專利名稱：包括適于提供直流電力的電源單元的磁共振成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像系統(tǒng)，并且更具體地涉及磁共振成像系統(tǒng)中的電力分配。
背景技術(shù)：
作為產(chǎn)生患者體內(nèi)圖像的程序的一部分，磁共振成像(MRI)掃描器使用靜磁場(chǎng)來使原子的核自旋一致。在MRI掃描期間，由發(fā)射器線圈生成的射頻(RF)脈沖令局部磁場(chǎng)擾動(dòng)，并且由接收器線圈探測(cè)核自旋發(fā)射的RF信號(hào)。這些RF信號(hào)被用于構(gòu)建MRI圖像。這些線圈也可以被稱為天線。此外，發(fā)射器線圈和接收器線圈也可以被集成為執(zhí)行兩者功能的單一的收發(fā)器線圈。應(yīng)理解使用術(shù)語“收發(fā)器線圈”也可能指代使用分立的發(fā)射器線圈和接收器線圈的系統(tǒng)。MRI系統(tǒng)包括很多子單元，每個(gè)子單元由電源電壓供電。困難之處在于不同的國(guó)家或地區(qū)使用不同的電源電壓。例如，歐洲公用事業(yè)提供具有50Hz頻率的AC電源，而在美國(guó)和加拿大，60Hz是標(biāo)準(zhǔn)的。在美國(guó)單相交流(AC)電力是120V，而在歐洲單相AC電力是 M0V。如果在所提供的AC電力下MRI系統(tǒng)的子單元不能夠工作，則該單元將需要電力變壓器和整流器。變壓器是大型設(shè)備，并且不能靠近磁體使用，除非它們是磁屏蔽的。由AC電力和變壓器生成的電磁場(chǎng)可能妨礙MRI圖像數(shù)據(jù)的采集。所有這些單獨(dú)子單元的電力未被有效地管理。由于MRI系統(tǒng)具有大量的子單元，可能存在大量的電力變壓器和適配器以便為所有子單元供電。所有這些變壓器是昂貴的并且耗費(fèi)醫(yī)院里的寶貴空間。MRI系統(tǒng)的布線可能變得非常復(fù)雜并且所用的電壓是危險(xiǎn)的。美國(guó)專利申請(qǐng)公開2008/0068011描述了遠(yuǎn)程供電的磁共振注射器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于采集MRI圖像數(shù)據(jù)的MRI系統(tǒng)。本發(fā)明的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中給出。本發(fā)明的實(shí)施例通過使用MRI系統(tǒng)的直流(DC)電力分配來解決前述問題。DC電力分配系統(tǒng)位于電源電壓連接處，并且電力被轉(zhuǎn)換成單一 DC電壓或多個(gè)DC電壓。然后該 DC電壓被分配到MRI系統(tǒng)的單獨(dú)子單元。標(biāo)準(zhǔn)電壓被分配給大部分的子單元。高功率子單元，例如梯度放大器或RF放大器，能夠受益于使用專用電力?？梢詾镈C電力的分配選擇一安全電壓，例如40V。如果需要，每個(gè)模塊能夠經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換來局部生成其自身期望的DC電壓。DC-DC電力轉(zhuǎn)換是眾所周知的可靠的壓縮技術(shù)。本發(fā)明的實(shí)施例具有至少一些下述優(yōu)點(diǎn)·通過去除用于每個(gè)裝置的電源來降低成本； 減小體積(無變壓器)；·降低開發(fā)成本，因?yàn)闆]必要用世界各地所需要的期望電壓范圍(50/60HZ， 110/220/等V)來測(cè)試每個(gè)子單元；
·諸如40V DC的DC電壓比例如220V/50Hz更安全；·消除了對(duì)MRI系統(tǒng)的50Hz或60Hz噪聲干擾的可能性；·簡(jiǎn)化了系統(tǒng)過濾箱，因?yàn)閮H存在一個(gè)電壓。其他優(yōu)點(diǎn)將在實(shí)施例中描述。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于采集MRI圖像數(shù)據(jù)的MRI系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊包括用于采集MRI圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)子單元。