降低磁共振成像系統(tǒng)中峰值電功耗的制作方法

降低磁共振成像系統(tǒng)中峰值電功耗的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種具有磁場(chǎng)梯度線圈（516）和梯度線圈電源（320、424、518）的磁共振成像系統(tǒng)（402、500）。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括處理器（540）和用于向所述梯度線圈提供冷卻劑的冷卻器（308、526）。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于存儲(chǔ)機(jī)器可執(zhí)行指令（580、582、584、586、588、590、592）的存儲(chǔ)器（546）。所述指令使所述處理器接收（100、200）脈沖序列（550），以使用所述脈沖序列以及所述梯度線圈和冷卻劑儲(chǔ)存器的冷卻器熱模型（582）生成（102、202）冷卻器控制信號(hào)，并所述向冷卻器發(fā)送（104、206）所述冷卻器控制信號(hào)。所述冷卻器控制信號(hào)令所述冷卻器在所述梯度線圈電源向所述磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的時(shí)間的至少一部分上暫停冷卻。
【專(zhuān)利說(shuō)明】降低磁共振成像系統(tǒng)中峰值電功耗
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振成像，具體而言涉及磁共振成像系統(tǒng)中的功率管理。
【背景技術(shù)】
[0002]在磁共振成像(MRI)中，通常使用梯度放大器及其關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)梯度線圈提供位于磁場(chǎng)中的原子自旋的3維空間編碼。
[0003]這些梯度放大器通常特征在于所生成的電流波形的高峰值功率(對(duì)于當(dāng)前的樣品而言為幾百kVA直到2MVA)和高精確度。包括使用脈寬調(diào)制(PWM)的串聯(lián)半橋或全橋的電路已經(jīng)被用于構(gòu)造梯度放大器。
[0004]日本專(zhuān)利申請(qǐng)JP-08322815提到了改善梯度線圈冷卻效率并避免不必要的功耗的問(wèn)題。該日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種磁共振系統(tǒng)，其具備冷卻梯度線圈的器件。其具有預(yù)測(cè)溫度的器件以及當(dāng)梯度線圈達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)開(kāi)始冷卻的器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明在獨(dú)立權(quán)利要求中提供了一種磁共振成像系統(tǒng)、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和一種方法。在從屬權(quán)利要求中給出了實(shí)施例。
[0006]當(dāng)前，對(duì)于新興市場(chǎng)而言，有一種商業(yè)驅(qū)動(dòng)力要將MR掃描器的額定功率保持很低而不降低性能。這是因?yàn)楹芏嗖话l(fā)達(dá)國(guó)家缺乏電氣基礎(chǔ)設(shè)施以提供足夠的峰值電功率來(lái)安裝磁共振成像系統(tǒng)。降低磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗有兩個(gè)問(wèn)題:
[0007]I)備用、平均和峰值功耗之間的大差異；
[0008]2)大勵(lì)磁涌流。
[0009]本發(fā)明的實(shí)施例可以使用對(duì)磁共振成像系統(tǒng)操作的若干修改來(lái)解決第一個(gè)問(wèn)題。磁共振成像系統(tǒng)通常使用冷卻器以在工作期間冷卻梯度線圈。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，通過(guò)關(guān)閉冷卻器的壓縮機(jī)來(lái)執(zhí)行峰值電功耗。當(dāng)有緩沖槽或冷卻劑儲(chǔ)存器存在時(shí)，能夠關(guān)閉冷卻器的壓縮機(jī)。假設(shè)最低溫度為6度，最高溫度為15度，緩沖槽為100升(這或多或少是標(biāo)準(zhǔn)的)，能夠?qū)嚎s機(jī)關(guān)閉2.5分鐘。然而這容易增大緩沖尺寸。關(guān)閉時(shí)間隨緩沖體積線性增大。
[0010]本發(fā)明的一些實(shí)施例還可以通過(guò)控制低溫冷卻器來(lái)解決第一個(gè)問(wèn)題。用于磁共振成像的超導(dǎo)磁體使用低溫冷卻器或低溫壓縮機(jī)冷卻超導(dǎo)線圈。也能夠?qū)⒌蜏貕嚎s機(jī)關(guān)閉幾分鐘，因?yàn)榈蜏乇３制骶哂写蟮臒崛萘俊?br> [0011]當(dāng)掃描結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)必須再次冷卻下來(lái)。能夠通過(guò)設(shè)計(jì)選擇成本-性能點(diǎn)。如果需要大的占空比，能夠安裝冷卻能力高的壓縮機(jī)。這不會(huì)影響總的系統(tǒng)額定功率，因?yàn)樗匀皇艿椒糯笃鞯闹洹?br> [0012]在一些實(shí)施例中，通過(guò)將來(lái)自?xún)蓚€(gè)放大器的電源合并到具有功率因數(shù)校正的公共電源中并組合它們的大電容器組來(lái)解決第二個(gè)問(wèn)題。之后經(jīng)由這個(gè)電源為完整的系統(tǒng)供電。電容器組不僅輸送放大器的峰值功率，而且補(bǔ)償壓縮機(jī)的勵(lì)磁涌流。用于運(yùn)行泵和壓縮機(jī)所需的反相器和額外存儲(chǔ)電容器以及控制方法將隨著時(shí)間變得更便宜，因?yàn)樗鼈兊膬r(jià)格將由可再生能源市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。
[0013]這里使用的“計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”涵蓋任何有形的存儲(chǔ)介質(zhì)，其可以存儲(chǔ)可由計(jì)算設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令?？梢詫⒂?jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)可讀非暫態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)。也可以將計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)稱(chēng)為有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)也可以能夠存儲(chǔ)能夠由計(jì)算設(shè)備的處理器訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的范例包括，但不限于:軟盤(pán)、磁性硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)硬盤(pán)、閃速存儲(chǔ)器、USB拇指驅(qū)動(dòng)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、光盤(pán)、磁光盤(pán)以及處理器的寄存器文件。光盤(pán)的范例包括壓縮盤(pán)(CD)和數(shù)字多用盤(pán)(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-Rff或DVD-R盤(pán)。術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)還指能夠由計(jì)算機(jī)設(shè)備經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或通信鏈路訪問(wèn)的各種類(lèi)型的記錄介質(zhì)。例如，可以通過(guò)調(diào)制調(diào)解器、通過(guò)因特網(wǎng)或通過(guò)局域網(wǎng)檢索數(shù)據(jù)。將對(duì)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的參考應(yīng)解讀為能夠是多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)?？梢栽诓煌恢么鎯?chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序的各個(gè)可執(zhí)行部分。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)例如可以是同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)的多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)也可以是分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算設(shè)備之間的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。
