[发明专利]用于向梯度放大器供电的系统和方法

说明书

提供了一种用于向梯度放大器供应电力的方法，所述梯度放大器驱动用于磁共振成像系统的梯度线圈。所述方法包括至少部分地基于梯度线圈模型来预测驱动梯度线圈进行扫描所需的梯度电压。所述方法进一步包括至少部分地基于所预测的梯度电压来计算电源的电压设定点。所述方法进一步包括至少部分地基于所计算的电压设定点经由电源向梯度放大器提供电力。梯度线圈模型至少部分地基于在扫描之前采集的历史数据。

相关申请案的交叉引用

本申请主张于2016年5月24日递交的美国专利申请15/163193的优先权，该专利以引用方式全文并入本文中。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及超导磁体，并且更具体来说，涉及一种用于向梯度放大器供电的系统和方法。

背景技术

磁共振成像(“MRI”)是一种被广泛接受和可商购获得的技术，用于获得表示具有对核磁共振(“NMR”)敏感的大量原子核群体的物体的内部结构的数字化视觉图像。“、许多MRI系统使用超导磁体来在待成像物体中的原子核上施加强主磁场。在特征NMR(拉莫尔)频率下，原子核被射频(“RF”)信号激发。通过在空间上干扰物体周围的局部磁场和在受激质子放松回其较低能量正常状态时分析来自原子核的所得RF回应，产生和显示这些原子核回应的映射或图像作为其空间位置的函数。原子核回应的图像提供了物体内部结构的非侵入性视图。

许多MRI利用梯度放大器来驱动梯度线圈，所述梯度线圈产生磁场梯度，以用于对嵌入在RF回应内的采集信号进行空间编码。在这种MRI中，梯度放大器通常通过切换电子拓扑来调制功率输入电压而产生梯度信号/波形。碰巧的是，许多梯度放大器在它们的拓扑中利用开关装置，在此也称为“开关”，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)和/或绝缘栅双极晶体管(“IGBT”)。然而，这种开关常常经历两种类型的功率损耗，即传导损耗和开关损耗。当开关处于闭合状态时发生传导损耗，所述闭合状态为例如电流流过开关的物理状态，与断开状态相反，所述断开状态为例如电流无法流过开关的物理状态。开关损耗在开关改变物理状态，例如从闭合到断开和/或从断开到闭合，所花费的时间量期间发生。在许多梯度放大器中，梯度放大器在给定时间段内损耗的总电功率量可以通过对梯度放大器所利用的开关的传导损耗和开关损耗求和来估算。

因此，为了适当地驱动梯度线圈，许多梯度放大器需要的功率供应大于在没有传导和开关损耗的情况下所需的功率供应。然而，增加的供应功率大小增加了MRI的操作成本，并且增加了梯度放大器产生的热量。

因此，需要一种改进的用于向梯度放大器供应电力的系统和方法，从而减小所供应功率的大小。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于向梯度放大器供应电力的方法，所述梯度放大器驱动用于磁共振成像系统的梯度线圈。所述方法包括至少部分地基于梯度线圈模型来预测驱动梯度线圈进行扫描所需的梯度电压。所述方法进一步包括至少部分地基于所预测的梯度电压来计算电源的电压设定点。所述方法进一步包括至少部分地基于所计算的电压设定点经由电源向梯度放大器提供电力。梯度线圈模型至少部分地基于在扫描之前采集的历史数据。

在另一个实施例中，提供了一种用于磁共振成像系统的梯度驱动器。所述梯度驱动器包括梯度放大器和控制器。梯度放大器被配置为驱动磁共振成像系统中的梯度线圈。控制器被配置为与至少部分地基于电压设定点向梯度放大器提供电力的电源进行电子通信，并且至少部分地基于驱动梯度线圈进行扫描所需的梯度电压来计算电压设定点。控制器进一步被配置为至少部分地基于从历史数据导出的梯度线圈模型来预测梯度电压。