用于運(yùn)行磁共振裝置的方法和磁共振裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行磁共振裝置的方法。此外，本發(fā)明涉及一種磁共振裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了產(chǎn)生對(duì)于磁共振成像來(lái)說(shuō)必需的磁場(chǎng)梯度，梯度功率放大器必須產(chǎn)生直到1200A量級(jí)的電流，該電流然后穿流過(guò)梯度線(xiàn)圈。梯度功率放大器為此提供被調(diào)節(jié)的輸出電壓。為了保證磁共振裝置按照規(guī)定地并且首先安全地運(yùn)行，為此典型地除了溫度傳感器、過(guò)流保護(hù)和振蕩探測(cè)之外還設(shè)置有對(duì)由梯度功率放大器產(chǎn)生的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流測(cè)量裝置。因?yàn)椋┝髁颂荻染€(xiàn)圈、對(duì)于成像來(lái)說(shuō)必需的電流必須以特別高的精度來(lái)調(diào)節(jié)和設(shè)定。此外，電流測(cè)量裝置自身必須被監(jiān)控，因?yàn)槠淇赡芑仞伭擞姓`差的電流值。
[0003]對(duì)電流測(cè)量裝置的監(jiān)控通常通過(guò)除了電流測(cè)量裝置之外所設(shè)置的電流傳感器實(shí)現(xiàn)，該傳感器多數(shù)情況下以較低精度測(cè)量并且連接在從梯度線(xiàn)圈至梯度功率放大器的反向電流路徑中。如果通過(guò)電流測(cè)量裝置和電流傳感器所測(cè)量的電流值彼此明顯偏離，那么能夠推斷出電流測(cè)量裝置有故障并且輸出故障信號(hào)。由此，通過(guò)電流傳感器的測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證了精度明顯更高的電流測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果，該測(cè)量結(jié)果用于控制梯度功率放大器的輸出電壓。
[0004]在此不利的是，設(shè)置用于監(jiān)控電流測(cè)量裝置的電流傳感器引起了附加的配線(xiàn)和材料耗費(fèi)。此外，以這種方式不能探測(cè)到電流路徑中的一些故障，例如像在梯度線(xiàn)圈的繞組之間的短路或者在梯度線(xiàn)圈的導(dǎo)體內(nèi)部隨著形成電弧的斷裂，這些故障對(duì)在正向電流路徑和反向電流路徑中流動(dòng)的電流沒(méi)有影響。
[0005]由DE 10 2012 202 416 B3公知了一種用于運(yùn)行線(xiàn)圈的方法，交流電流穿流過(guò)該線(xiàn)圈，其中線(xiàn)圈的機(jī)械的共振表現(xiàn)被檢測(cè)并且通過(guò)電振蕩回路模型來(lái)模擬。檢驗(yàn)待通過(guò)線(xiàn)圈發(fā)送的交流電流在電振蕩回路模型中是否引起共振表現(xiàn)，據(jù)此當(dāng)共振表現(xiàn)超出預(yù)定的極限值時(shí)，閉鎖通過(guò)該線(xiàn)圈的電流通量。
[0006]此外，US 2011/0133832 A1公開(kāi)了一種利用受控的輸出信號(hào)來(lái)供給負(fù)載的數(shù)字放大器，其包括電源和用于從數(shù)字輸入信號(hào)產(chǎn)生模擬的基準(zhǔn)功率的基準(zhǔn)功率發(fā)生器。