該子單元是MRI系統(tǒng)的單獨(dú)部件。子單元的示例是梯度放大器、射頻放大器、組合的RF放大器和收發(fā)器、高階勻場(chǎng)設(shè)備、冷卻系統(tǒng)、制冷機(jī)、患者支撐、生理學(xué)中心、梯度線圈、RF線圈和天線、檢查室中的電子設(shè)備、觀察相機(jī)、用于患者觀察計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)顯示器和監(jiān)視器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠包括一個(gè)或若干個(gè)不同的計(jì)算機(jī)，它能夠是作為控制臺(tái)中的主機(jī)的掃描控制計(jì)算機(jī)、重建圖像的重建計(jì)算機(jī)以及控制MRI系統(tǒng)的控制器。MRI系統(tǒng)還包括功率分配模塊，其用于為采集MRI圖像數(shù)據(jù)的模塊供應(yīng)電力。功率分配模塊包括電源單元，其適于從交流主電源提供直流電力；電力總線，其適于為子單元供應(yīng)直流電力；以及控制模塊，其用于控制由電力總線向子單元的直流電力供應(yīng)。能夠以若干不同的方式構(gòu)造電力總線。提供給子單元的能夠是單一電壓，并且這些子單元被簡(jiǎn)單地連接到電力總線，或者能夠提供各種不同的電壓。能夠在電源的背側(cè)存在所有MRI子單元都連接到其的電力總線，或者能夠存在饋送到檢查室中的一條或多條線，然后在單獨(dú)子單元和電力總線之間連接更短的引線。單一電壓電力總線具有使系統(tǒng)濾波箱更簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)?？刂颇K能夠被連接到電力總線，并且它能夠用于接通和關(guān)閉MRI系統(tǒng)的子單元。用于控制電力消耗的控制器能夠是控制模塊的一部分，并且其能夠被合并到電源內(nèi)或者它可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之一控制。本發(fā)明的實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)為并非針對(duì)每個(gè)單一子單元使用分立的AC連接器。 通常每個(gè)子單元具有其自身與AC主電源的連接。通過將DC電力提供到每個(gè)子單元，消除了對(duì)多個(gè)AC連接的需求。這減少了構(gòu)建子單元所需的資金量，并且它也提供更好的MRI圖像，因?yàn)樽儔浩魍ǔa(chǎn)生50或60Hz的噪聲，該噪聲可能在圖像未被正確屏蔽的情況下導(dǎo)致圖像中的重影。供應(yīng)DC電壓也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗cAC電壓相比更安全?？梢赃x擇并使用諸如40V或12V的低電壓來使電源系統(tǒng)較更安全。具有中央電力總線也允許控制和調(diào)節(jié)整體電力。在另一實(shí)施例中，功率分配模塊還包括適于供應(yīng)電力的不可中斷電源。當(dāng)交流主電源的電力被中斷時(shí)，該不可中斷電源為MRI系統(tǒng)供應(yīng)能量以繼續(xù)工作。在這一實(shí)施例中， 該不可中斷電源包括適于供應(yīng)直流電力到電力總線的至少一個(gè)電池。這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于在斷電的情況下由電池為整個(gè)系統(tǒng)提供DC電力。因此非常容易在電源被中斷時(shí)供應(yīng)必要的電力。通常，需要發(fā)電機(jī)來首先產(chǎn)生用于為AC主電源供電的AC電力，然后該電力通過很多子單元轉(zhuǎn)換回成直流。這是非常低效率的并且電池比應(yīng)急發(fā)電機(jī)便宜得多。MRI系統(tǒng)的AC通用電源要花費(fèi)大約20000歐元。這一功能能夠容易地通過與DC電源并行地添加大電池來提供。該電池將遠(yuǎn)比AC發(fā)電機(jī)便宜。在另一實(shí)施例中，子單元之一是用于為磁場(chǎng)梯度線圈供電的梯度放大器。該梯度放大器適于從交流主電源提供直流電力。該梯度放大器還適于向電力總線供應(yīng)直流電力，并且電源單元是該梯度放大器。