Источник питания градиентной катушки и система магнитно-резонансной визуализации

Источник питания градиентной катушки и система магнитно-резонансной визуализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к магнитно-резонансной визуализации, в частности к источникам питания для градиентных катушек магнитного поля систем магнитно-резонансной визуализации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При магнитно-резонансной визуализации (MRI) градиентный усилитель обычно используется для обеспечения тока для трех градиентных катушек магнитного поля, чтобы обеспечить трехмерное пространственное кодирование спинов атомов, расположенных в магнитном поле.

Эти градиентные усилители обычно характеризуются высокой пиковой мощностью (от нескольких 100кВ до 2МВ для нынешних образцов) и высокой точностью созданных форм кривой тока. Схемы, содержащие последовательно соединенные полные мосты, использующие широтно-импульсную модуляцию (PWM), используются для создания градиентных усилителей.

Эта топология схемы известна под несколькими именами, такими как "расположенные друг над другом H-мосты", "расположенные каскадом H-мосты", или "расположенный каскадом многосекционный преобразователь". Градиентные усилители известного уровня техники представляют собой переключаемые усилители, содержащие последовательности H-мостов с твердотельными переключателями.

Принципиальная схема в области силовой электроники представляет собой классический переключательный элемент. Классический переключательный элемент обычно обсуждается с использованием идеальных переключателей. Однако более практичное выполнение использует биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) с антипараллельными диодами в качестве переключателей.

Классический переключательный элемент используется для управления потоком мощности и тем самым обменом энергией между двумя системами. Два переключателя работают так, что нагрузка соединяется либо с положительной, либо отрицательной клеммой источника напряжения. Переключатели работают таким образом, что строго один из них замкнут в любое время. Замыкание обоих переключателей запрещается, так как это будет создавать короткое замыкание в источнике напряжения и тем самым возможно вызывать неограниченный поток тока; размыкание обоих переключателей будет препятствовать протеканию тока от источника тока справа, возможно вызывая неограниченный рост напряжения. Два пусковых сигнала управляют состоянием двух переключателей так, что когда пусковой сигнал равен 1, переключатель замыкается, и когда пусковой сигнал равен 0, тогда переключатель размыкается. За счет ограничения, обсуждаемого выше, два пусковых сигнала представляют собой логические инверсии друг друга. Отметим, что это очень общая и концептуальная схема: в зависимости от полярности напряжения V и тока I поток мощности может быть либо в одном, либо в другом направлении.

Совокупность двух переключателей IGBT определяется как плечо фазы; происхождение этого названия объясняется тем, что три из этих схем необходимы для создания трехфазного инвертора источника напряжения, который в настоящее время представляет собой предпочтительную схему для приведения в действие индукционных двигателей средней мощности (приблизительно 100 Вт-1 МВт).

Наиболее распространенный путь заключается в том, что единственное плечо фазы используется для управления потоком мощности между двумя соединенными системами путем использования широтно-импульсной модуляции (PWM). Наиболее простым примером PWM является случай, когда два стробирующих сигнала проявляют повторяемый характер во времени. Первый стробирующий сигнал пускается и проводится в интервале δTk, а второй стробирующий сигнал пускается в смежном интервале (1- δ)Tk, где Tk обозначает интервал повторяемости. Временной интервал δTk также может быть выражен, как процент от времени, за которое строб пускается в течение одного периода цикла PWM.

Для систем магнитно-резонансной визуализации H-мосты переключаются при фиксированной частоте, например, 20 кГц между первым и вторым состоянием переключения. Затраченное время в каждом из двух состояний переключения определяет усредненное по времени выходное напряжение. Переключатели IGBT частично имеют потери переключения (например, 50%) и частично потери проводимости (также 50%). Переключатели IGBT переключаются непрерывно. Минимальное значение частоты переключения необходимо для достижения некоторой ширины полосы частот.