[0014]“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器”或“存儲(chǔ)器”是計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器是處理器可以直接訪問(wèn)的任何存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的范例包括，但不限于:RAM存儲(chǔ)器、寄存器和寄存器文件。對(duì)“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器”或“存儲(chǔ)器”的參考應(yīng)解讀為能夠是多個(gè)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器例如可以是同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)的多個(gè)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器也可以是分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算設(shè)備間的多個(gè)存儲(chǔ)器。
[0015]“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備”或“存儲(chǔ)設(shè)備”是計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備是任何非易失性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備的范例包括，但不限于:硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、USB拇指驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、智能卡、DVD、⑶-ROM和固態(tài)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備也可以是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，或者反之亦然。對(duì)“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備”或“存儲(chǔ)設(shè)備”的參考應(yīng)解讀為能夠是多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備例如可以是同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算設(shè)備之內(nèi)的多個(gè)存儲(chǔ)裝置。存儲(chǔ)設(shè)備也可以是分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算設(shè)備間的多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備。
[0016]這里使用的“計(jì)算設(shè)備”涵蓋包括處理器的任何設(shè)備。這里使用的“處理器”涵蓋能夠執(zhí)行程序或機(jī)器可執(zhí)行指令的電子部件。對(duì)“處理器”的參考應(yīng)解讀為能夠包含超過(guò)一個(gè)處理器或處理內(nèi)核。處理器例如可以是多核處理器。處理器也可以指單個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)的或分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的處理器集合。也應(yīng)將術(shù)語(yǔ)計(jì)算設(shè)備解讀為能夠指計(jì)算設(shè)備的集合或網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)計(jì)算設(shè)備都包括一個(gè)或多個(gè)處理器。很多程序的指令是由多個(gè)處理器執(zhí)行的，所述多個(gè)處理器可以在同一計(jì)算設(shè)備之內(nèi)或者甚至可以分布在多個(gè)計(jì)算設(shè)備之間。
[0017]這里使用的“用戶(hù)接口 ”是允許用戶(hù)或操作者與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的接口。“用戶(hù)接口 ”也可以稱(chēng)為“人類(lèi)接口裝置”。用戶(hù)接口可以向操作者提供信息或數(shù)據(jù)和/或從操作者接收信息或數(shù)據(jù)。用戶(hù)接口可以使來(lái)自操作者的輸入能夠被計(jì)算機(jī)接收，并可以從計(jì)算機(jī)向用戶(hù)提供輸出。換言之，用戶(hù)接口可以允許操作者控制或操縱計(jì)算機(jī)，該接口可以允許計(jì)算機(jī)指示操作者的控制或操縱的效果。在顯示器或圖形用戶(hù)接口上顯示數(shù)據(jù)或信息是向操作者提供信息的范例。通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、跟蹤球、觸摸板、指點(diǎn)桿、圖形輸入板、操縱桿、游戲板、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、頭盔、變速桿、方向盤(pán)、踏板、有線手套、舞蹈板、遙控器和加速度計(jì)接收數(shù)據(jù)都是實(shí)現(xiàn)從操作者接收信息或數(shù)據(jù)的用戶(hù)接口部件的范例。
[0018]這里使用的“硬件接口 ”涵蓋了使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器能夠與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交互，和/或控制外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置的接口。硬件接口可以允許處理器向外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置發(fā)送控制信號(hào)或指令。硬件接口還可以使處理器能夠與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交換數(shù)據(jù)。硬件接口的范例包括，但不限于:通用串行總線、IEEE1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS_232端口、IEEE-488端口、藍(lán)牙連接、無(wú)線局域網(wǎng)連接、TCP/IP連接、以太網(wǎng)連接、控制電壓接口、MIDI接口、模擬輸入接口和數(shù)字輸入接口。
[0019]這里將磁共振(MR)數(shù)據(jù)定義為磁共振成像掃描期間由磁共振設(shè)備的天線記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號(hào)的測(cè)量結(jié)果。這里將磁共振成像(MRI)圖像定義為磁共振成像數(shù)據(jù)之內(nèi)包含的解剖數(shù)據(jù)的重建的二維或三維可視化。能夠使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行這種可視化。
[0020]在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種包括一組磁場(chǎng)梯度線圈的磁共振成像系統(tǒng)。通常，磁場(chǎng)梯度線圈包含三個(gè)獨(dú)立的線圈組，以在三個(gè)正交的空間方向上進(jìn)行空間編碼。磁場(chǎng)梯度電源或梯度放大器向磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流。供應(yīng)給磁場(chǎng)線圈的電流根據(jù)時(shí)間被控制，且其可以是傾斜的或脈沖的。
[0021]所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于為所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的梯度線圈電源。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于冷卻冷卻劑儲(chǔ)存器中的冷卻劑的冷卻器。所述冷卻器適于至少向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈提供所述冷卻劑。換言之，可以調(diào)整或構(gòu)造所述冷卻器，從而使其能夠提供所述冷卻劑，以冷卻所述一組磁場(chǎng)梯度線圈。所述冷卻劑可以間接冷卻所述梯度線圈。例如，可以使用所述冷卻劑來(lái)冷卻工作于更高溫度下的次級(jí)電路，以防止所述梯度線圈上或附近發(fā)生冷凝。出于同樣的原因，當(dāng)使用所述冷卻劑冷卻諸如梯度線圈電源和射頻發(fā)射器的其他部件時(shí)，通常使用次級(jí)電路。所述冷卻劑儲(chǔ)存器是包含一定量冷卻劑的儲(chǔ)存器。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于控制所述磁共振成像系統(tǒng)的處理器。所述處理器可以包括專(zhuān)用硬件以及軟件模塊。應(yīng)注意，所述處理器控制所述冷卻器。所述處理器能夠具有各種控制功能，以控制磁共振檢查系統(tǒng)的各方面。例如，所述處理器可以包括獨(dú)立的硬件或軟件模塊，以控制所述冷卻器。所述冷卻器適于接收來(lái)自所述處理器的冷卻器控制信號(hào)。所述冷卻器控制信號(hào)可以包含允許所述處理器控制所述冷卻器的操作和功能的命令。例如，所述冷卻器可以包含壓縮機(jī)系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)系統(tǒng)令所述冷卻器冷卻所述冷卻劑儲(chǔ)存器中的所述冷卻劑。之后從所述冷卻劑儲(chǔ)存器向所述磁場(chǎng)梯度線圈傳送冷卻的冷卻齊U。之后將來(lái)自梯度線圈(例如來(lái)自電阻線圈導(dǎo)體)的熱直接或間接傳遞到所述冷卻劑。所述冷卻器控制信號(hào)例如可以包括令所述冷卻器的壓縮機(jī)獨(dú)立于磁場(chǎng)梯度線圈溫度打開(kāi)或關(guān)閉的命令。通過(guò)這種方式，需要較少的冷卻功率，當(dāng)與從日本專(zhuān)利申請(qǐng)JP-08322815獲知的磁共振系統(tǒng)中所需的冷卻能力相比時(shí)也如此。本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)是，冷卻劑充當(dāng)緩沖，以繼續(xù)冷卻磁場(chǎng)梯度線圈，即使當(dāng)在向磁場(chǎng)梯度線圈施加電流時(shí)未有效冷卻冷卻劑。或者，所述冷卻器控制信號(hào)也可以設(shè)置將冷卻劑冷卻到的溫度。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于存儲(chǔ)機(jī)器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器。
