磁共振裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁共振裝置，其具有計(jì)算裝置，該計(jì)算裝置被構(gòu)造為在至少一個(gè)控制通道上分別輸出從值序列中生成的控制信號(hào)以用于分別控制磁共振裝置的至少一個(gè)部件。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于磁共振裝置中的控制和測(cè)量任務(wù)使用復(fù)雜的控制裝置，其包括用于提供用戶接口和用于數(shù)據(jù)管理以及用于執(zhí)行離線計(jì)算運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)又控制多個(gè)其它智能計(jì)算單元，這些計(jì)算單元包括處理器、FPGA或ASIC并且在硬實(shí)時(shí)中執(zhí)行特定于應(yīng)用的計(jì)算。這些其它智能計(jì)算裝置被構(gòu)造為PC插入卡或者單獨(dú)的模塊。
[0003]這些其它智能計(jì)算裝置尤其用于時(shí)間合適地控制梯度電流和提供頻率特定的合成器和頻率特定的振蕩器以用于生成激勵(lì)脈沖。其它計(jì)算裝置還包括用于處理模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)流，尤其用于處理磁共振信號(hào)的處理器。
[0004]為了控制梯度電流，尤其計(jì)算諸如數(shù)字渦流補(bǔ)償?shù)幕谔荻鹊难a(bǔ)償方法的和用于延遲梯度的特定于軸的補(bǔ)償?shù)挠糜趚、y和z軸的梯度支持點(diǎn)(GradientenstUtzstellen)。測(cè)量值的ADC數(shù)據(jù)流的處理包括大量計(jì)算量大的任務(wù)，尤其是在使用NC0 (數(shù)字控制的振蕩器)輸出信號(hào)的條件下的測(cè)量數(shù)據(jù)的頻率轉(zhuǎn)換、濾波和減小測(cè)量數(shù)據(jù)的采樣率，按照測(cè)量通道分類(lèi)ADC數(shù)據(jù)和將ADC數(shù)據(jù)提供至計(jì)算機(jī)。
[0005]具有各個(gè)任務(wù)的高計(jì)算要求的硬實(shí)時(shí)的要求的組合，S卩，要求其它計(jì)算裝置的、低于半采樣間隔(優(yōu)選為了產(chǎn)生無(wú)失真的信號(hào)而顯著低于半采樣間隔)的反應(yīng)時(shí)間，需要大計(jì)算量的和由此非常昂貴的其它計(jì)算裝置。基于實(shí)時(shí)要求，對(duì)于這些任務(wù)不能使用經(jīng)典的可編程計(jì)算機(jī)，因?yàn)榧词乖谑褂脤?shí)時(shí)操作系統(tǒng)時(shí)也達(dá)不到所要求的硬實(shí)時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種磁共振裝置，在該磁共振裝置中降低控制部件的復(fù)雜度和由此還降低制造成本。
[0007]上述技術(shù)問(wèn)題根據(jù)本發(fā)明通過(guò)開(kāi)頭提及類(lèi)型的磁共振裝置來(lái)解決，其中，磁共振裝置包括緩沖裝置，其包括至少一個(gè)讀取控制裝置以及對(duì)于每個(gè)控制通道包括控制緩沖存儲(chǔ)器，其中在計(jì)算裝置上運(yùn)行的軟件被構(gòu)造為，根據(jù)預(yù)先給定的參數(shù)確定值，并且將其寫(xiě)入控制緩沖存儲(chǔ)器，并且其中讀取控制裝置被構(gòu)造為，以從與計(jì)算裝置無(wú)關(guān)地預(yù)先給定的時(shí)鐘中導(dǎo)出的讀時(shí)鐘從控制緩沖存儲(chǔ)器讀取值，并且將其輸出至相應(yīng)的部件，其中對(duì)于控制緩沖存儲(chǔ)器中的每個(gè)而言讀取的順序相應(yīng)于寫(xiě)入的順序。