В J. Sabatze et al., "High-Power High-Fidelity Switching Amplifier Driving Gradient Coils for MRI Systems," 35th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference, 2004, страницы 261-266, раскрывает способ управления H-мостами в источнике питания градиентной катушки с возможностью уменьшать потери переключения. В данной статье два высоковольтных моста, питаемых напряжением 800 В, не являются импульсно-модулированными и обеспечивают только напряжение, при необходимости более 400 В. Когда их не используют, они остаются в неограниченной модели без выходного напряжения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение обеспечивает источник питания градиентной катушки, способ работы источника питания градиентной катушки, компьютерный программный продукт и систему магнитно-резонансной визуализации в независимых пунктах формулы изобретения. Варианты выполнения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Ограничение, насколько большую мощность или насколько большой ток RMS схема H-моста может подавать, как часть подачи питания градиентной катушки, определяется величиной тепла, которое она может рассеивать. Переключение H-мостов с фиксированной частотой ведет к фиксированным потерям переключения в схеме H-моста. Даже если схема H-моста подает только низкое усредненное по времени напряжение, потери переключения будут идентичны случаю, когда H-мост обеспечивает усредненное по времени напряжение, близкое к его максимуму. В связи с этим, техническая проблема заключается в увеличении тока RMS, подаваемого H-мостом или источником питания градиентной катушки.

Варианты выполнения изобретения могут обеспечивать уменьшение потерь переключения в градиентном усилителе и/или замену потери переключения на рассеивание проводимости. В некоторых вариантах выполнения это может быть достигнуто изменением способа переключения H-мостов. В некоторых вариантах выполнения схемы H-моста обычно приводятся в действие переключением между первым и вторым режимом переключения. Это соответствует способу работы схемы H-моста с использованием обычной широтно-импульсной модуляции. Однако H-мосты также могут переключаться в альтернативный рабочий режим, в котором источник напряжения H-моста только проводит ток и не обеспечивает напряжение. Схема H-моста может быть оставлена в этом состоянии для охлаждения. Если это выполняется с различными схемами H-моста в источнике питания градиентной катушки, суммарная рабочая температура схем H-моста может быть уменьшена. Это обеспечивает увеличенный ток RMS, подаваемый источником питания градиентной катушки.

Данные магнитно-резонансной визуализации (MRI) определяются здесь как записываемые измерения радиочастотных сигналов, испускаемых спинами атомов, антенной магнитно-резонансного устройства во время сканирования магнитно-резонансной визуализации. Изображение магнитно-резонансной визуализации (MRI) определяется здесь как реконструированная двух или трехмерная визуализация структурных данных, содержащихся в магнитно-резонансных данных. Эта визуализация может быть выполнена с использованием компьютера.

Машиночитаемый носитель данных, который используется здесь, представляет собой любой носитель данных, который может хранить инструкции, которые способны выполняться процессором вычислительного устройства. Машиночитаемый носитель данных может быть машиночитаемым невременным носителем данных. Машиночитаемый носитель данных также может быть материальным машиночитаемым носителем. В некоторых вариантах выполнения машиночитаемый носитель данных также может быть способен хранить данные, к которым имеется доступ процессором вычислительного устройства. Примеры машиночитаемого носителя данных включают в себя, но не ограничиваясь: флоппи-диск, накопитель на магнитном жестком диске, твердотельный жесткий диск, флэш-память, флеш-накопитель USB, память с произвольным доступом (RAM), постоянную память (ROM), оптический диск, магнитно-оптический диск и регистровый файл процессора. Примеры оптических дисков включают в себя компакт-диски (CD) и универсальные цифровые диски (DVD), например, CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW или DVD-R диски. Термин машиночитаемый носитель данных также относится к различным типам носителя записи, причем доступ к нему вычислительное устройство имеет с помощью сети или линии связи. Например, данные могут быть извлечены через модем, через интернет или через локальную сеть.

Память компьютера представляет собой пример машиночитаемого носителя данных. Память компьютера представляет собой любую память, к которой имеется непосредственный доступ процессора. Примеры памяти компьютера включают, но не ограничиваясь: RAM память, регистры и регистровые файлы.