這一實(shí)施例是非常有利的，因?yàn)樘荻确糯笃魇荕RI系統(tǒng)中的最大電力消耗者或消耗者之一。梯度放大器在MRI系統(tǒng)操作期間需要向梯度線圈供應(yīng)大量電流。具有電源單元和梯度放大器將是非常有效的，并且將這些單元組合成一體也是節(jié)約成本的。本質(zhì)上梯度放大器將被修改為向MRI系統(tǒng)的剩余部分供應(yīng)電力。在另一個(gè)實(shí)施例中，子單元之一是用于為射頻線圈供電的射頻放大器。該RF放大器能夠由DC電壓供電。RF放大器的電源可以被去除以提供成本節(jié)約。另外，這允許構(gòu)建更小的RF放大器。這將允許MRI系統(tǒng)變得更緊湊且空間有效。在MRI系統(tǒng)中，射頻放大器產(chǎn)生被用于破壞MRI系統(tǒng)內(nèi)的自旋的射頻信號(hào)。該射頻線圈將射頻能量傳遞到正在檢查的患者體內(nèi)的體積中。很多時(shí)候射頻放大器和發(fā)射線圈與射頻接收器集成到一起，并且接收器線圈與射頻發(fā)射器線圈集成在一起。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)提到射頻放大器時(shí)，它也指代射頻放大器與接收器的組合。這同樣適于射頻線圈；這指代用于發(fā)射射頻能量的線圈以及用于發(fā)射和接收射頻能量的線圈兩者。該實(shí)施例是非常有利的，因?yàn)樯漕l放大器能夠直接用直流電力運(yùn)行。通過向它們供應(yīng)DC電流，能夠消除添加變壓器到射頻放大器的花費(fèi)以成本降低。在另一個(gè)實(shí)施例中，子單元之一是用于冷卻熱耗散流體的液體冷卻室。該液體冷卻室適于由電力總線所提供的直流電力來供電。這是有利的，因?yàn)楹芏嘁后w冷卻室是利用具有由電源電力確定的頻率的交流電力來運(yùn)行的。當(dāng)不需要高度冷卻時(shí)，閥門減少穿過流體系統(tǒng)的流動(dòng)。這是低效率的，因?yàn)楸媚嬷y門工作并耗散能量。通過用DC電壓運(yùn)行，系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)為具有可變流速，并且能夠降低電力量，這導(dǎo)致MRI系統(tǒng)的操作成本降低。當(dāng)前液體冷卻室(LCC)包含耦合到電源頻率的一組泵。它具有固定的泵送速度， 與系統(tǒng)中的實(shí)際耗散無關(guān)。壓力控制是通過添加引起(大的)壓降的限流器來實(shí)現(xiàn)的。這浪費(fèi)了能量。具有可變速度的一組泵是優(yōu)選的。利用中心分布式DC電力促進(jìn)這種改進(jìn)。本發(fā)明的實(shí)施例還提供制冷機(jī)作為子單元之一。制冷機(jī)是產(chǎn)生低溫溫度的設(shè)備并且被用于冷卻物體。制冷機(jī)具有與超導(dǎo)磁體內(nèi)側(cè)的一部分接觸的熱管道，并且其冷卻能力由氣流的振蕩頻率確定。通常通過在低溫壓力容器內(nèi)添加電加熱器來調(diào)節(jié)過度的冷卻能力。也能夠通過控制氣流頻率來調(diào)節(jié)冷卻能力。通過DC電源運(yùn)行促進(jìn)利用這一技術(shù)對(duì)制冷機(jī)的冷卻能力的調(diào)節(jié)。在另一實(shí)施例中，子單元之一是超導(dǎo)磁體并且另一子單元是用于為超導(dǎo)磁體供電的磁體電源。該磁體電源包括可操作用于與MRI系統(tǒng)的電力總線連接的電力連接。這一實(shí)施例是有利的，因?yàn)樵摯朋w電源通常是可以總是或不總是連接到磁體的伺服工具。通過消除AC電源，維修人員可以更容易地運(yùn)送超導(dǎo)磁體電源。同樣，去除變壓器降低了磁體電源的成本。添加可操作用于與電力總線連接的電力連接也使得工作人員更易于移除或拆卸磁體電源。在另一個(gè)實(shí)施例中，電源適于為電力總線提供多個(gè)不同的電壓。這是有利的，因?yàn)椴煌淖訂卧赡苄枰哂胁煌碾妷?。如果僅具有單一電壓，則單獨(dú)子單元可能需要 DC-DC轉(zhuǎn)換器來獲得適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?。RF電源以及特別地梯度電源是MRI系統(tǒng)中主要的電力消耗者。使電力總線具有多個(gè)電壓源允許使用大電流的產(chǎn)品被置于其自身的電路上。在另一個(gè)實(shí)施例中，電源單元適于為電力總線僅提供單一的電壓。該單一電壓系統(tǒng)也具有優(yōu)點(diǎn)。具有單一電壓使得中心電力分配更簡(jiǎn)單。可以排布具有一個(gè)電壓的單一線纜系統(tǒng)。在這種情況下過濾箱僅需要過濾單個(gè)電壓值。這提供了成本節(jié)約。