在此，設(shè)置有用于對(duì)基準(zhǔn)功率發(fā)生器進(jìn)行數(shù)字控制的正反饋控制設(shè)備，其對(duì)電源的輸出功率特性進(jìn)行仿真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明基于以下目的，提出一種開(kāi)頭所述類(lèi)型的方法，其實(shí)現(xiàn)了對(duì)梯度功率放大器的和/或梯度線(xiàn)圈的故障狀態(tài)的改進(jìn)探測(cè)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)一種用于運(yùn)行磁共振裝置的方法實(shí)現(xiàn)，該磁共振裝置包括:梯度功率放大器，以用于產(chǎn)生供給給連接在梯度功率放大器下游的梯度線(xiàn)圈的電壓；以及借助預(yù)設(shè)了待產(chǎn)生的電壓的控制信號(hào)來(lái)控制梯度功率放大器的梯度功率放大器控制裝置，其中，磁共振裝置具有對(duì)梯度線(xiàn)圈的至少一個(gè)運(yùn)行特性和梯度功率放大器的至少一個(gè)運(yùn)行特性進(jìn)行建模的模擬裝置，該方法包括以下步驟:借助電流測(cè)量裝置檢測(cè)通過(guò)梯度功率放大器輸入到梯度線(xiàn)圈中的電流的實(shí)際電流值；通過(guò)獲得控制信號(hào)來(lái)作為輸入?yún)⒘康哪M裝置求出通過(guò)梯度功率放大器輸入到梯度線(xiàn)圈中的電流的額定電流值；以及根據(jù)實(shí)際電流值與額定電流值的所求出的偏差產(chǎn)生故障信號(hào)。
[0009]本發(fā)明基于以下考慮，在考慮到梯度功率放大器的至少一個(gè)已知的運(yùn)行特性和梯度線(xiàn)圈的至少一個(gè)運(yùn)行特性的情況下，通過(guò)根據(jù)作為輸入?yún)⒘康目刂菩盘?hào)的模擬來(lái)求出額定電流值并且將其與測(cè)量出的實(shí)際電流值進(jìn)行比較。為此，通過(guò)梯度功率放大器控制裝置為梯度功率放大器預(yù)定模擬的或者數(shù)字的控制信號(hào)，該控制信號(hào)預(yù)定了待輸出到梯度線(xiàn)圈處的電壓。施加到梯度線(xiàn)圈處的電壓產(chǎn)生了穿流梯度線(xiàn)圈的電流，該電流能通過(guò)電流測(cè)量裝置來(lái)求出，以便特別地為通過(guò)梯度功率放大器控制裝置調(diào)節(jié)電壓而評(píng)估該電流。
[0010]根據(jù)本發(fā)明首先提出，測(cè)量由梯度功率放大器產(chǎn)生的電流。測(cè)量結(jié)果在此代表了實(shí)際電流值。為了確保梯度功率放大器和/或梯度線(xiàn)圈的符合規(guī)定的功能，該測(cè)量值必須是高度精確的，因此在運(yùn)行磁共振裝置期間持續(xù)地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。
[0011]在另外的步驟中，根據(jù)本發(fā)明通過(guò)模擬裝置求出額定電流值。為此，在模擬裝置的內(nèi)部分別對(duì)梯度功率放大器的和梯度線(xiàn)圈的至少一個(gè)運(yùn)行特性進(jìn)行建模。因?yàn)樘荻裙β史糯笃鞯闹辽僖粋€(gè)運(yùn)行特性、即特別是描述了與收到的控制信號(hào)相關(guān)的輸出電壓的運(yùn)行特性，基本上是已知的并且在正確的功能時(shí)是恒定的，所以梯度功率放大器的至少一個(gè)運(yùn)行特性?xún)?yōu)選地靜態(tài)地存放在模擬裝置中。只要不存在故障，梯度線(xiàn)圈的運(yùn)行特性也在其制造之后在確定的范圍上是恒定的。梯度線(xiàn)圈的至少一個(gè)運(yùn)行特性在此優(yōu)選地作為由電阻和/或電感和/或電容構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)來(lái)建模。因此特別地，通過(guò)解開(kāi)描述了該網(wǎng)絡(luò)的差分方程，能夠模擬或者計(jì)算在將由控制信號(hào)產(chǎn)生的電壓施加到梯度線(xiàn)圈處時(shí)所產(chǎn)生的電流。