Накопитель компьютера представляет собой пример машиночитаемого носителя данных. Накопитель компьютера представляет собой любой энергонезависимый машиночитаемый носитель данных. Примеры накопителя компьютера включают в себя, но не ограничиваясь: накопитель на жестком диске, флеш-накопитель USB, накопитель на гибких магнитных дисках, смарт-карту, DVD, CD-ROM и твердотельный накопитель на жестком диске. В некоторых вариантах выполнения накопитель компьютера также может быть памятью компьютера или наоборот.

"Процессор", который используется здесь, включает электронный компонент, который способен выполнять выполняемую программой или машиной инструкцию. Ссылка на "процессор" должна быть интерпретирована, как возможно содержащий более чем один процессор. Термин "процессор" также должно быть интерпретировано, как возможность относится к сборке или сети вычислительных устройств, каждое содержащее процессор. Многие программы имеют инструкции, выполняемые множественными процессорами, которые могут находиться внутри одного и того же вычислительного устройства или которые даже могут распределяться по всему множественному вычислительному устройству.

"H-мост", который используется здесь, включает электрическую схему с источником напряжения и четырьмя переключательными элементами, которые используются для соединения источника напряжения с выводами схемы H-моста. Переключательные элементы позволяют переключать полярность на выводе напряжения схемой H-моста.

В одном аспекте изобретение обеспечивает источник питания градиентной катушки для системы магнитно-резонансной визуализации. Источник питания градиентной катушки представляет собой источник питания, выполненный с возможностью обеспечивать напряжение в катушках градиентной катушки магнитно-резонансной визуализации. При выполнении ссылки на катушку градиентной катушки магнитно-резонансной визуализации понятно, что катушка в действительности содержит множественные катушки. Обычно три набора катушек используются для создания градиента магнитного поля в трех направлениях. Часто эти направления ортогональны друг другу.

Источник питания градиентной катушки содержит по меньшей мере две схемы H-моста. Схемы H-моста соединены последовательно. Каждая схема H-моста подает напряжение первой полярности, находясь в первом состоянии переключения. Каждая схема H-моста подает напряжение второй полярности, когда H-мост находится во втором состоянии переключения. Каждая схема H-моста не подает напряжение, находясь в третьем состоянии переключения. Каждая схема H-моста не подает напряжение, находясь в четвертом состоянии переключения. Схема H-моста способна проводить ток, находясь в третьем и четвертом состоянии переключения.

Схемы H-моста содержат источник напряжения и четыре переключательных элемента, которые позволяют источнику напряжения соединяться с выводами схемы H-моста либо прямо, либо обратно смещенными. По существу схемы H-моста используются для соединения источника напряжения прямо или обратно смещенным образом. Магнитное поле, созданное градиентной катушкой магнитно-резонансной визуализации, зависит от тока, текущего через градиентную катушку. Переключением схемы H-моста между различными состояниями ток через градиентную катушку может регулироваться. Таким образом, имеется эффект управления магнитным полем, созданным градиентной катушкой.

Источник питания градиентной катушки дополнительно содержит контроллер для управления переключением схем H-моста. По существу контроллер решает, каким будет состояние каждой схемы H-моста из четырех состояний. Контроллер выполнен с возможностью принимать последовательность градиентных импульсов. Последовательность градиентных импульсов, которая используется здесь, представляет собой зависящий от времени способ действий, возбуждающий градиентную катушку магнитно-резонансной визуализации. Например, последовательность градиентных импульсов может быть заданным током, текущим через градиентные катушки, как функция времени. Подобным образом, последовательность градиентных импульсов также может быть записана в показателях магнитного поля, созданного градиентными катушками магнитно-резонансной визуализации. Контроллер дополнительно выполнен с возможностью создания плана переключения для управления переключением переключающих блоков в каждой из схем H-моста. По существу план переключения представляет собой план для управления, каким будет состояние каждой схемы H-моста из четырех состояний переключения каждой схемы H-моста как функция времени.