[0022]所述指令的執(zhí)行令所述處理器接收脈沖序列。這里使用的脈沖序列涵蓋指令的計(jì)劃或集合，其詳述了磁共振成像的操作，從而使磁共振成像采集磁共振數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，脈沖序列可以是圖表形式，其可以被呈現(xiàn)給人類(lèi)操作者并能夠由人類(lèi)解讀。在其他情況下，脈沖序列可以是機(jī)器可讀指令的形式。在兩種情況下，脈沖序列都可以由處理器解讀并用于生成命令，以控制磁共振成像系統(tǒng)的操作，從而使磁共振成像系統(tǒng)采集磁共振數(shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用脈沖序列以及梯度線圈和冷卻劑儲(chǔ)存器的冷卻器熱模型生成冷卻器控制信號(hào)。在這一實(shí)施例中，為所述處理器提供分析模塊，所述分析模塊從脈沖序列導(dǎo)出哪些梯度脈沖包括在脈沖序列中，并采用所述熱模型估計(jì)所述脈沖序列操作期間所述磁場(chǎng)梯度線圈的溫度。所述分析模塊基于估計(jì)的溫度，之后導(dǎo)出冷卻器控制信號(hào)，以便在施加脈沖序列之前降低磁場(chǎng)梯度線圈的溫度。所述冷卻器控制信號(hào)令所述冷卻器在所述梯度線圈電源向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的時(shí)間的至少一部分上暫停冷卻所述冷卻劑。因?yàn)轭A(yù)先冷卻了所述磁場(chǎng)梯度線圈，所以避免了所述磁場(chǎng)梯度線圈的溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的安全閾值。
[0023]所述機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行還令所述處理器向所述冷卻器發(fā)送所述冷卻器控制信號(hào)。向所述冷卻器發(fā)送所述冷卻器控制信號(hào)可以令所述冷卻器執(zhí)行所述冷卻器控制信號(hào)。應(yīng)注意，所述冷卻器控制信號(hào)在向磁場(chǎng)梯度線圈供電的(一部分)時(shí)段期間抑制或關(guān)閉所述冷卻器的操作。使用脈沖序列和冷卻器熱模型生成所述冷卻器控制信號(hào)，從而能夠當(dāng)所述磁場(chǎng)梯度線圈由所述梯度線圈電源供應(yīng)電流時(shí)暫停冷卻所述冷卻劑。這是有益的，因?yàn)樗隼鋮s器和所述梯度線圈電源都使用大量的電功率。通過(guò)在梯度線圈電源工作的時(shí)間的至少一段上關(guān)閉所述冷卻器，可以有如下益處:降低磁共振成像系統(tǒng)消耗的峰值電功率。與當(dāng)前的磁共振成像系統(tǒng)相比，通過(guò)使用脈沖序列，預(yù)先規(guī)劃關(guān)閉所述冷卻器的時(shí)間。這提供了 一種具有降低的峰值電功耗的磁共振成像系統(tǒng)。
[0024]在一些實(shí)施例中，在冷卻劑儲(chǔ)存器中，磁場(chǎng)梯度線圈之內(nèi)可以有溫度傳感器，和/或有測(cè)量進(jìn)入和/或退出所述一組磁場(chǎng)梯度線圈的冷卻劑的溫度的溫度傳感器。這種數(shù)據(jù)可以由所述處理器接收并用作脈沖序列中的輸入。
[0025]在一些實(shí)施例中，所述冷卻器也可以向額外系統(tǒng)，并非僅向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈提供冷卻劑。在一些實(shí)施例中，所述冷卻器包括所述冷卻劑儲(chǔ)存器。
[0026]在另一實(shí)施例中，所述冷卻器控制信號(hào)適于降低所述磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。如上所述，可以結(jié)合冷卻器熱模型使用脈沖序列以規(guī)劃所述冷卻器何時(shí)暫停冷卻所述冷卻劑。所述冷卻劑儲(chǔ)存器實(shí)質(zhì)上提供熱儲(chǔ)存器，所述熱儲(chǔ)存器可以用于當(dāng)暫停冷卻所述冷卻劑時(shí)，冷卻所述一組磁場(chǎng)梯度線圈。
[0027]在另一實(shí)施例中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括熱儲(chǔ)存器溫度監(jiān)測(cè)器。所述熱儲(chǔ)存器溫度監(jiān)測(cè)器例如可以是溫度傳感器。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述儲(chǔ)存器溫度監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)儲(chǔ)存器溫度。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器在儲(chǔ)存器溫度高于預(yù)定閾值時(shí)，修改所述冷卻器控制信號(hào)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器向所述冷卻器發(fā)送經(jīng)修改的冷卻器控制信號(hào)。盡管使用脈沖序列規(guī)劃何時(shí)執(zhí)行冷卻所述冷卻劑的暫停，可能有一些情況冷卻劑比熱模型預(yù)測(cè)的更快地變熱。例如，在磁共振成像系統(tǒng)的系統(tǒng)之一中可能有故障，例如，所述一組磁場(chǎng)梯度線圈可能受損，或者環(huán)境溫度可能高于預(yù)期。監(jiān)測(cè)儲(chǔ)存器溫度在操作系統(tǒng)時(shí)提供了額外的安全度。本實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn):提供了降低峰值電功耗的更魯棒方法。
[0028]在另一實(shí)施例中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括低溫冷卻的磁體。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于冷卻所述低溫冷卻的磁體的低溫冷卻器。所述低溫冷卻器包括低溫壓縮機(jī)。所述低溫冷卻器適于接收來(lái)自所述處理器的低溫冷卻器控制信號(hào)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用脈沖序列和用于對(duì)低溫冷卻器和低溫冷卻的磁體進(jìn)行熱建模的低溫系統(tǒng)熱模型生成所述低溫冷卻器控制信號(hào)。所述低溫冷卻器控制信號(hào)令所述低溫壓縮機(jī)在所述梯度線圈電源向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的時(shí)間的至少一部分上暫停。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器向所述低溫冷卻器發(fā)送所述低溫冷卻器控制信號(hào)。
[0029]本發(fā)明的本實(shí)施例還可以具有如下益處:降低了磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。所述梯度線圈電源在短時(shí)間內(nèi)使用大量的電功耗。在這段時(shí)間的至少一部分期間關(guān)閉低溫冷卻器可以具有降低峰值電功耗的益處。如前面的實(shí)施例，使用脈沖序列和低溫系統(tǒng)熱模型以規(guī)劃的方式關(guān)閉所述低溫冷卻器。沒(méi)有預(yù)先規(guī)劃，可能在所述梯度線圈電源向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的同時(shí)，打開(kāi)所述低溫冷卻器。此外，可以防止由于同時(shí)打開(kāi)低溫冷卻器和冷卻器導(dǎo)致的大勵(lì)磁涌流。
[0030]本實(shí)施例還可以具有使用脈沖序列及其相應(yīng)熱模型同時(shí)生成低溫冷卻器控制信號(hào)和冷卻器控制信號(hào)的益處。這可以極其有益，因?yàn)槟軌蛟跒樗鲆唤M梯度線圈功能的整個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)關(guān)閉冷卻器或低溫冷卻器。然而，通過(guò)關(guān)閉低溫冷卻器和/或冷卻器來(lái)降低峰值功耗可以容易得多。例如，可以在關(guān)閉低溫冷卻器的同時(shí)運(yùn)行冷卻器，可以在關(guān)閉冷卻器時(shí)在一些情況下打開(kāi)低溫冷卻器。這樣實(shí)現(xiàn)了降低磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗的更靈活手段。
