[发明专利]MRI系统中功率源和梯度放大器的同步控制

说明书

本发明题为“MRI系统中功率源和梯度放大器的同步控制”。在磁共振成像(MRI)系统中，梯度放大器子系统、功率源子系统和配电单元子系统的操作的同步控制是通过向梯度放大器子系统、功率源子系统和配电单元子系统的相应控制块提供线圈命令参考信号作为输入来实现的。线圈命令参考信号对应于用于MRI系统的扫描仪的至少一个梯度线圈(30、32、34)的预定梯度线圈(30、32、34)电流。

背景技术

一般来讲，磁共振成像(MRI)检查基于主磁场、射频(RF)磁场和时变磁梯度场之间的相互作用，其中旋磁材料在感兴趣的对象(诸如患者)内具有核自旋。某些旋磁材料(诸如水分子中的氢核)具有响应于外部磁场的特征行为。可通过操纵场来产生可被检测、处理并用于重建可用图像的RF信号来影响这些核的自旋的进动。

在成像序列期间，通过向一系列梯度线圈施加电流来生成时变梯度场。梯度线圈经由连接到功率源的梯度放大器激励。梯度放大器通常是具有高带宽的功率转换器，用于以高精度控制梯度磁场。储能部件(例如，电容器)是梯度放大器的电路结构中的一些关键部件，因为储能部件充当功率源和梯度放大器之间的缓冲器。此类储能部件可用于向梯度线圈的感应部件提供储能。遗憾的是，储能部件增加了梯度放大器的成本、重量和体积。减小重量和体积是紧凑型梯度放大器设计中的挑战性任务之一。因此，需要减少对此类储能部件的依赖或以更有效的方式使用此类储能部件。

发明内容

本公开包括用于使磁共振成像(MRI)梯度链的控制同步的方法。MRI梯度链包括功率源和耦接到功率源的功率输出的梯度放大器，该梯度放大器可操作地耦接到梯度线圈以用线圈电流激励梯度线圈。该方法包括监测从功率源供应至梯度放大器的输出电流和输出电压，以生成功率源输出电流反馈和功率源输出电压反馈；监测从梯度放大器供应至梯度线圈的线圈电流，以生成线圈电流反馈；将线圈电流参考信号提供给功率源控制块和梯度放大器控制块；将功率源输出电压参考信号提供给功率源控制块；使用功率源输出电压反馈、功率源输出电压参考、功率源输出电流反馈和线圈电流参考信号作为输入，经由功率源控制块生成用于功率源的控制命令信号，该用于功率源的控制命令信号对应于由梯度放大器根据线圈电流参考信号输出到功率源的所需功率；并且使用线圈电流反馈和线圈电流参考信号经由梯度放大器控制块生成用于梯度放大器的控制命令信号，该用于梯度放大器的控制命令信号对应于由梯度放大器根据线圈电流参考信号输出到梯度线圈的所需功率。

本公开还包括磁共振成像(MRI)系统，该系统包括：功率源，其被配置为从配电单元接收功率；梯度放大器，其耦接到功率源的输出和MRI系统的扫描仪的梯度线圈。该梯度放大器被配置为使用从功率源接收的功率向梯度线圈提供线圈电流，并由此生成梯度磁场。该系统还包括：功率源控制块，其配置为使用功率源控制命令信号控制功率源；梯度放大器控制块，其配置为使用梯度放大器控制命令信号控制梯度放大器；以及同步控制平台，其被配置为向功率源控制块和梯度放大器控制块提供同步参考信号，使得通过同步参考信号使功率源和梯度放大器的控制同步。

本公开还包括由MRI系统执行的磁共振成像(MRI)方法。该方法包括：使用MRI系统的扫描仪从感兴趣的对象采集磁共振数据，该磁共振数据是使用脉冲序列采集的，其中扫描仪的梯度线圈用梯度线圈电流脉冲；通过控制可操作地耦接到梯度线圈的梯度放大器子系统、被配置为向梯度放大器子系统提供功率的功率源子系统以及被配置为向功率源子系统提供功率的配电单元子系统的操作来控制向梯度线圈提供梯度线圈电流；并且通过向梯度放大器子系统、功率源子系统和配电单元子系统的相应控制块提供线圈命令参考信号作为输入来同步控制对梯度放大器子系统、功率源子系统和功率源子系统的操作。该线圈命令参考信号对应于用于扫描仪的梯度线圈中的至少一者的预定梯度线圈电流。

附图说明

当参考附图阅读以下具体实施方式时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的部分，其中：

图1示出了磁共振成像(MRI)系统的一个实施方案，该MRI系统具有具备同步控制的功率源和梯度放大器；