В некоторых вариантах выполнения контроллер может содержать принимающее средство для приема последовательности градиентных импульсов. В некоторых вариантах выполнения контроллер может содержать средство создания плана переключения для создания плана переключения для управления переключением каждой из схем H-моста.

План переключения содержит инструкции для управления выводом источника питания градиентной катушки изменением между первым состоянием переключения и вторым состоянием переключения. План переключения дополнительно содержит приведение в действие по меньшей мере одной схемы H-моста, выбранной из схем H-моста либо в третьем, либо в четвертом состоянии переключения для части плана переключения, чтобы охладить схему H-моста. Во время нормальной работы схемы H-моста переключаются между первым и вторым состояниями. Это позволяет управлять током, подаваемым в градиентные катушки источником питания градиентной катушки.

Схемы H-моста имеют два типа механизмов потерь во время работы. Первый представляет собой потери проводимости. Они представляют собой потери, подобные нормальным омическим потерям, когда ток проходит через переключательные элементы каждой из схем H-моста. Также когда переключательный элемент изменяется от одного состояния в другое, имеются дополнительные потери. Вводя схему H-моста либо в третье, либо в четвертое состояние в течение заданного количества времени, ток просто проводится через схему H-моста, которая находится в третьем или четвертом состоянии, при этом отсутствуют дополнительные потери переключения. Это является предпочтительным, так как схемы H-моста могут эффективно охлаждаться.

В другом варианте выполнения план переключения дополнительно содержит переключение схемы H-моста при измененной частоте между первым и вторым состояниями переключения. В этом варианте выполнения форма волны, которая создается схемой H-моста, изменяется. Это является предпочтительным, так как частота переключения схем H-моста может быть адаптирована к требованию формы волны. Для определенных последовательностей импульсов действующая форма волны последовательности импульса не является критической, но целостность тока является. Например, переключением схемы H-моста при измененной частоте частота может быть уменьшена для поддержания целостности тока. Это позволяет работать схеме H-моста на более низкой частоте, а также позволяет схеме H-моста охлаждаться. Это может позволять подавать дополнительный ток схемой H-моста.

Вариант выполнения, в котором план переключения дополнительно содержит переключение схемы H-моста при измененной частоте между первым и вторым состоянием переключения также может быть выполнен в качестве отдельного способа. Это означает, что этот способ может быть выполнен без приведения в действие по меньшей мере одной схемы H-моста, выбранной из схем H-моста, либо в третьем, либо в четвертом состоянии переключения для части плана переключения, чтобы охладить схему H-моста. Выполнение варианта выполнения, в котором план переключения дополнительно содержит переключение схемы H-моста при измененной частоте между первым и вторым состоянием переключения является, предпочтительным для выполнения сам по себе, так как это уменьшает потери переключения в отдельных схемах H-моста.

В другом варианте выполнения контроллер дополнительно выполнен с возможностью изменения частоты для минимизации потерь переключения в схеме H-моста и увеличения максимального среднеквадратичного тока, проводимого схемой H-моста. По существу потери переключения могут быть уменьшены уменьшением частоты, при которой схема H-моста переключается. Если контроллер способен принимать последовательность градиентных импульсов и далее преобразовывать их, он таким образом имеет тот же эффект во время магнитно-резонансной визуализации, однако с более медленной частотой переключения, при этом потери переключения будут уменьшаться. Это может позволять схемам H-моста подавать большую мощность до того, как они становятся перегретыми. В некоторых вариантах выполнения контроллер может содержать средство изменения частоты для изменения частоты для минимизации потери переключения в схеме H-моста.