在另一實(shí)施例中，控制模塊還適于通過控制到子單元的電流分配來降低電力消耗。這是一種優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榇朋w的所有子單元可以被關(guān)閉或者可以減少來自中心控制系統(tǒng)的電力。當(dāng)所有子單元均處于其自身的AC電連接時(shí)，協(xié)調(diào)電力消耗以及關(guān)閉未被使用的子單元是更困難的。在另一實(shí)施例中，控制模塊還包括可操作用于調(diào)整MRI系統(tǒng)消耗的電力的用戶界面。這是有利的，因?yàn)镸RI系統(tǒng)消耗大量的電力。通過提供該用戶界面或調(diào)整電力消耗，當(dāng)系統(tǒng)不使用時(shí)可以節(jié)約電能。在另一實(shí)施例中，控制模塊還適于管理在MRI系統(tǒng)不使用時(shí)的電力分配。這是一種優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)能夠被配置為在患者檢查之間或工作暫停期間使用較少的電力。該系統(tǒng)也能夠被配置為在MRI系統(tǒng)不使用的夜晚節(jié)約大量的能量。直流電力的中心分布以及控制系統(tǒng)允許單獨(dú)的子單元被有效地打開和關(guān)閉以促進(jìn)這種電力節(jié)約。當(dāng)子單元均被連接到單獨(dú)的AC電源時(shí)，更難以協(xié)調(diào)能量節(jié)約。在另一實(shí)施例中，電力總線還適于在功率分配模塊與子單元之間發(fā)射數(shù)據(jù)。這具有以下優(yōu)勢(shì)電力總線能夠被用作用于調(diào)節(jié)到子單元的電力的控制模塊的一部分。能夠通過添加諸如類別5線纜或光纖的網(wǎng)絡(luò)線纜來調(diào)適電力總線。也能夠通過將高頻載波施加到用于傳輸電力的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體上來調(diào)適電力總線。這具有不需要添加額外線纜的優(yōu)點(diǎn)。


下面通過參考附圖并僅以示例方式來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中圖1是示出具有分布式電力總線的MRI系統(tǒng)的實(shí)施例的理想化示意圖；圖2是示出具有集中式電力總線的MRI系統(tǒng)的實(shí)施例的理想化示意圖；圖3是示出MRI系統(tǒng)的實(shí)施例的電力分配系統(tǒng)的示意圖；圖4是示出計(jì)算機(jī)的圖形用戶界面的實(shí)施例的示意圖。參考標(biāo)記列表
權(quán)利要求
1.一種用于采集MRI圖像數(shù)據(jù)的MRI系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)采集模塊(100)，其包括用于采集MRI圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)子單元(104，324，326，328，332，334，336，338，340，344)；功率分配模塊(106，110，112，114，210，212，214，312，314，318，320，322)，其用于向采集 MRI 圖像數(shù)據(jù)的所述模塊提供電力，所述功率分配模塊包括-電源單元(106)，其適于從交流主電源(108)提供直流電力，-電力總線(112，212，312)，其適于向所述子單元(104, 324, 334, 336, 338, 340, 344)供應(yīng)所述直流電力，-控制模塊(110，318，320，322，3M)，其用于控制所述電力總線(112，212，312)向所述子單元(104, 324, 334, 336, 338, 340, 344)的直流電力供應(yīng)，并且其中，所述子單元之一是用于為射頻線圈供電的射頻放大器(334)，其中，所述射頻放大器適于由直流電力供電。