[0012]隨后根據(jù)本發(fā)明，將檢測(cè)到的實(shí)際電流值與求出的額定電流值進(jìn)行比較并且求出偏差。然后，因?yàn)槿绱四軌蛲茖?dǎo)出通過(guò)電流測(cè)量裝置檢測(cè)出的實(shí)際電流值有誤差或者梯度功率放大器或梯度線(xiàn)圈有故障，所以根據(jù)該偏差產(chǎn)生故障信號(hào)。特別地，當(dāng)偏差達(dá)到預(yù)定的閾值時(shí)能夠產(chǎn)生該故障信號(hào)。
[0013]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法，以有利的方式不僅僅取消了用于驗(yàn)證利用電流測(cè)量裝置測(cè)定的實(shí)際電流值的電流傳感器的必要性，而且也能夠識(shí)別出在電流路徑中存在的故障，例如像在梯度線(xiàn)圈的繞組內(nèi)部的短路，其中在正向電流路徑和反向電流路徑中沒(méi)有產(chǎn)生不同的電流。特別是能夠探測(cè)到通過(guò)改變梯度線(xiàn)圈的至少一個(gè)運(yùn)行特性而導(dǎo)致的故障。此外，能夠特別有利地識(shí)別出梯度功率放大器存在有故障的運(yùn)行狀態(tài)，該運(yùn)行狀態(tài)例如由單個(gè)的放大器級(jí)的失效而導(dǎo)致，因?yàn)樵谶@種情況中，實(shí)際輸出的電壓與通過(guò)控制信號(hào)預(yù)設(shè)的電壓廣生偏差并且由此也在額定電流值和實(shí)際電流值之間廣生偏差。
[0014]能夠被識(shí)別出其存在的故障例如:
[0015]電流測(cè)量裝置的故障；
[0016]在梯度線(xiàn)圈和另外的梯度線(xiàn)圈之間的短路；
[0017]在梯度線(xiàn)圈的線(xiàn)圈繞組內(nèi)部的短路；
[0018]梯度線(xiàn)圈的接口或者饋電線(xiàn)的損壞；以及
[0019]在梯度線(xiàn)圈中的或者梯度線(xiàn)圈的饋電線(xiàn)中隨著形成電弧的斷裂。
[0020]在此應(yīng)該注意到的是，通過(guò)開(kāi)頭所述類(lèi)型的常規(guī)方法僅僅能識(shí)別出所列舉的最上面兩個(gè)故障，因?yàn)閮H僅在這些故障中在利用電流測(cè)量裝置檢測(cè)的第一測(cè)量值和利用電流傳感器檢測(cè)的第二測(cè)量值之間形成偏差。根據(jù)本發(fā)明的解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)的對(duì)所有這些干擾的探測(cè)導(dǎo)致了提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的方法中能夠有利地提出，使用對(duì)梯度線(xiàn)圈進(jìn)行描述的網(wǎng)絡(luò)作為梯度線(xiàn)圈的運(yùn)行特性，該網(wǎng)絡(luò)包括梯度線(xiàn)圈的電阻和電感的串聯(lián)電路。對(duì)梯度線(xiàn)圈的這種建模能夠特別簡(jiǎn)單地執(zhí)行并且費(fèi)用貧乏地通過(guò)模擬裝置來(lái)計(jì)算出。在此，由電阻和電感構(gòu)成的串聯(lián)電路代表了在許多實(shí)際的應(yīng)用情況中對(duì)于梯度線(xiàn)圈的真實(shí)運(yùn)行特性的充分近似。
[0022]為了有利地提高建模的精度此外能夠提出，網(wǎng)絡(luò)附加地包括了梯度線(xiàn)圈的和/或梯度線(xiàn)圈到梯度功率放大器的連接導(dǎo)線(xiàn)的至少一個(gè)寄生電容和/或至少一個(gè)寄生電感。這種寄生影響特別地通過(guò)梯度線(xiàn)圈的繞組與另外的電導(dǎo)體在空間上的接近而產(chǎn)生。因此，通過(guò)已建模的網(wǎng)絡(luò)來(lái)考慮由此產(chǎn)生的影響實(shí)現(xiàn)了求出更加精確的額定電流值。
[0023]此外，在根據(jù)本發(fā)明的方法中特別適宜的是，使用在利用數(shù)字的或者模擬的控制信號(hào)進(jìn)行控制時(shí)梯度功