Вариант выполнения, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью изменения частоты для минимизации потерь переключения в схеме H-моста и увеличения максимального среднеквадратичного тока, проводимого схемой H-моста, также может быть выполнен в качестве отдельного способа. Это означает, что этот способ может быть выполнен без приведения в действие по меньшей мере одной схемы H-моста, выбранной из схем H-моста, либо в третьем, либо в четвертом состоянии переключения для части плана переключения, чтобы охладить схему H-моста. Выполнение варианта выполнения, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью изменения частоты для минимизации потерь переключения в схеме H-моста и увеличения максимального среднеквадратичного тока, проводимого схемой H-моста, является предпочтительным для выполнения сам по себе, так как это уменьшает потери переключения в отдельных схемах H-моста.

В другом варианте выполнения контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения минимальной ширины полосы частот для последовательности градиентных импульсов. План переключения дополнительно содержит регулирование измененной частоты выше минимального порога. Минимальный порог представляет собой минимальную частоту для получения минимальной ширины полосы частот. В этом варианте выполнения минимальная ширина полосы частот представляет собой ширину полосы частот, которая необходима для того, чтобы последовательность импульса имела эквивалентный эффект на магнитных спинах. Эффект ограничения ширины полосы частот эквивалентен разложению последовательности градиентных импульсов на компоненты Фурье и далее удалению этих компонентов выше граничной частоты. Это, разумеется, влияет на форму волны и заставляет резкие переходы становиться более постепенными. Однако, если граничная частота является достаточно высокой, тогда это не будет иметь место для многих последовательностей градиентных импульсов. В некоторых вариантах выполнения контроллер может содержать средство определения ширины полосы частот для определения минимальной ширины полосы частот для последовательности градиентных импульсов.

Вариант выполнения, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью определять минимальную ширину полосы частот для последовательности градиентных импульсов, также может быть выполнен, как отдельный способ. Это означает, что этот способ может быть выполнен без приведения в действие по меньшей мере одной схемы H-моста, выбранной из схем H-моста, либо в третьем, либо в четвертом состоянии переключения для части плана переключения, чтобы охладить схему H-моста. Выполнение варианта выполнения, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью определять минимальную ширину полосы частот для последовательности градиентных импульсов, является предпочтительным для выполнения сам по себе, так как это уменьшает потери переключения в отдельных схемах H-моста.

В другом варианте выполнения последовательность импульсов задает зависящий от времени ток трапецеидальной формы. Трапецеидальная форма задает период времени, в который задается постоянный ток. Например, ток может увеличиваться и поддерживаться высоким и далее уменьшаться снова, как функция времени. Постоянный ток может быть соизмерим с этим высоким значением. План переключения дополнительно содержит уменьшение измененной частоты в этот период времени. Это является предпочтительным, так как напряжение и ток через градиентные катушки не изменяются в период времени, когда установлен постоянный ток. Этот вариант выполнения имеет преимущество в том, что измененная частота уменьшается. Это уменьшает потери переключения и позволяет охлаждать H-мосты.

Некоторые наблюдения за последовательностями импульсов градиентной катушки:

- Почти все формы волны в MR основаны на трапецоидах.

- Наиболее важное требование для большинства трапецоидов представляет собой точность и воспроизводимость градиентной области. Точная форма является менее проблемной.

- Важна форма градиентов считывания.

- На протяжении плоской части трапецоида усилитель нуждается только в подаче низкого напряжения.

- Многие наклоны имеют максимальную скорость нарастания напряжения, которая соответствует максимальному напряжению усилителя.

В этом варианте выполнения идея заключается в уменьшении потерь переключения для того, чтобы обеспечивать более высокие потери проводимости, т.е. увеличивать ток (RMS). Это может быть выполнено для некоторых частей градиентных форм волны. Это может быть осуществлено наличием усилителя с переменным режимом работы, управляемого контроллером.

Вариант выполнения, в котором последовательность импульса задает зависящий от времени ток трапецеидальной формы, также может быть выполнен, как отдельный способ. Это означает, что этот способ может быть выполнен без приведения в действие по меньшей мере одной схемы H-моста, выбранной из схем H-моста, либо в третьем, либо в четвертом состоянии переключения для части плана переключения, чтобы охладить схему H-моста. Осуществление варианта выполнения, в котором последовательность импульса задает зависящий от времени ток трапецеидальной формы, является предпочтительным для выполнения сам по себе, так как это уменьшает потери переключения в отдельных схемах H-моста.