[0031]在另一實(shí)施例中，所述低溫冷卻器控制信號(hào)適于降低所述磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。本實(shí)施例可以具有降低峰值電功耗的益處。
[0032]在另一實(shí)施例中，低溫冷卻器包括冷頭，所述冷頭用于提供低溫冷卻的磁體和低溫冷卻器之間的熱傳遞。這里使用的冷頭涵蓋暴露于低溫系統(tǒng)的低溫冷卻器表面，其提供熱傳遞并允許低溫冷卻器冷卻低溫系統(tǒng)。冷頭還可以包括充當(dāng)熱儲(chǔ)存器的體塊。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括冷頭溫度監(jiān)測(cè)器。例如，冷頭溫度監(jiān)測(cè)器可以是溫度傳感器。所述指令的執(zhí)行令所述處理器使用所述冷頭溫度監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)冷頭溫度。這可以包括從所述冷頭溫度監(jiān)測(cè)器接收溫度數(shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器在冷頭溫度高于預(yù)定閾值時(shí)，修改低溫冷卻器控制信號(hào)。執(zhí)行指令還令處理器向低溫冷卻器發(fā)送修改的低溫冷卻器控制信號(hào)。本實(shí)施例可以是有益的，因?yàn)樗龅蜏乩鋮s器控制信號(hào)是使用脈沖序列和低溫系統(tǒng)熱模型以預(yù)先規(guī)劃的方式生成的。監(jiān)測(cè)冷頭溫度可以實(shí)現(xiàn)磁共振成像系統(tǒng)更有效率的工作，并可以提供這樣的手段:該手段防止生成低溫冷卻器控制信號(hào)時(shí)的誤差導(dǎo)致的故障和/或低溫冷卻的磁體的一部分中的故障。
[0033]在另一實(shí)施例中，根據(jù)彼此生成低溫冷卻器控制信號(hào)和冷卻器控制信號(hào)，以便降低磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。所述低溫冷卻器和所述冷卻器都可以被操作，從而在短時(shí)段內(nèi)，它們具有降低的功耗。
[0034]在另一實(shí)施例中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括射頻發(fā)射器。所述射頻發(fā)射器適于由直流電功率供電。這本身可以是有益的，因?yàn)楹芏嗌漕l發(fā)射器將交流電功率轉(zhuǎn)換成直流電功率。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括電容器組，所述電容器組用于向所述射頻發(fā)射器和所述梯度線圈電源兩者提供直流電功率。本實(shí)施例極其有益，因?yàn)橥ǔＪ褂秒娙萜鹘M向梯度線圈電源提供功率。在這種情況下，所述射頻發(fā)射器和所述梯度線圈電源都由同一電容器組供電?？梢栽诮档痛殴舱癯上裣到y(tǒng)的電功耗期間對(duì)所述電容器組充電。本實(shí)施例允許操作所述射頻發(fā)射器和所述梯度線圈電源兩者，以這樣的方式可以降低磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。
[0035]在另一實(shí)施例中，所述電容器組包括用于存儲(chǔ)電功率的電功率存儲(chǔ)元件。例如，所述電功率存儲(chǔ)元件可以包括超級(jí)電容器和/或電池。本實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn):使得磁共振成像系統(tǒng)對(duì)于總輸電線供電切斷更加魯棒。
[0036]在另一實(shí)施例中，所述射頻發(fā)射器適于由可變電壓直流電源供電。所述電容器組適于向梯度線圈電源和射頻發(fā)射器兩者提供可變電壓直流電功率。這可以是有益的，因?yàn)樗鲭娙萜鹘M可以用于幫助控制向所述一組梯度線圈供應(yīng)的電壓。例如，電容器可以通過(guò)串聯(lián)的方式連接以提高電壓。具有能夠采取多種電壓作為電源的射頻發(fā)射器簡(jiǎn)化了對(duì)電容器組的要求。
[0037]在另一實(shí)施例中，所述電容器組包括至少第一電容器組和第二電容器組。實(shí)質(zhì)上，已經(jīng)將電容器組分成了至少兩個(gè)部分。所述電容器組適于使用第一電容器組和第二電容器組之一向所述射頻發(fā)射器供應(yīng)直流電功率。通過(guò)僅使用子電容器組之一，為射頻發(fā)射器供應(yīng)特定子電容器組的電壓。所述電容器組適于使用第一電容器組和第二電容器組兩者向梯度線圈電源供應(yīng)直流電功率。如果有額外的電容器組，所述電容器組可以適于利用那些額外的電容器組供應(yīng)直流電流。例如，連接到所述射頻發(fā)射器的電容器組會(huì)以特定電壓供應(yīng)DC電流，之后能夠使用第一電容器組和第二電容器組向不同電壓的梯度線圈電源供應(yīng)電壓。例如，第一和第二電容器組能夠串聯(lián)連接。本實(shí)施例是有利的，因?yàn)槠湓试S向梯度線圈電源供應(yīng)可變電壓，同時(shí)向射頻發(fā)射器提供接近穩(wěn)定的DC電壓。
[0038]在另一實(shí)施例中，所述電容器組適于接收來(lái)自所述處理器的充電命令。所述指令的執(zhí)行令所述處理器生成充電命令。所述充電命令適于降低磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器向所述電容器組發(fā)送所述充電命令。這是有益的，因?yàn)榭梢允褂妹}沖序列預(yù)先規(guī)劃充電命令。這可以用于在降低磁共振成像系統(tǒng)的電功耗時(shí)為電容器充電。在一些實(shí)施例中，可以在生成冷卻器控制信號(hào)和/或低溫冷卻器控制信號(hào)的同時(shí)生成和規(guī)劃充電命令。這可以提供電功耗大幅度降低的磁共振成像系統(tǒng)。
[0039]在另一實(shí)施例中，所述冷卻器適于至少向所述射頻發(fā)射器提供冷卻劑。所述冷卻器熱模型適于對(duì)所述射頻發(fā)射器進(jìn)行熱建模。在該實(shí)施例中，所述冷卻器還向所述射頻發(fā)射器提供冷卻劑。所述冷卻器熱模型還適于對(duì)所述射頻發(fā)射器進(jìn)行熱建模。這是有利的，因?yàn)橐材軌驅(qū)τ伤錾漕l發(fā)射器造成的冷卻器的熱負(fù)荷進(jìn)行建模和預(yù)測(cè)。這允許更準(zhǔn)確地確定何時(shí)應(yīng)該打開(kāi)和關(guān)閉冷卻器。這可以提供更有效率的手段以降低磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。
[0040]在另一實(shí)施例中，所述冷卻器適于至少向所述梯度線圈電源提供冷卻劑。所述冷卻器熱模型適于對(duì)所述梯度線圈電源進(jìn)行熱建模。在該實(shí)施例中，所述冷卻器還用于冷卻所述梯度線圈電源。已經(jīng)進(jìn)一步調(diào)整所述冷卻器熱模型，從而使其能夠?qū)μ荻染€圈電源導(dǎo)致的熱負(fù)荷進(jìn)行熱建模。這是極其有利的，因?yàn)槟軌蚋鼫?zhǔn)確地預(yù)測(cè)冷卻器上的熱負(fù)荷，并且這可以用于更好地選擇何時(shí)使用冷卻器控制信號(hào)打開(kāi)和關(guān)閉冷卻器。這可以提供更可靠的手段以降低磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。
[0041]在另一實(shí)施例中，所述機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行還令所述處理器接收磁共振成像程序的列表，每個(gè)程序都包括程序脈沖序列。脈沖序列是程序脈沖序列。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器規(guī)劃執(zhí)行磁共振成像程序的順序以降低磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。本實(shí)施例可以特別有利，因?yàn)椴煌拿}沖序列可以給冷卻器和/或低溫冷卻器施加不同的熱負(fù)荷。因此可以使用執(zhí)行磁共振成像系統(tǒng)的順序來(lái)降低峰值電功耗。這也可以是有益的，因?yàn)橥ǔ＿€在磁共振成像使用之間對(duì)電容器組充電。實(shí)質(zhì)上，脈沖序列的隊(duì)列允許更有效率地形成功率管理。
[0042]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括由處理器執(zhí)行的機(jī)器可執(zhí)行指令。例如，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上。所述處理器適于控制包括一組磁場(chǎng)梯度線圈的磁共振成像系統(tǒng)。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于為所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的梯度線圈電源。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于冷卻冷卻劑儲(chǔ)存器中的冷卻劑的冷卻器。所述冷卻器適于至少向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈提供冷卻劑。所述冷卻器適于接收來(lái)自所述處理器的冷卻器控制信號(hào)。所述指令的執(zhí)行令所述處理器接收脈沖序列。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用脈沖序列以及梯度線圈和冷卻劑儲(chǔ)存器的熱模型生成所述冷卻器控制信號(hào)。所述冷卻器控制信號(hào)令所述冷卻器在梯度線圈電源向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的時(shí)間的至少一部分上暫停冷卻所述冷卻劑。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器向所述冷卻器發(fā)送所述冷卻器控制信號(hào)。前面已經(jīng)論述了本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
