[发明专利]用于为磁共振系统梯度线圈供电的开关频率受控的开关模式电源单元

说明书

本发明描述了一种用于为磁共振(MR)检查系统(110)的至少一个梯度线圈(128)供电的电源单元(130)，所述MR检查系统(110)具有在至少一种操作状态下大体上具有静磁场强度的主磁体(114)和MR测量信号带宽，所述电源单元(130)包括：开关模式功率转换器(134)，其用于为所述至少一个梯度线圈(128)供电，所述开关模式功率转换器(134)包括用于在导通状态结构与实质上非导通状态结构之间以第一基本开关频率(fSW)进行切换的至少一个开关构件；脉冲控制单元(32)，其被设计为以所述第一基本开关频率(fSW)提供开关脉冲，用于控制所述至少一个开关构件的开关；其中，在由触发信号(42)触发时，所述脉冲控制单元(32)被提供用于将所述第一基本开关频率(fSW)至少改变为第二基本开关频率(fSW’)。

技术领域

本发明涉及一种用于为磁共振(MR)检查系统的梯度线圈供电的电源单元以及一种通过控制开关频率来操作电源单元的方法。

背景技术

在磁共振成像(MRI)领域中，众所周知，使用开关模式功率转换器来为MR检查系统的梯度线圈供电。开关模式功率转换器以例如20-100kHz的范围内的固定有效的基本开关频率使用脉冲宽度调制(PWM)。对于质子(氢原子核)或其它原子核，固定有效的基本开关频率的高次谐波可能会干扰MR成像和/或光谱的测量信号带宽内的MR测量信号，由此使MR测量信号质量下降。开关模式功率转换器通常配备有用于每个梯度线圈轴的输出滤波器，以实现高次谐波的充分衰减。

在多种类原子核MR扫描中，例如对于1.5T的MR检查系统的主磁体的磁场强度处的¹⁴N，MR测量信号频率可以低至4.6MHz。在这种情况下，将难以实现高次谐波的充分衰减。过多地进行滤波可能会导致梯度线圈功率振幅的损失过大。这是不利的，因为电源单元的目的是向梯度线圈输送尽可能多的功率。作为另一个缺点，功率损失在滤波器内产生功率耗散，因此必须对滤波器进行冷却，从而需要额外的硬件，产生了额外的成本。

所述问题在多种类原子核MR测量中尤其明显，其中MR测量信号频率处于例如几百Hz的相对较窄带宽的MR测量信号频率范围内。主磁体的磁场强度的不可避免的时间漂移将改变MR测量信号频率，从而使基本开关频率的谐波的其中之一可以落在MR测量信号频率范围内。

因此，期望的是在MR检查系统中避免这种类型的干扰。

美国专利5,546,001描述了包含开关信号发生器的MRI系统，所述开关信号发生器向PWM型梯度电源供应开关信号，其中每个PWM型梯度电源均包括PWM电路、功率开关和开关电路，并且所述MRI系统改变其开关频率，以便充分地防止由于落在图像频带内的开关频率的高次谐波分量而可能出现的噪声，所述高次谐波分量会在MRI重构图像中产生被称为“F1噪声”的线性伪影。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于为磁共振(MR)检查系统的至少一个梯度线圈供电的电源单元，其中MR检查系统具有在至少一种操作状态下大体上具有静磁场强度的主磁体并且具有MR测量信号带宽，所述电源单元能够避免MR测量信号与基本开关频率的高次谐波之间的前述干扰，而不依赖所获取的磁共振图像的噪声等级。

在本发明的一方面中，所述目的通过包括如下部件的电源单元实现：

开关模式功率转换器，其用于为至少一个梯度线圈供电，所述开关模式功率转换器包括被提供用于在导通状态结构与实质上非导通的状态结构之间以第一基本开关频率进行切换的至少一个开关构件；

脉冲控制单元，其被设计为以第一基本开关频率提供开关脉冲，用于控制至少一个开关构件的开关；

干扰指示单元，其被提供用于接收与磁共振测量信号带宽内的第一基本开关频率的谐波振幅相对应的输入信号，并且所述干扰指示单元被设计为产生触发信号并且在谐波振幅超过预定阈值的情况下向脉冲控制单元提供触发信号。