[发明专利]用于操作MRI系统的梯度线圈设备的方法和控制单元

说明书

本发明涉及一种用于操作磁共振成像系统(14)的梯度线圈设备(30)的方法，所述方法包括以下步骤：提供所述设备(30)的至少一个第一参数和/或所述设备(30)的至少一个第二参数；通过使用数学模型(66)来执行所述设备(30)的操作的破坏计算，所述模型(66)基于应力循环曲线或修改的应力循环曲线，并且使用所述至少一个第一参数(68)和/或所述至少一个第二参数(70、72)；并且确定针对所述设备(30)的另外的操作的第二参数。本发明还涉及用于操作磁共振成像系统(14)的梯度线圈设备的对应的控制单元(56)、包括梯度线圈设备(30)和控制单元(56)的对应的磁共振成像系统(14)、以及用于在计算机系统上执行用于操作所述梯度线圈设备(30)的方法的计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及一种用于操作磁共振成像系统的梯度线圈设备的方法。

本发明还涉及用于操作磁共振成像系统的梯度线圈设备的对应控制单元、以及包括梯度线圈设备和控制单元的对应磁共振成像系统。

背景技术

文档US 2015/0369888 A1描述了一种用于操作磁共振成像系统的梯度线圈设备的方法，包括对所述梯度线圈设备的振动进行建模，旨在减少所述设备的操作期间的声学噪声。

MRI系统(MRI：磁共振成像)的梯度线圈设备总是具有在MR相关频带中的机械共振频率。对应的模式形状是由梯度线圈来激励的，并且响应被放大。这能够由于机械疲劳而导致故障。这是已知的，并且避免这种情况的机制是规避或减少MR扫描的特定共振频率的激励幅度。此外，从国际申请WO 2015/101556获知了一种预测针对磁共振检查系统的梯度放大器的故障的方法。该已知方法依赖于通过神经网络分析来提取指示未来故障的指纹，并且适于梯度放大器性能。

发明内容

本发明的目的是提供：(a)一种用于操作梯度线圈设备或者其他周期性受应力设备的方法、(b)一种对应的控制单元、(c)一种用于操作该设备的对应的MRI系统、以及(d)一种对应的计算机程序产品，以克服前文提到的挑战。

该目的是通过独立权利要求的特征来实现的。从属权利要求详述了本发明的有利实施例。

根据本发明的各种实施例，操作方法包括以下步骤：(a)提供所述设备的至少一个第一参数和/或所述设备的至少一个第二参数；(b)通过使用数学模型来执行所述设备的操作的破坏计算，所述模型基于应力循环曲线(S-N曲线，也被称为曲线)或者修改的应力循环曲线，并且使用所述至少一个第一参数和/或所述至少一个第二参数；并且(c)确定针对所述设备的另外的操作的第二参数。一般而言，所述梯度线圈设备能够是如在几乎所有MR系统中使用的单个梯度线圈或者一组(x-，y-，z-)梯度线圈。

材料疲劳/机械疲劳通过曲线或S-N曲线来良好地表征。S-N曲线图绘制了标称应力幅度S与到故障N的循环。S-N曲线的部分示出了在具有斜率-1/b的重对数尺度上的近似线性关系、Basquin关系(例如，参见Jaap Schijve的文档‘Fatigue of Structuresand Materials’，2^nd Edition 2009，Springer)。参数b是材料依赖的。例如，针对铜疲劳，b＝6，但是针对一般机械疲劳，在此假设b＝4。在这种情况下，4次幂的可允许应力S(S⁴)乘以正零交叉的数量N是常数：S⁴·N＝常数。这意味着两倍幅度处的应力(或速度)的破坏潜能在促进机械疲劳的严重性方面是十六倍。

材料疲劳/机械疲劳的知识和设备的动力学被构建到模型内，以预测所述设备的操作时段的累积性破坏潜能。所述模型然后能够被用于预测针对所述设备的所述操作时段的破坏潜能，或者其能够被用于监测在这样的设备中积聚的累积性破坏。该信息例如能够被用于优化MR扫描协议，并且被用于预测针对梯度线圈设备的预测性维护的必要性。显著地，故障预测的已知方法不评价金属疲劳。