[0043]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種控制磁共振成像系統(tǒng)的方法。類(lèi)似地，本發(fā)明還提供了一種控制磁共振成像系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。所述磁共振成像系統(tǒng)包括一組磁場(chǎng)梯度線圈。所述磁共振成像系統(tǒng)還包括為所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的梯度線圈電源。所述磁共振成像系統(tǒng)包括用于控制所述磁共振成像系統(tǒng)的處理器。所述磁共振成像系統(tǒng)包括用于冷卻冷卻劑儲(chǔ)存器中的冷卻劑的冷卻器。所述冷卻器適于至少向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈提供冷卻劑。所述冷卻器適于接收來(lái)自所述處理器的冷卻器控制信號(hào)。所述方法包括接收脈沖序列的步驟。所述方法還包括使用脈沖序列以及梯度線圈和冷卻劑儲(chǔ)存器的熱模型生成所述冷卻器控制信號(hào)的步驟。所述冷卻器控制信號(hào)令所述冷卻器在梯度線圈電源向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的時(shí)間的至少一部分上暫停冷卻所述冷卻劑。所述方法還包括向所述冷卻器發(fā)送所述冷卻器控制信號(hào)的步驟。前面已經(jīng)論述了本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
[0044]在另一實(shí)施例中，所述冷卻器和/或所述低溫冷卻器為適于控制其自身功耗的智能系統(tǒng)。所述冷卻器和/或所述低溫冷卻器內(nèi)的處理器生成控制信號(hào)。例如，所述冷卻器熱模型能夠存儲(chǔ)于作為所述冷卻器一部分的存儲(chǔ)器中，并且作為所述冷卻器一部分的處理器能夠生成所述冷卻器控制信號(hào)。類(lèi)似地，所述低溫系統(tǒng)熱模型能夠存儲(chǔ)于作為所述低溫冷卻器一部分的存儲(chǔ)器中，并且作為低溫冷卻器一部分的處理器能夠生成所述低溫冷卻器控制信號(hào)。如果所述磁共振成像系統(tǒng)包含于所謂的智能電網(wǎng)中，該實(shí)施例可以是有益的，所述智能電網(wǎng)自我管理電功耗。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]在下文中將僅通過(guò)舉例，并參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中:
[0046]圖1示出了流程圖，其圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法；[0047]圖2示出了流程圖，其圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法；
[0048]圖3圖示了磁共振成像系統(tǒng)的各個(gè)電氣部件及其電功耗；
[0049]圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)；并且
[0050]圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)。
[0051]附圖標(biāo)記列表
[0052]300無(wú)規(guī)劃的功耗
[0053]302有規(guī)劃的功耗
[0054]304冷卻器系統(tǒng)
[0055]306磁共振成像系統(tǒng)
[0056]308冷卻器
[0057]310 泵
[0058]312液體緩沖器
[0059]314壓縮機(jī)
[0060]316低溫壓縮機(jī)
[0061]318低溫保持器
[0062]320梯度放大器
[0063]322 電源
[0064]324電緩沖器
[0065]326反相器
[0066]328射頻放大器
[0067]330 電源
[0068]332電緩沖器
[0069]334放大器
[0070]400電氣系統(tǒng)
[0071]402磁共振成像系統(tǒng)
[0072]404備份電源
[0073]406通往電網(wǎng)的連接
[0074]408斷路器
[0075]410功率調(diào)節(jié)器
[0076]412功率因數(shù)校正器AC/DC
[0077]414大緩沖器
[0078]416斷路器
[0079]418不間斷電源
[0080]420能量存儲(chǔ)器
[0081]422過(guò)電流保護(hù)器
[0082]424梯度放大器
[0083]426DC梯度電源
[0084]427通往一組梯度線圈的連接
[0085]428過(guò)電流保護(hù)器[0086]430射頻放大器
[0087]432DC 到 DC 轉(zhuǎn)換器
[0088]434DC到射頻轉(zhuǎn)換器
[0089]435通往射頻線圈的連接
[0090]436控制系統(tǒng)
[0091]438通往冷卻器的連接
[0092]500磁共振成像系統(tǒng)
[0093]502 磁體
[0094]504磁體的膛
[0095]506成像區(qū)
[0096]508低溫保持器
[0097]510超導(dǎo)線圈
[0098]512低溫冷卻器
[0099]514 冷頭
[0100]515溫度傳感器
[0101]516磁場(chǎng)梯度線圈
[0102]518梯度線圈電源
[0103]520射頻線圈
[0104]521射頻收發(fā)器
[0105]522受檢者
[0106]523受檢者支撐物
[0107]524電容器組
[0108]526冷卻器
[0109]528壓縮機(jī)
[0110]530冷卻劑儲(chǔ)存器
[0111]531溫度傳感器
[0112]532 泵
[0113]534冷卻劑管
[0114]536計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
[0115]538 硬件接口
[0116]540處理器
[0117]542 用戶(hù)接口
[0118]544存儲(chǔ)設(shè)備
[0119]546存儲(chǔ)器
[0120]550脈沖序列
[0121]552冷卻器控制信號(hào)
[0122]554儲(chǔ)存器溫度測(cè)量結(jié)果
[0123]556經(jīng)修改的冷卻器控制信號(hào)
[0124]558低溫冷卻器控制信號(hào)[0125]560冷頭溫度測(cè)量結(jié)果
[0126]562經(jīng)修改的低溫冷卻器控制信號(hào)
[0127]564充電命令
[0128]566磁共振程序列表
[0129]568 —組程序脈沖序列
[0130]570磁共振數(shù)據(jù)
[0131]572磁共振圖像
[0132]580控制模塊
[0133]582冷卻器熱模型
[0134]584冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊
[0135]586低溫系統(tǒng)熱模型
[0136]588低溫冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊
[0137]590圖像重建模塊
[0138]592程序規(guī)劃模塊
【具體實(shí)施方式】
[0139]編號(hào)類(lèi)似的元件在這些附圖中是等要元件或執(zhí)行相同功能。如果功能是等要的，先前論述過(guò)的元件未必會(huì)在后面的圖中加以論述。
[0140]圖1示出了流程圖，其圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法。首先，在步驟100中，接收脈沖序列。接下來(lái)，在步驟102中，使用脈沖序列和冷卻器熱模型生成冷卻器控制信號(hào)。例如，能夠?qū)γ}沖序列進(jìn)行解析，并且使用熱模型，計(jì)劃能夠用于決定何時(shí)應(yīng)當(dāng)打開(kāi)或關(guān)閉冷卻器的壓縮機(jī)。最后，在步驟104中，將冷卻器控制信號(hào)發(fā)送到冷卻器。
[0141]圖2示出了流程圖，其圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法。在步驟200中，接收脈沖序列。接下來(lái)，在步驟202中，使用脈沖序列和冷卻器熱模型生成冷卻器控制信號(hào)。在步驟204中，使用脈沖序列和低溫系統(tǒng)熱模型生成低溫冷卻器控制信號(hào)?？梢园凑杖魏雾樞?，或者也可以同時(shí)執(zhí)行步驟202和204。同時(shí)生成冷卻器控制信號(hào)和低溫冷卻器控制信號(hào)可以是有益的。同時(shí)進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)是能夠規(guī)劃冷卻器何時(shí)工作，以及低溫冷卻器何時(shí)工作，從降低磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。接下來(lái)，在步驟206中，將冷卻器控制信號(hào)發(fā)送到冷卻器。最后，在步驟208中，將低溫冷卻器控制信號(hào)發(fā)送到低溫冷卻器。可以按照任何順序，或者也可以同時(shí)執(zhí)行步驟206和208。