2.如權(quán)利要求1所述的MRI系統(tǒng)，其中，所述功率分配模塊還包括適于在所述交流主電源的電力被中斷時(shí)供應(yīng)電力的不可中斷電源(316)，所述不可中斷電源包括適于向所述電力總線供應(yīng)直流電力的至少一個(gè)電池。
3.如權(quán)利要求1或2所述的MRI系統(tǒng)，其中，所述子單元之一是用于為磁場(chǎng)梯度線圈供電的梯度放大器，其中，所述梯度放大器適于從交流主電源提供直流電力，其中，所述梯度放大器還適于向所述電力總線供應(yīng)直流電力，并且其中，所述電源單元是所述梯度放大器。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的MRI系統(tǒng)，其中，所述子單元之一是用于冷卻熱耗散流體的液體冷卻室(344)，所述液體冷卻室適于由所述電力總線提供的所述直流電力 {共 ο
5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的MRI系統(tǒng)，其中，所述子單元之一是用于冷卻低溫流體的制冷機(jī)(336)，所述制冷機(jī)適于由所述電力總線提供的所述直流電力供電。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的MRI系統(tǒng)，其中，所述子單元之一是超導(dǎo)磁體 (326)，其中，所述子單元之一是用于為所述超導(dǎo)磁體供電的磁體電源(338)，并且其中，所述磁體電源包括可操作用于與如權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)的所述電力總線連接的電力連接(314)。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的MRI系統(tǒng)，其中，所述電源單元適于向所述電力總線提供具有多個(gè)電壓的直流電力，其中，所述子單元中的每個(gè)適于由具有所述電壓之一的直流電力供電。
8.如權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的MRI系統(tǒng)，其中，所述電源單元適于向所述電力總線提供具有單一電壓的直流電力，其中，所述子單元中的每個(gè)適于由具有所述單一電壓的直流電力供電。
9.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的MRI系統(tǒng)，所述控制模塊還適于通過控制到所述子單元的直流電力的分配來減少電力消耗。
10.如權(quán)利要求9所述的MRI系統(tǒng)，其中，所述控制模塊還包括用戶界面050)，其可操作用于調(diào)整所述MRI系統(tǒng)的電力消耗。
11.如權(quán)利要求9或10所述的MRI系統(tǒng)，所述控制模塊還適于在所述MRI系統(tǒng)不被使用時(shí)管理電力的分配。
12.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的MRI系統(tǒng)，其中，所述電力總線還適于在所述功率分配模塊與所述子單元之間傳輸數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種用于采集MRI圖像數(shù)據(jù)的MRI系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)采集模塊，其具有用于采集MRI圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)子單元；以及功率分配模塊，其用于向采集MRI圖像數(shù)據(jù)的模塊提供電力，該功率分配模塊包括電源單元，其適于從交流主電源提供直流電力；電力總線，其適于向子單元供應(yīng)直流電力，以及控制模塊，其控制由電力總線供應(yīng)直流電力至子單元。
文檔編號(hào)G01R33/28GK102203629SQ200980143820
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者C·L·G·哈姆 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司