[0008]根據(jù)本發(fā)明提出了，通過(guò)在可編程的計(jì)算裝置、即常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件替代滿足硬實(shí)時(shí)控制和測(cè)量任務(wù)的通常使用的其它智能計(jì)算裝置的至少一部分。在計(jì)算裝置上可以運(yùn)行有實(shí)時(shí)能力或沒(méi)有實(shí)時(shí)能力的運(yùn)行系統(tǒng)。在此已知的是，市場(chǎng)上常見(jiàn)的PC和服務(wù)器具有越來(lái)越多的處理器和/或每個(gè)處理器具有越來(lái)越多的計(jì)算核心并且各個(gè)計(jì)算核心越來(lái)越有效率。由此，現(xiàn)代計(jì)算裝置的計(jì)算功率足以在很大程度上通過(guò)在計(jì)算裝置上運(yùn)行的軟件執(zhí)行磁共振裝置中的控制和測(cè)量任務(wù)。在此成問(wèn)題的是，即使有實(shí)時(shí)能力的運(yùn)行系統(tǒng)在對(duì)于運(yùn)行磁共振裝置所需的時(shí)間標(biāo)度上也不允許硬實(shí)時(shí)，尤其不允許以采樣間隔的小的改變實(shí)現(xiàn)采樣精確地輸出或采集數(shù)據(jù)。如果例如計(jì)算激勵(lì)脈沖并且時(shí)間上延遲地輸出激勵(lì)脈沖的各個(gè)支持點(diǎn)，則激勵(lì)脈沖的頻譜將失真。因此沒(méi)有激勵(lì)檢查對(duì)象的正確區(qū)域，這導(dǎo)致不可用的或者至少定性地明顯變差的測(cè)量。
[0009]該問(wèn)題根據(jù)本發(fā)明通過(guò)如下解決，S卩，設(shè)置一種緩沖裝置，其對(duì)于每個(gè)控制通道包括控制緩沖存儲(chǔ)器?？刂仆ǖ老鄳?yīng)于信息通道，通過(guò)其將控制信號(hào)傳輸至部件，即例如信號(hào)導(dǎo)線或者數(shù)字總線?？刂凭彌_存儲(chǔ)器是先進(jìn)先出(FIFO)緩沖器。隨著讀時(shí)鐘的每個(gè)時(shí)鐘，通過(guò)讀取控制裝置分別從控制緩沖存儲(chǔ)器中讀取值并且將其輸出至相應(yīng)的部件。由此，按照預(yù)先給定的時(shí)間順序，即以讀時(shí)鐘，將存儲(chǔ)在控制緩沖器中的值相繼輸出，以便生成控制信號(hào)。控制信號(hào)由此首先由具有預(yù)先給定的時(shí)鐘的各個(gè)數(shù)字的值的序列構(gòu)成。根據(jù)待控制的部件的類(lèi)型，在此可以進(jìn)行隨后的數(shù)模轉(zhuǎn)換。
[0010]進(jìn)行值的預(yù)先給定，方法是，軟件根據(jù)預(yù)先給定的參數(shù)計(jì)算值，并且將其寫(xiě)入控制緩沖存儲(chǔ)器。預(yù)先給定的參數(shù)在此通過(guò)用戶預(yù)先給定，對(duì)于特定的檢查方法存儲(chǔ)在預(yù)先給定的參數(shù)文件中，預(yù)先給定為軟件的部分，等等。
[0011]通過(guò)使用緩沖裝置實(shí)現(xiàn)了，用于計(jì)算裝置的實(shí)時(shí)要求還相應(yīng)于軟實(shí)時(shí)，也就是系統(tǒng)僅需在該時(shí)間單元中實(shí)時(shí)提供作為控制信號(hào)待輸出的值。如所闡述的，現(xiàn)代的計(jì)算裝置已經(jīng)快至足以保證這一點(diǎn)。計(jì)算裝置由此還僅需保證緩沖器的足夠的填充率，并且讀時(shí)鐘提供了精確的時(shí)間控制。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)高測(cè)量質(zhì)量，磁共振裝置中的控制和測(cè)量過(guò)程的時(shí)鐘必須高度精確。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明使用計(jì)算與裝置無(wú)關(guān)地預(yù)先給定的時(shí)鐘。該時(shí)鐘例如可以通過(guò)振蕩晶體預(yù)先給出，其被保持在定義的溫度上。與計(jì)算裝置無(wú)關(guān)地預(yù)先給定的時(shí)鐘例如可以提供10MHz信號(hào)，也就是具有100ns間隔的時(shí)鐘。提供用于生成具有這樣高的頻率的控制信號(hào)的值將對(duì)計(jì)算裝置提出很高的要求，并且該要求對(duì)于常見(jiàn)的測(cè)量方法不是必須的。例如可以將具有ΙΟΟΚΗζ頻率，也就是10 μ s的周期長(zhǎng)度的時(shí)鐘用作讀時(shí)鐘。讀時(shí)鐘的導(dǎo)出例如可以通過(guò)使用數(shù)字計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行，其中分頻系數(shù)尤其是可編程的。