[0142]圖3示出了磁共振成像系統(tǒng)的各個(gè)電氣部件及其電功耗。示出了兩個(gè)獨(dú)立的方框。組300示出了無(wú)規(guī)劃的磁共振成像系統(tǒng)的功耗。方框302圖示了當(dāng)使用脈沖序列規(guī)劃了何時(shí)關(guān)閉冷卻器和/或低溫壓縮機(jī)的規(guī)劃時(shí)的功耗。這圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法的益處。兩個(gè)方框都包含冷卻器系統(tǒng)304和磁共振成像系統(tǒng)306。首先檢查冷卻器系統(tǒng)304，冷卻器系統(tǒng)304包括冷卻器308。冷卻器在峰值時(shí)使用預(yù)定量的電功率。冷卻器308包括泵310、液體緩沖器312和壓縮機(jī)314。液體緩沖器312等要于冷卻劑儲(chǔ)存器。泵310允許冷卻劑被泵送到其他部件，以冷卻它們。壓縮機(jī)314使得冷卻器308能夠冷卻液體緩沖器312之內(nèi)的冷卻劑。
[0143]更詳細(xì)地檢查磁共振系統(tǒng)，磁共振成像系統(tǒng)306包括與磁體的低溫保持器318熱接觸的低溫壓縮機(jī)316。低溫壓縮機(jī)在峰值時(shí)也使用預(yù)定量的電功率。低溫壓縮機(jī)等要于低溫冷卻器。磁共振成像系統(tǒng)306還包括梯度放大器320。梯度放大器320等要于梯度線圈電源。梯度放大器320包括電源322、電緩沖器324和反相器326。磁共振成像系統(tǒng)306還包括射頻放大器328。射頻放大器328等要于射頻發(fā)射器。射頻放大器328包括電源330、電緩沖器332和放大器334。對(duì)于無(wú)規(guī)劃300的功耗，峰值電功率是所有部件308、316、320、328的電功耗之和。
[0144]檢查針對(duì)有規(guī)劃的功耗的方框302，有額外部件；有控制器336，其適于打開(kāi)和關(guān)閉冷卻器308、低溫壓縮機(jī)316、梯度放大器320和射頻放大器328。在本范例中，壓縮機(jī)314和低溫壓縮機(jī)316被關(guān)閉。這樣降低了峰值電功率。尤其是在發(fā)展中國(guó)家，這種降低可能是重要的,這使得更容易將磁共振成像系統(tǒng)306和制冷系統(tǒng)304連接到電網(wǎng)。在方框302中，梯度放大器320的電緩沖器324和射頻放大器328的電緩沖器332可以是相同的。這樣可以進(jìn)一步降低峰值電功耗。
[0145]圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)400。在這幅圖中將電氣系統(tǒng)400分成兩個(gè)方框。有屬于磁共振成像系統(tǒng)402的電氣部件，以及屬于備份電源系統(tǒng)404的第二組部件。有通往電網(wǎng)406的連接。電連接406連接到斷路器408。斷路器408之后連接到功率調(diào)節(jié)器410。功率調(diào)節(jié)器410具有若干部件。功率調(diào)節(jié)器410包括用于AC到DC的功率因數(shù)校正器412。這實(shí)質(zhì)上是AC到DC變換器。功率調(diào)節(jié)器410還包括大功率緩沖器414。大緩沖器414等要于電容器組。功率因數(shù)校正器412連接到大緩沖器414。功率因數(shù)校正器412還連接到斷路器416。
[0146]斷路器416連接到備份電源系統(tǒng)404。斷路器416連接到不間斷電源418，不間斷電源418包括能量存儲(chǔ)設(shè)備420。備份電源系統(tǒng)404是任選的實(shí)施例。功率因數(shù)校正器412還連接到過(guò)電流保護(hù)器422。功率因數(shù)校正器412向過(guò)電流保護(hù)器422供應(yīng)DC電流。過(guò)電流保護(hù)器422連接到梯度放大器424。過(guò)電流保護(hù)器422連接到梯度放大器424的DC梯度電源426。DC梯度電源426連接到用于一組梯度線圈的連接427。功率因數(shù)校正器412還向過(guò)電流保護(hù)器428供應(yīng)DC電流。過(guò)電流保護(hù)器428連接到RF放大器430。過(guò)電流保護(hù)器428連接到射頻放大器430的DC到DC轉(zhuǎn)換器432。DC到DC放大器432連接到DC到射頻轉(zhuǎn)換器434。DC到射頻轉(zhuǎn)換器434連接到通往射頻線圈的連接435?？刂葡到y(tǒng)436被示為連接到功率調(diào)節(jié)器410、梯度放大器424和射頻放大器430?？刂破?36還被示為具有連接438，以控制冷卻器?？刂破?36被調(diào)整，以使其能夠執(zhí)行本發(fā)明中的實(shí)施例并管理磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功率要求。
[0147]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)500。磁共振成像系統(tǒng)500包括磁體502。磁體502具有膛504。圖示的磁體502是圓柱型的超導(dǎo)磁體。磁體具有液氦冷卻的低溫保持器508，其中具有超導(dǎo)線圈510。使用不同類(lèi)型的磁體也是可能的，例如也能夠使用分裂圓柱磁體和所謂的開(kāi)放磁體。分裂圓柱磁體類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)的圓柱磁體，除了低溫保持器已經(jīng)分裂成兩部分，以允許接近磁體的等平面，從而可以將磁體例如結(jié)合帶電粒子束治療使用。開(kāi)放的磁體具有兩個(gè)磁體部分，一個(gè)在另一個(gè)上方，之間具有足夠大的空間，以接收受檢者:兩部分區(qū)域的布置類(lèi)似于亥姆霍茲線圈的布置。開(kāi)放磁體是受歡迎的，因?yàn)槭軝z者受限制較小。在圓柱磁體502的膛內(nèi)是成像區(qū)506，其中的磁場(chǎng)足夠強(qiáng)且均勻，以執(zhí)行磁共振成像。[0148]低溫冷卻器512具有與低溫保持器508接觸的冷頭514。低溫冷卻器512用于冷卻低溫保持器508。在冷頭514上是溫度傳感器515。溫度傳感器515適于測(cè)量冷頭514的溫度。
[0149]磁體502的膛內(nèi)還有一組磁場(chǎng)梯度線圈516。磁場(chǎng)梯度線圈516連接到梯度線圈電源518。在磁體502的膛504內(nèi)，還有一組磁場(chǎng)梯度線圈516，磁場(chǎng)梯度線圈516在采集磁共振數(shù)據(jù)期間用于對(duì)磁體502的成像區(qū)506之內(nèi)的磁自旋進(jìn)行空間編碼。磁場(chǎng)梯度線圈516連接到梯度線圈電源518。一組磁場(chǎng)梯度線圈516旨在是有代表性的。如上所述，磁場(chǎng)梯度線圈通常包含三個(gè)獨(dú)立的線圈組，以在三個(gè)正交空間方向上進(jìn)行空間編碼。磁場(chǎng)梯度電源518向磁場(chǎng)梯度線圈516供應(yīng)電流。供應(yīng)給磁場(chǎng)線圈的電流根據(jù)時(shí)間被控制，且其可以是傾斜的或脈沖的。
[0150]與成像區(qū)506相鄰的是射頻線圈520，射頻線圈520用于操縱成像區(qū)506之內(nèi)的磁自旋的取向，并用于從也在成像區(qū)506之內(nèi)的自旋接收無(wú)線電發(fā)射。射頻線圈520連接到射頻收發(fā)器521。射頻線圈可以包含多個(gè)線圈元件。射頻線圈520也可以稱(chēng)為通道或天線。射頻線圈520連接到射頻收發(fā)器521。射頻線圈520和射頻收發(fā)器521可以被獨(dú)立的發(fā)射和接收線圈以及獨(dú)立的射頻發(fā)射器和射頻接收器替代。應(yīng)理解，射頻線圈520和射頻收發(fā)器521是有代表性的。射頻線圈520旨在也表示專(zhuān)用發(fā)射天線和專(zhuān)用接收天線。類(lèi)似地，收發(fā)器521也可以表示獨(dú)立的射頻發(fā)射器和射頻接收器。
[0151]受檢者522位于磁體502的膛中，并被視為躺在受檢者支撐物523上。受檢者522的一部分在成像區(qū)506之內(nèi)。電容器組524連接到射頻收發(fā)器521和梯度線圈電源518。電容器組524適于向射頻收發(fā)器521和梯度線圈電源518兩者供應(yīng)DC電流。在這幅圖中，未不出通往電網(wǎng)的連接和功率分布。圖4中出了功率分布的圖不。
[0152]磁共振成像系統(tǒng)500被不為還包括冷卻器526。冷卻器526包括用于冷卻冷卻劑儲(chǔ)存器530中的冷卻劑的壓縮機(jī)528。冷卻劑儲(chǔ)存器530被示為包含溫度傳感器531，溫度傳感器531適于測(cè)量冷卻劑儲(chǔ)存器530內(nèi)的冷卻劑的溫度。冷卻器526還包括泵532，泵532適于泵送冷卻劑儲(chǔ)存器530內(nèi)的冷卻劑以冷卻外部設(shè)備。泵532連接到若干冷卻劑管534。冷卻劑管534適于向磁場(chǎng)梯度線圈516、梯度線圈電源518和射頻收發(fā)器512輸送并返回冷卻劑。冷卻器526可以不向所有實(shí)施例中的所有這些部件供應(yīng)冷卻劑。如上所述，冷卻劑可以間接地冷卻梯度線圈。例如，可以使用冷卻劑來(lái)冷卻工作于更高溫度下的次級(jí)電路，以防止梯度線圈上或附近發(fā)生冷凝。這幅圖中未示出該細(xì)節(jié)。
[0153]低溫冷卻器512、梯度線圈電源518、射頻收發(fā)器521、電容器組524和冷卻器526全部被示為連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)536的硬件接口 538。硬件接口 538還連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)536的處理器540。硬件接口 538允許處理器540發(fā)送和接收用于控制磁共振成像系統(tǒng)500的操作和功能的控制信號(hào)。處理器540被示為還連接到用戶(hù)接口 542、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器546。
