[發(fā)明專利]延長(zhǎng)梯度功放壽命的方法及梯度功放的監(jiān)控裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010076537.1
• 申請(qǐng)日: 2020-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN111208460B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林應(yīng)鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海東軟醫(yī)療科技有限公司;東軟醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R33/385
• 分類號(hào): G01R33/385;G01R31/26;G01R31/27;G01R31/28;G01R31/00;G01R35/00;A61B5/055
• 代理公司: 北京博思佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11415
• 代理人: 靳玫

本發(fā)明實(shí)施例提供一種延長(zhǎng)梯度功放壽命的方法及梯度功放的監(jiān)控裝置。梯度功放包括X、Y、Z軸梯度功放，其分別用于對(duì)X、Y、Z軸梯度線圈的電流進(jìn)行控制。該方法包括：確定制約X、Y、Z軸梯度功放的壽命的關(guān)鍵部件；建立X、Y、Z軸梯度功放的關(guān)鍵部件的模型，模型以對(duì)應(yīng)軸的梯度線圈的電流為輸入，模型的輸出用于預(yù)估關(guān)鍵部件的性能；在預(yù)定周期內(nèi)，每隔預(yù)定時(shí)間段獲取梯度功放工作時(shí)X、Y、Z軸梯度線圈的電流，并基于模型，分別計(jì)算出X、Y、Z軸對(duì)應(yīng)的模型的輸出值；預(yù)測(cè)出在預(yù)定周期內(nèi)輸出值在X、Y、Z軸上的數(shù)值差異；以及基于輸出值在X、Y、Z軸上的數(shù)值差異，在預(yù)定周期到來(lái)時(shí)將至少兩個(gè)軸的梯度功放進(jìn)行互換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種延長(zhǎng)梯度功放壽命的方法及梯度功放的監(jiān)控裝置。

背景技術(shù)

MRI(Magetic Resonance Imaging，磁共振成像)系統(tǒng)是利用磁共振現(xiàn)象從人體中獲得電磁信號(hào)，并重建出人體信息，是目前最為先進(jìn)的醫(yī)療成像手段之一。

梯度功率放大器即梯度功放是MRI系統(tǒng)的核心部件，用來(lái)驅(qū)動(dòng)梯度線圈，負(fù)責(zé)MRI成像需要的空間位置編碼。梯度功放向梯度線圈提供特定波形的電流成像序列，使得梯度線圈在成像空間產(chǎn)生一個(gè)線性變化的梯度磁場(chǎng)。IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)模塊為梯度功放的主要構(gòu)件元件。當(dāng)電流流過(guò)IGBT模塊時(shí)，IGBT模塊會(huì)產(chǎn)生損耗。圖1示出了IGBT損耗隨梯度線圈電流變化的波形圖。在圖1中顯示了梯度線圈電流從10A跳變到400A時(shí)IGBT損耗的變化。從圖1中可以清晰看到，IGBT損耗隨著梯度線圈電流增加而增加。伴隨著IGBT模塊功耗的產(chǎn)生，IGBT模塊將必然會(huì)發(fā)熱。圖2示出了IGBT結(jié)溫隨梯度線圈電流變化的波形圖。如圖2所示，當(dāng)梯度線圈電流小時(shí)，IGBT模塊的功耗低，IGBT結(jié)溫較低；當(dāng)梯度線圈電流大時(shí)，IGBT模塊的功耗高，IGBT結(jié)溫升高。在成像過(guò)程中，梯度功放的電流成像序列的電流幅值是隨機(jī)變化的。MRI系統(tǒng)對(duì)人體不同部位成像，需要使用不同成像電流序列。當(dāng)電流幅值不停在大電流和小電流之間切換時(shí)，IGBT模塊的功耗就如圖1所示，不斷在高低間切換，被電流序列幅值調(diào)制，從而引起如圖2所示的IGBT結(jié)溫的波動(dòng)。

圖3揭示了一種IGBT模塊的內(nèi)部構(gòu)成圖。如圖3所示，IGBT模塊的結(jié)和殼之間是由不同的材料封裝組成的，IGBT模塊的內(nèi)部包括依次由上銅層101、用于絕緣及導(dǎo)熱的陶瓷層102及下銅層103構(gòu)成的基片100、基板焊料層104、用于導(dǎo)熱的銅基板105、散熱膏層106及散熱片107等，IGBT 108與二極管109分別通過(guò)芯片焊料110與基片100的上銅層101連接，并且，IGBT 108與二極管109以及上銅層101之間通過(guò)鍵合引線111以鍵合方式電性連接。IGBT模塊的內(nèi)部是通過(guò)鍵合引線111，通常為鋁引線連接的，當(dāng)IGBT模塊結(jié)溫周期性大幅波動(dòng)，由于鋁引線和硅芯片之間材料的熱系數(shù)不同，接觸面就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，從而導(dǎo)致金屬疲勞，時(shí)間久了就會(huì)出現(xiàn)引線和硅芯片之間的脫落，從而導(dǎo)致IGBT模塊的失效，這會(huì)制約整個(gè)梯度功放的使用壽命和可靠性。

在現(xiàn)有的梯度功放中，主要是在IGBT功率管制造的過(guò)程中，通過(guò)半導(dǎo)體處理工藝的優(yōu)化來(lái)提升IGBT的開關(guān)性能，以及在IGBT功率管封裝時(shí)對(duì)封裝材料進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)提高IGBT承受結(jié)溫波動(dòng)的能力，進(jìn)而來(lái)提高IGBT的壽命。然而，這對(duì)制造工藝有很高的要求，制造成本高及需要高昂的定制費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種能夠在不增加成本的前提下延長(zhǎng)梯度功放壽命的方法及梯度功放的監(jiān)控裝置。