В другом варианте выполнения план переключения дополнительно содержит фиксирование схемы H-моста в первом или втором состоянии переключения в течение периода времени. Схемы H-моста, в настоящее время используемые в уровне техники, переключаются между первым и вторым состояниями. Обычно задается рабочий цикл. Этот рабочий цикл имеет некоторый минимум или максимум. По сравнению с этим вариантом выполнения особая схема H-моста фиксируется в первом или втором состоянии переключения в течение периода времени. Схема H-моста далее может подавать напряжение постоянно и не иметь потерь переключения. Это также значит, что схемы H-моста способны подавать больший диапазон напряжений. Причина состоит в том, что участок напряжения пропускается за счет минимального или максимального рабочего цикла схем H-моста в текущем состоянии уровня техники.

План переключения дополнительно содержит установку от одной до всех, но одной из схем H-моста либо в первом или втором состоянии переключения в течение фиксированного периода времени. Оставшиеся схемы H-моста могут быть переключены при измененной частоте. План переключения дополнительно содержит переключение схемы H-моста при измененной частоте между первым и вторым состоянием переключения. Фиксированный период времени больше периода измененной частоты. Этот вариант выполнения имеет преимущество в обеспечении большего диапазона напряжения, чем при переключении всех схем H-моста. Это происходит за счет ранее отмеченного максимального и/или минимального рабочего цикла.

Вариант выполнения, в котором план переключения дополнительно содержит фиксирование схемы H-моста в первом или втором состоянии переключения в течение периода времени, также может быть выполнен, как отдельный способ. Это означает, что этот способ может быть выполнен без приведения в действие по меньшей мере одной схемы H-моста, выбранной из схем H-моста, либо в третьем, либо в четвертом состоянии переключения для части плана переключения, чтобы охладить схему H-моста. Выполнение варианта выполнения, в котором план переключения дополнительно содержит фиксирование схемы H-моста в первом или втором состоянии переключения в течение периода времени, является предпочтительным для выполнения сам по себе, так как это уменьшает потери переключения в отдельных схемах H-моста.

В другом варианте выполнения первый, второй, третий и четвертый блоки переключения представляют собой блоки переключения IGBT.

В другом варианте выполнения каждый H-мост содержит источник напряжения. Каждый H-мост также содержит первый блок переключения, второй блок переключения, третий блок переключения и четвертый блок переключения. Могут быть использованы либо твердотельные, либо механические блоки переключения. Однако обычно используются твердотельные или основанные на транзисторах блоки переключения. Когда H-мост находится в первом состоянии переключения первый и четвертый блоки переключения замкнуты, а второй и третий блоки переключения разомкнуты. Когда H-мост находится во втором состоянии переключения второй и третий блоки переключения замкнуты, а второй и третий блоки переключения разомкнуты. Когда схема H-моста находится в третьем состоянии переключения, третий и четвертый блоки переключения разомкнуты, а первый и второй блоки переключения замкнуты. Когда схема H-моста находится в четвертом состоянии переключения, третий и четвертый блоки переключения замкнуты, а первый и второй блоки переключения разомкнуты.

В другом варианте выполнения каждая из схем H-моста имеет первый и второй выводы. Каждый блок переключения имеет первое соединение и второе соединение. Первое соединение H-моста первого блока переключения соединено с первым выводом схемы H-моста. Второе соединение первого блока переключения соединено с первым соединением второго блока переключения. Второе соединение второго блок переключения соединено со вторым выводом схемы H-моста. Первое соединение третьего блока переключения соединено с первым выводом схемы H-моста. Второе соединение третьего блока переключения соединено с первым соединением четвертого блока переключения. Второе соединение четвертого блока переключения соединено со вторым выводом. Каждый источник напряжения содержит первый вывод напряжения и второй вывод напряжения. Первый вывод напряжения соединен со вторым соединением первого блока переключения. Второй вывод напряжения соединен со вторым выводом третьего блока переключения.