[0154]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544被示為包含脈沖序列550。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544還被示為包含冷卻器控制信號(hào)和儲(chǔ)存器溫度測(cè)量結(jié)果544。儲(chǔ)存器溫度測(cè)量結(jié)果544是使用溫度傳感器531采集的。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544還被示為包含經(jīng)修改的冷卻器控制信號(hào)556。所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備還被示為包含低溫冷卻器控制信號(hào)558。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544還被示為包含使用溫度傳感器515采集的冷頭溫度測(cè)量結(jié)果560。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544還被示為包含經(jīng)修改的低溫冷卻器控制信號(hào)562。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544還被示為包含充電命令564。充電命令564是用于控制電容器組524充電的命令。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544還被示為包含磁共振程序列表。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544還被示為包含一組程序脈沖序列。一組程序脈沖序列568是這樣的脈沖序列:該脈沖序列對(duì)應(yīng)于磁共振程序列表566中磁共振程序中的每個(gè)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544還被示為包含使用磁共振成像系統(tǒng)500采集的磁共振數(shù)據(jù)570。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備544還被示為包含磁共振圖像572，磁共振圖像572是從磁共振數(shù)據(jù)570重建的。
[0155]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器546被示為包含控制模塊580。所述控制模塊包含用于控制磁共振成像系統(tǒng)500的操作和功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。例如，所述控制模塊可以包含幫助處理器解析脈沖序列550并生成用于控制磁共振成像系統(tǒng)500的命令的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器546還被不為包含冷卻器熱模型582。冷卻器熱模型582包含允許對(duì)冷卻器526和冷卻器冷卻的任何部件進(jìn)行熱建模的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。冷卻器熱模型582可以是諸如復(fù)雜有限元或有限差分模型的某種模型，或者其可以是簡(jiǎn)單的集總元件熱模型。
[0156]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器546還被不為包含冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊584。冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊584包含用于生成冷卻器控制信號(hào)552和經(jīng)修改的冷卻器控制信號(hào)556的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊584可以使用冷卻器熱模型582、脈沖序列550和/或儲(chǔ)存器溫度測(cè)量結(jié)果554生成冷卻器控制信號(hào)552和經(jīng)修改的冷卻器控制信號(hào)556。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器546還被不為包含低溫系統(tǒng)熱模型586。低溫系統(tǒng)熱模型586包含允許對(duì)包括低溫保持器508、低溫冷卻器512和冷頭514的低溫系統(tǒng)進(jìn)行熱建模的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器546還被示為包含低溫冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊588。低溫冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊588包含用于生成低溫冷卻器控制信號(hào)558和經(jīng)修改的低溫冷卻器控制信號(hào)562的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。低溫冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊588可以使用序列550、低溫系統(tǒng)熱模型586和/或冷頭溫度測(cè)量結(jié)果560,生成低溫冷卻器控制信號(hào)558和經(jīng)修改的低溫冷卻器控制信號(hào)562。
[0157]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器564還被示為包含圖像重建模塊590。圖像重建模塊590包含用于從磁共振數(shù)據(jù)570重建磁共振圖像572的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器564還被示為包含程序規(guī)劃模塊592。程序規(guī)劃模塊592包含允許磁共振成像系統(tǒng)500選擇執(zhí)行磁共振程序列表566中所列磁共振程序的順序的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。程序規(guī)劃模塊592可以使用一組程序脈沖序列568、冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊584和低溫冷卻器控制信號(hào)發(fā)生模塊588，生成執(zhí)行磁共振程序中的哪個(gè)的選擇。
[0158]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中說(shuō)明和描述了本發(fā)明，但這樣的說(shuō)明和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于公開(kāi)的實(shí)施例。
[0159]通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)施請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且定語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)和/或分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，所述介質(zhì)例如是與其他硬件一起供應(yīng)或作為其他硬件一部分供應(yīng)的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但計(jì)算機(jī)程序也可以以其他形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或者其他有線或無(wú)線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。權(quán)利要求書(shū)中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對(duì)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種磁共振成像系統(tǒng)(402、500),包括: -一組磁場(chǎng)梯度線圈(516)； -用于為所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的梯度線圈電源(320、424、518)； -冷卻器(308、526)，其具有冷卻冷卻劑儲(chǔ)存器(312、530)中的冷卻劑的功能； -處理器(540)，其具有控制所述冷卻器的功能； 其中，所述冷卻器適于至少向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈提供所述冷卻劑，其中，所述冷卻器適于接收來(lái)自所述處理器的冷卻器控制信號(hào)(552)，且所述冷卻器通過(guò)所述冷卻器控制信號(hào)進(jìn)行控制； -用于存儲(chǔ)機(jī)器可執(zhí)行指令(580、582、584、586、588、590、592 )的存儲(chǔ)器(546 )，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器: -接收(100、200)脈沖序列(550)； -使用所述脈沖序列以及所述梯度線圈和所述冷卻劑儲(chǔ)存器的冷卻器熱模型(582)生成(102,202)所述冷卻器控制信號(hào)，其中，所述冷卻器控制信號(hào)令所述冷卻器，獨(dú)立于所述梯度線圈的溫度并在所述梯度線圈電源向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的時(shí)間的至少一部分內(nèi)，暫停冷卻所述冷卻劑；并且 -向所述冷卻器發(fā)送(104、206)所述冷卻器控制信號(hào)。`
