[发明专利]具有附加的能量缓冲器的MRI梯度功率系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像，具体涉及用于磁共振成像系统的磁场梯度线圈的功率供应器。

背景技术

在磁共振成像(MRI)中，梯度放大器通常用于提供用于磁场梯度线圈的电流，以提供定位于磁场中的原子自旋的空间编码。这些梯度放大器的特征通常在于由所生成的电流波形的高峰值功率和高精确度。

然而，在测量从要被成像的对象获得的磁共振信号期间，场梯度必须保持稳定。否则，不能够区分对象的不同位置的信号，并且所产生的图像可能失真。

美国专利6552448公开了一种用于与监测在能量存储电容器两端的干线电压的串联连接的放大器模块一起使用的能量管理控制器。

从日本专利申请JP2009240526已知一种梯度线圈功率供应器，其被提供具有功率存储电容器。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供用于向梯度线圈、功率供应器系统、梯度放大器供应电流的方法以及计算机程序产品。所述目的通过本发明的主题解决。在本发明中描述有利的实施例。

磁共振成像(MRI)数据在本文中被定义为在磁共振成像扫描期间由原子自旋发射并由磁共振成像装置的天线采集的射频信号的被记录的测量结果。磁共振图像在本文中被定义为磁共振成像数据的被重建的二维或三维可视化。该可视化能够使用计算机来执行。

在一个方面，本发明涉及一种功率链，所述功率链包括功率供应器系统、能量缓冲器以及梯度放大器，用于向磁共振成像系统的梯度线圈供应电流，所述功率供应器系统包括：电功率供应器，其向用于驱动梯度线圈的梯度放大器供应第一电压，梯度放大器输出部被连接到梯度线圈；能量缓冲器，其具有连接到电功率供应器的输入部，能量缓冲器被配置为向梯度放大器供应第二电压，能量缓冲器并联到梯度放大器和电功率供应器，能量缓冲器包括电压转换器，所述电压转换器被配置为控制第二电压，以便补偿由驱动梯度线圈产生的第一电压的变化。

在现有技术的MRI装置中，可以采用功率链向梯度线圈提供电流。所述功率链包括功率供应器和梯度放大器，所述梯度放大器通过使用功率供应器将其输入信号转变为足以驱动梯度线圈的第一电压的电平。电流源通常被提供具有能量保存器件(即能量缓冲器)。所述能量保存器件包括至少一个电容器，所述电容器用于在梯度线圈电阻中的功率耗散超过功率供应器的功率范围的波形期间向梯度放大器供应功率。梯度线圈的电流然后通过电容器传递，并且电容器的能量被添加到功率供应器的能量。然而，只有一小部分在该电容器中所存储的能量被利用，这是因为梯度放大器对输入电压具有较低的可接受界限。向梯度放大器的输入电压的降低可能是由于梯度线圈中的能量的耗散。为了克服该问题，本发明使用电压转换器来从梯度放大器去耦合这样的电容器。即，电压转换器转变能量缓冲器的第二电压，使得第二电压被供应到梯度放大器，并且电容器和功率供应器的能量之和可以用于生成所期望的梯度线圈中的磁性梯度场。应当注意，具有电压转换器的能量缓冲器能够被配置为在预设的容差范围之内完全补偿第一电压的变化。这避免梯度编码中的错误，并且因此避免重建的磁共振图像中的几何失真。备选地，对第一电压的变化的部分补偿实现了供应第一电压的电功率供应器可以满足不太严格的稳定性的要求。由于电功率供应器的不太严格的稳定性的要求是可接受的(这是因为由能量缓冲器和电压转换器补偿一定程度的变化)，因而能够采用较便宜的功率供应器。

电压转换器的范例可以是具有受控制的充电电流和放电电流的直流-直流转换器。

根据一个实施例，能量缓冲器还包括连接在电压转换器的输入部处的电容器。

电容器作为能量累加器工作。其能够存储大量的能量(在1至3kJ的量级)，并且能够在多达大约100ms的时间段内供应电流。

根据一个实施例，功率供应器系统还包括供应电容器，其与能量缓冲器和梯度放大器以并联电路连接，供应电容器被配置为向梯度线圈供应峰值功率。

在负载(诸如梯度线圈)要求比功率供应器电流高得多的启动电流的情况下，可以使用供应电容器来避免定型功率供应器本身以满足该要求。通常，供应电容器供应100-200J的量级的能量的量，并且使用短的时间段(300μs的量级)来向梯度线圈供应电流。

根据一个实施例，第一电压的变化是由于在梯度线圈两端的超过电功率供应器的最大可传送功率的电压降。例如，在成像扫描期间，梯度线圈中的总消耗功率高于功率供应器可以供应的最大功率，无法达到加在梯度线圈上的额定电压。因此，功率供应器达到其最大输出电压。