В другом аспекте изобретение обеспечивает способ работы градиентной катушки для системы магнитно-резонансной визуализации. Источник питания градиентной катушки содержит по меньшей мере две схемы H-моста. Схемы H-моста соединены последовательно. Каждая схема H-моста подает напряжение первой полярности, находясь в первом состоянии переключения, и каждая схема H-моста подает напряжение второй полярности, когда H-мост находится во втором состоянии переключения. Каждая схема H-моста не подает напряжение, находясь в третьем состоянии переключения. Каждая схема H-моста не подает напряжение, находясь в четвертом состоянии переключения. Способ содержит этап, на котором принимают последовательность градиентных импульсов.

Способ дополнительно содержит этап, на котором создают план переключения для управления переключением блоками переключения в каждой из схем H-моста. План переключения содержит управление выводом напряжения источника питания градиентной катушки посредством изменения между первым состоянием переключения и вторым состоянием переключения. План переключения дополнительно содержит приведение в действие по меньшей мере одной схемы H-моста, выбранной из схем H-моста, либо в третьем, либо в четвертом состоянии переключения для части плана переключения, чтобы охладить схемы H-моста. Способ дополнительно содержит этап, на котором реализуют план переключения. Преимущества этого обсуждались ранее.

В другом варианте выполнения план переключения дополнительно содержит переключение схемы H-моста при измененной частоте между первым и вторым состоянием переключения.

В другом аспекте изобретение обеспечивает компьютерный программный продукт, содержащий выполняемые машиной инструкции для выполнения процессором блока управления источника питания градиентной катушки для системы магнитно-резонансной визуализации. Компьютерный программный продукт может, например, быть инструкциями, хранящимися на машиночитаемом носителе данных. Источник питания градиентной катушки содержит по меньшей мере две схемы H-моста. Схемы H-моста соединены последовательно. Каждая схема H-моста подает напряжение первой полярности, находясь в первом состоянии переключения, и схема H-моста подает напряжение второй полярности, когда H-мост находится во втором состоянии переключения. Каждая схема H-моста не подает напряжение, находясь в третьем состоянии переключения. Каждая схема H-моста не подает напряжение, находясь в четвертом состоянии переключения. Все же следует отметить, что в третьем и четвертом состояниях переключения схема H-моста способна проводить ток. Это означает, что третье и четвертое состояния переключения не разомкнуты. Выполняемые машиной инструкции заставляют процессор выполнять этап приема последовательности градиентных импульсов.

Выполняемые машиной инструкции дополнительно заставляют процессор выполнять этап создания плана переключения для управления переключением блоков переключения в каждой из схем H-моста. План переключения содержит управление выводом напряжения источника питания градиентной катушки посредством изменения между первым состоянием переключения и вторым состоянием переключения. План переключения дополнительно содержит приведение в действие по меньшей мере одной схемы H-моста, выбранной из схем H-моста, либо в третьем, либо в четвертом состоянии переключения для части плана переключения, чтобы охладить схему H-моста. Выполняемые машиной инструкции дополнительно заставляют процессор выполнять этап реализации плана переключения. Преимущества этого обсуждались ранее.