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述冷卻器控制信號(hào)適于降低所述磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括熱儲(chǔ)存器溫度監(jiān)測(cè)器(531 )，其中，另外指令的執(zhí)行令所述處理器: -使用所述儲(chǔ)存器溫度監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)儲(chǔ)存器溫度， -如果所述儲(chǔ)存器溫度高于預(yù)定閾值，則修改所述冷卻器控制信號(hào)，并且 -向所述冷卻器發(fā)送經(jīng)修改的冷卻器控制信號(hào)(556)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括低溫冷卻的磁體(502 )，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于冷卻所述低溫冷卻的磁體的低溫冷卻器(316、512)，其中，所述低溫冷卻器包括低溫壓縮機(jī)，其中，所述低溫冷卻器適于接收來(lái)自所述處理器的低溫冷卻器控制信號(hào)(558)，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器: -使用所述脈沖序列以及用于對(duì)所述低溫冷卻器和所述低溫冷卻的磁體進(jìn)行熱建模的低溫系統(tǒng)熱模型生成(204 )所述低溫冷卻器控制信號(hào)，其中，所述低溫冷卻器控制信號(hào)令所述低溫壓縮機(jī)在所述梯度線圈電源向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的時(shí)間的至少一部分內(nèi)暫停；并且 -向所述低溫冷卻器發(fā)送(208)所述低溫冷卻器控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述低溫控制信號(hào)適于降低所述磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述低溫冷卻器包括冷頭(514)，所述冷頭用于提供所述低溫冷卻的磁體和所述低溫冷卻器之間的熱傳遞，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括冷頭溫度監(jiān)測(cè)器(515)，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器: -使用所述冷頭溫度監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)所述冷頭的溫度， -如果所述冷頭的溫度高于預(yù)定閾值，則修改所述低溫冷卻器控制信號(hào)，并且-向所述低溫冷卻器發(fā)送經(jīng)修改的低溫冷卻器控制信號(hào)(562)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括射頻發(fā)射器(521)，其中，所述射頻發(fā)射器適于由直流電功率供電，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括電容器組(524)，所述電容器組用于向所述射頻發(fā)射器和所述梯度線圈電源兩者提供直流電功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述射頻發(fā)射器適于由可變電壓直流電源供電，其中，所述電容器組適于向所述梯度線圈電源和所述射頻發(fā)射器兩者提供可變電壓直流電功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述電容器組包括至少第一電容器組和第二電容器組，其中，所述電容器組適于使用所述第一電容器組和所述第二電容器組之一向所述射頻發(fā)射器供應(yīng)直流電功率，其中，所述電容器組適于使用所述第一電容器組和所述第二電容器組兩者向所述梯度線圈電源供應(yīng)直流電功率。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述電容器組適于接收來(lái)自所述處理器的充電命令，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器: -使用所述脈沖序列生成充電命令(564)，其中，所述充電命令適于降低所述磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗， -向所述電容器組發(fā)送所述充電命令。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求5到10中任一項(xiàng)所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述冷卻器適于至少向所述射頻發(fā)射器提供所述冷卻劑，并且其中，所述冷卻器熱模型適于對(duì)所述射頻發(fā)射器進(jìn)行熱建模。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述冷卻器適于至少向所述梯度線圈電源提供所述冷卻劑，并且其中，所述冷卻器熱模型適于對(duì)所述梯度線圈電源進(jìn)行熱建模。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器: -接收磁共振成像程序的列表(566)，每個(gè)磁共振成像程序包括程序脈沖序列(568)，其中，所述脈沖序列是程序脈沖序列；并且 -規(guī)劃執(zhí)行所述磁共振成像程序的順序以降低所述磁共振成像系統(tǒng)的峰值電功耗。
14.一種包括由處理器(540)執(zhí)行的機(jī)器可執(zhí)行指令(580、582、584、586、588、590、.592 )的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述處理器適于控制包括一組磁場(chǎng)梯度線圈(516 )的磁共振成像系統(tǒng)(402、500 )，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的梯度線圈電源(320、424、518)，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于冷卻冷卻劑儲(chǔ)存器(312、530)中的冷卻劑的冷卻器(308、526)，其中，所述冷卻器適于至少向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈提供所述冷卻劑，其中，所述冷卻器適于接收來(lái)自所述處理器的冷卻器控制信號(hào)(552)，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器: -接收(100、200)脈沖序列(550)； -使用所述脈沖序列以及所述梯度線圈和所述冷卻劑儲(chǔ)存器的冷卻器熱模型(582)生成(102、202)所述冷卻器控制信號(hào)，其中，所述冷卻器控制信號(hào)令所述冷卻器，獨(dú)立于所述梯度線圈的溫度并在所述梯度線圈電源向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的時(shí)間的至少一部分內(nèi)暫停冷卻所述冷卻劑；并且 -向所述冷卻器發(fā)送(104、206)所述冷卻器控制信號(hào)。
15.一種控制磁共振成像系統(tǒng)(402、500)的方法，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)包括一組磁場(chǎng)梯度線圈(516)，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的梯度線圈電源(320、424、518)，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括用于冷卻冷卻劑儲(chǔ)存器(312、530)中的冷卻劑的冷卻器(308、526)，其中，所述冷卻器適于至少向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈提供所述冷卻劑，其中，所述冷卻器適于接收冷卻器控制信號(hào)(552)，其中，所述方法包括如下步驟: -接收(100、200)脈沖序列(550)； -使用所述脈沖序列以及所述梯度線圈和所述冷卻劑儲(chǔ)存器的冷卻器熱模型(582)生成(102、202)所述冷卻器控制信號(hào)，其中，所述冷卻器控制信號(hào)令所述冷卻器，獨(dú)立于所述梯度線圈的溫度并在所述梯度線圈電源向所述一組磁場(chǎng)梯度線圈供應(yīng)電流的時(shí)間的至少一部分內(nèi)暫停冷卻所述冷卻劑；并且 -向所述冷卻器發(fā)送(104·、206)所述冷卻器控制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R33/385GK103443642SQ201280014831
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月24日
【發(fā)明者】M·J·A·M·范赫爾沃特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司