[0013]作為控制緩沖存儲(chǔ)器可以使用用于控制梯度、用于輸出射頻脈沖、用于激勵(lì)檢查對(duì)象的區(qū)域或用于提供其他控制信號(hào)、尤其是數(shù)字開(kāi)關(guān)信號(hào)的控制緩沖存儲(chǔ)器。在此，可以對(duì)于X、y和ζ梯度提供三個(gè)單獨(dú)的控制緩沖存儲(chǔ)器，然而還可以使用共同的控制緩沖存儲(chǔ)器，從中在讀時(shí)鐘的每個(gè)周期中讀取三個(gè)值，其被饋送至相應(yīng)的梯度線圈。
[0014]可以直接將控制信號(hào)饋送至部件，S卩，可以直接將從控制緩沖存儲(chǔ)器中讀取的數(shù)字的值饋送至該部件，然而間接饋送也是可能的。尤其，可以通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和/或放大器將至少一個(gè)控制信號(hào)中的至少一個(gè)輸出至相應(yīng)的部件。
[0015]在磁共振裝置中可能的是，與緩沖裝置間隔地進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。尤其，數(shù)模轉(zhuǎn)換可以通過(guò)與放大器關(guān)聯(lián)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)進(jìn)行。在許多應(yīng)用情況中有利的是，在讀取控制裝置與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置電隔離和/或?qū)崿F(xiàn)不被磁共振裝置的磁場(chǎng)干擾的傳輸。因此可以在讀取控制裝置與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間連接傳輸裝置，其被構(gòu)造為光學(xué)地傳輸控制信號(hào)。傳輸裝置可以包括兩個(gè)電光學(xué)轉(zhuǎn)換器和傳輸路徑，例如一個(gè)或多個(gè)光纖。在此，可以將讀取控制裝置側(cè)的電光學(xué)轉(zhuǎn)換器構(gòu)造為緩沖裝置的組件。
[0016]補(bǔ)充地或替換地可能的是，傳輸裝置被構(gòu)造為將數(shù)據(jù)流串行化或者并行化。例如，可以將高頻地通過(guò)讀取控制裝置提供的數(shù)據(jù)流分配到多個(gè)傳輸線路，并且將其在數(shù)模轉(zhuǎn)換器側(cè)又聚集。另一方面可能的是，將通過(guò)讀取控制裝置和/或其它讀取控制裝置并行地提供的多個(gè)控制信號(hào)和/或控制信號(hào)的多個(gè)比特通過(guò)傳輸裝置串行化，串行地傳輸并且在數(shù)模轉(zhuǎn)換器側(cè)又分離。通過(guò)傳輸裝置進(jìn)行的傳輸可以以任意的有實(shí)時(shí)能力的協(xié)議進(jìn)行，其不延遲傳輸?shù)男盘?hào)或者將其延遲一個(gè)定義的時(shí)間?？刂菩盘?hào)在此可以不被改變地傳輸，然而還可能的是，附加地設(shè)置校驗(yàn)和或其它錯(cuò)誤校正機(jī)制。
[0017]有利地，在根據(jù)本發(fā)明的磁共振裝置中，不僅通過(guò)由計(jì)算裝置運(yùn)行的軟件至少部分地、優(yōu)選完全地執(zhí)行對(duì)于控制任務(wù)的計(jì)算。該軟件還實(shí)施至少部分的測(cè)量數(shù)據(jù)處理，該測(cè)量數(shù)據(jù)處理在常規(guī)的磁共振裝置中通過(guò)單獨(dú)的計(jì)算裝置、例如FPGA實(shí)施。然而，對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)采集和第一處理步驟，在磁共振裝置中典型地同樣也需要硬實(shí)時(shí)。為了可以在軟件中執(zhí)行這些步驟，可能的是，磁共振裝置包括至少一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中緩沖裝置包括至少一個(gè)測(cè)量緩沖存儲(chǔ)器和至少一個(gè)寫(xiě)控制裝置，其被構(gòu)造為，以從與計(jì)算裝置無(wú)關(guān)地預(yù)先給定的時(shí)鐘中導(dǎo)出的寫(xiě)時(shí)鐘，將通過(guò)至少一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入到至少一個(gè)測(cè)量緩沖存儲(chǔ)器中的至少一個(gè)中，其中軟件被構(gòu)造為，從測(cè)量緩沖存儲(chǔ)器中讀取測(cè)量值。尤其，可以給每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別配備測(cè)量緩沖存儲(chǔ)器，寫(xiě)控制裝