В другом аспекте изобретение обеспечивает систему магнитно-резонансной визуализации. Система магнитно-резонансной визуализации содержит магнит магнитно-резонансной визуализации. Магнит магнитно-резонансной визуализации используется для выравнивания спинов поляризуемых атомных ядер в пределах зоны визуализации магнита. Система магнитно-резонансной визуализации дополнительно содержит радиочастотную систему для получения магнитно-резонансных данных. Радиочастотная система выполнена с возможностью соединения с радиочастотной антенной. В некоторых вариантах выполнения радиочастотная система может содержать средство соединения радиочастотной антенны для соединения с радиочастотной антенной. Радиочастотная система использует радиочастотные передачи для управления ориентацией магнитных спинов в пределах зоны визуализации. Радиочастотная система также измеряет радиоизлучения теми же ядрами, что и средства получения магнитно-резонансных данных. Система магнитно-резонансной визуализации дополнительно содержит источник питания градиентной катушки согласно варианту выполнения изобретения. Источник питания градиентной катушки магнитного поля выполнен с возможностью подавать ток в градиентную катушку магнитного поля. Система магнитно-резонансной визуализации дополнительно содержит градиентную катушку магнитного поля. Система магнитно-резонансной визуализации дополнительно содержит компьютерную систему, выполненную с возможностью создания изображений из магнитно-резонансных данных и для управления работой системы магнитно-резонансной визуализации. Компьютерная система выполнена с возможностью создания магнитно-резонансного изображения объекта, использующего магнитно-резонансные данные.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее, предпочтительные варианты выполнения изобретения будут описаны исключительно путем примера и со ссылкой на чертежи, среди которых:

Фиг. 1 показывает схему соединений источника питания градиентной катушки;

Фиг. 2 показывает схему соединений схем H-моста в разных состояниях переключения;

Фиг. 3 показывает график ширины импульсов в зависимости от выходного сигнала напряжения схемы H-моста;

Фиг. 4 показывает схему, которая иллюстрирует, как максимальное напряжение может быть увеличено удержанием одного или более H-мостов в первом или втором состоянии;

Фиг. 5 иллюстрирует преимущество работы H-мостов при более низкой частоте переключения;

Фиг. 6 показывает блок-схему, которая иллюстрирует способ согласно варианту выполнения изобретения;

Фиг. 7 показывает блок-схему, которая иллюстрирует дополнительный способ согласно варианту выполнения изобретения; и

Фиг. 8 показывает систему магнитно-резонансной визуализации согласно варианту выполнения изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Одинаково обозначенные элементы в этих фигурах являются либо эквивалентными элементами, либо выполняют одинаковую функцию. Элементы, которые обсуждались ранее, нет необходимости обсуждать в последних фигурах, если их функция эквивалентна.

Фиг. 1 показывает схему соединений источника 100 питания градиентной катушки согласно варианту выполнения изобретения. В варианте выполнения, показанном на Фиг. 1, схема для выполнения управления схемами H-моста не показана. Подобным образом показан только один источник напряжения. Для системы магнитно-резонансной визуализации обычно будет представлен один источник напряжения для трех различных ортогональных направлений. Источник питания градиентной катушки показан как имеющий два вывода или соединения 102 с градиентной катушкой. Между соединениями с градиентной катушкой 102 имеется три схемы 104, 106, 108 H-моста. Здесь представлена первая схема 104 H-моста, вторая схема 106 H-моста и третья схема 108 H-моста. Каждая из схем 104, 106, 108 H-моста имеет первый вывод 110, 114 118 и второй вывод 112, 116 120. Три схемы 104, 106, 108 H-моста показаны соединенными последовательно. Первый вывод 110 первой схемы H-моста соединен с одним из соединений 102 с градиентной катушкой. Второй вывод 112 первой схемы H-моста соединен с первым выводом 114 второй схемы H-моста. Второй вывод 116 второй схемы H-моста соединен с первым выводом 118 третьей схемы H-моста. Второй вывод 120 третьей схемы H-моста соединен с другим соединением 102 с градиентной катушкой.

Компоненты первой схемы 104 H-моста обозначены. Первая схема 104 H-моста содержит источник 122 напряжения, первый блок 124 переключения, второй блок 126 переключения, третий блок 128 переключения и четвертый блок 130 переключения. Источник 122 напряжения и каждый из блоков 124, 126, 128, 130 переключения имеет первое и второе соединения. Первое соединение 132 первого блока переключения соединено с первым выводом 110 первой схемы 104 H-моста. Второе соединение 134 первого блока 124 переключения с