放電電流的直流-直流轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，能量緩沖器還包括連接在電壓轉(zhuǎn)換器的輸入部處的電容器。

電容器作為能量累加器工作。其能夠存儲(chǔ)大量的能量(在1至3kJ的量級(jí))，并且能夠在多達(dá)大約100ms的時(shí)間段內(nèi)供應(yīng)電流。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，功率供應(yīng)器系統(tǒng)還包括供應(yīng)電容器，其與能量緩沖器和梯度放大器以并聯(lián)電路連接，供應(yīng)電容器被配置為向梯度線(xiàn)圈供應(yīng)峰值功率。

在負(fù)載(諸如梯度線(xiàn)圈)要求比功率供應(yīng)器電流高得多的啟動(dòng)電流的情況下，可以使用供應(yīng)電容器來(lái)避免定型功率供應(yīng)器本身以滿(mǎn)足該要求。通常，供應(yīng)電容器供應(yīng)100-200J的量級(jí)的能量的量，并且使用短的時(shí)間段(300μs的量級(jí))來(lái)向梯度線(xiàn)圈供應(yīng)電流。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一電壓的變化是由于在梯度線(xiàn)圈兩端的超過(guò)電功率供應(yīng)器的最大可傳送功率的電壓降。例如，在成像掃描期間，梯度線(xiàn)圈中的總消耗功率高于功率供應(yīng)器可以供應(yīng)的最大功率，無(wú)法達(dá)到加在梯度線(xiàn)圈上的額定電壓。因此，功率供應(yīng)器達(dá)到其最大輸出電壓。