磁共振成像系統(tǒng)及其操作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振成像系統(tǒng)，特別涉及一種應用于磁共振成像系統(tǒng)并與該磁共振成像系統(tǒng)兼容的無磁開關電源，磁共振成像系統(tǒng)及其操作方法。
【背景技術】
[0002]磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)系統(tǒng)主要包括主磁體、梯度放大器、梯度線圈組件、射頻發(fā)射鏈模塊及射頻接收鏈模塊等。一般來說，射頻發(fā)射鏈模塊可以包括射頻放大器等部件。射頻接收鏈模塊可以包括前置放大器等部件?，F(xiàn)有的磁共振成像系統(tǒng)存在如下缺點。
[0003]首先，射頻發(fā)射鏈模塊及射頻接收鏈模塊設置于磁共振成像系統(tǒng)的掃描室(scanroom)內(nèi)，用于給射頻發(fā)射鏈模塊及射頻接收鏈模塊供電的開關電源設置于MRI系統(tǒng)的設備室(equipment room)內(nèi)。為了實現(xiàn)對射頻發(fā)射鏈模塊及射頻接收鏈模塊的供電,需要使用較多的電纜連接設備室內(nèi)的開關電源與掃描室內(nèi)的射頻發(fā)射鏈模塊及射頻接收鏈模塊，上述較多的電纜會導致MRI系統(tǒng)的安裝較為復雜，而且增加了 MRI系統(tǒng)的成本。
[0004]其次，上述開關電源通常采用電能轉(zhuǎn)換裝置來實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換，然而上述電能轉(zhuǎn)換裝置中使用的鐵磁體物質(zhì)不適合在掃描室的強磁場環(huán)境中工作，因為在掃描室的強磁場環(huán)境中，上述鐵磁體物質(zhì)將會出現(xiàn)磁飽和，進而失去磁性，因此影響了上述電能轉(zhuǎn)換裝置的正常工作。
[0005]再次，上述開關電源中的電能轉(zhuǎn)換裝置通常由半導體開關(例如IGBT等)組成，該半導體開關通常工作于脈沖寬度調(diào)制(power width modulat1n, PffM)等模式,導致產(chǎn)生較強的開關噪音，該較強的開關噪音會產(chǎn)生偽影，因而降低了 MRI系統(tǒng)的成像品質(zhì)。
[0006]此外，利用傅立葉變換的快速掃描成像(sweep imaging with Fouriertransformat1n, swift)為新近引進的MRI技術,其可以實現(xiàn)快速的成像。然而,將swift技術應用于臨床掃描器是一個挑戰(zhàn)。其原因是，swift技術需要上述開關電源的開關速度非常快。然而，現(xiàn)有開關電源的開關速度難以達到上述要求。
[0007]因此，有必要提供一種新的無磁開關電源，以解決以上問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]現(xiàn)在歸納本發(fā)明的一個或多個方面以便于本發(fā)明的基本理解，其中該歸納并不是本發(fā)明的擴展性縱覽，且并非旨在標識本發(fā)明的某些要素，也并非旨在劃出其范圍。相反，該歸納的主要目的是在下文呈現(xiàn)更詳細的描述之前用簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念。
[0009]本發(fā)明的一個方面，在于提供一種磁共振成像系統(tǒng)，該磁共振成像系統(tǒng)包括:
[0010]射頻發(fā)射鏈模塊，其包括用于提供射頻脈沖的射頻放大器；
[0011]射頻接收鏈模塊；
[0012]射頻線圈組件，用于根據(jù)該射頻脈沖發(fā)射射頻信號；
[0013]以及無磁開關電源，設置于該磁共振成像系統(tǒng)的掃描室內(nèi)并用于給該射頻發(fā)射鏈模塊和射頻接收鏈模塊中的至少一者供電；
[0014]其中，該無磁開關電源用于在該射頻脈沖的第一電平周期內(nèi)產(chǎn)生大致為零的電磁干擾。
[0015]較佳地，在上述磁共振成像系統(tǒng)中，該無磁開關電源中的電子開關以軟開關模式開通或關斷。
[0016]較佳地，上述磁共振成像系統(tǒng)還包括線性電壓調(diào)節(jié)器，該線性電壓調(diào)節(jié)器用于對該能量儲存模塊提供給射頻發(fā)射鏈模塊或射頻接收鏈模塊的供電電壓中的波動進行調(diào)節(jié)。
[0017]較佳地，上述磁共振成像系統(tǒng)還包括線性電壓調(diào)節(jié)器，該線性電壓調(diào)節(jié)器用于對無磁開關電源提供給射頻接收鏈模塊的供電電壓中的波動進行調(diào)節(jié)。
[0018]較佳地，上述磁共振成像系統(tǒng)還包括能量儲存模塊，該能量儲存模塊電性耦合于無磁開關電源與射頻發(fā)射鏈模塊之間或者無磁開關電源與射頻接收鏈模塊之間；該能量儲存模塊用于提供射頻發(fā)射鏈模塊或射頻接收鏈模塊所需的峰值功率；該無磁開關電源用于提供射頻發(fā)射鏈模塊或射頻接收鏈模塊所需的均值功率。
[0019]較佳地,在上述磁共振成像系統(tǒng)中，該無磁開關電源包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端、電子開關、硅、碳化硅或氮化鎵肖特基二極管、電感及電容，該電子開關的第一導電端與第一輸入端電連接，該電子開關的第二導電端與硅、碳化硅或氮化鎵肖特基二極管的陰極電連接，該硅、碳化硅或氮化鎵肖特基二極管的陽極與第二輸入端電連接；該電感的兩端分別與電子開關的第二導電端及第一輸出端電連接，該電容的兩端分別與第一輸出端及第二輸出端電連接。
[0020]本發(fā)明的另一個方面，在于提供一種操作磁共振成像系統(tǒng)的方法，該方法包括:[0021 ] 控制射頻發(fā)射鏈模塊中的射頻放大器產(chǎn)生射頻脈沖；
[0022]利用射頻脈沖來激勵射頻線圈組件以發(fā)射射頻信號；
[0023]將無磁開關電源設置于該磁共振成像系統(tǒng)的掃描室內(nèi)并利用該無磁開關電源給射頻發(fā)射鏈模塊和射頻接收鏈模塊中的至少一者供電；
[0024]以及控制該無磁開關電源在射頻脈沖的第一電平周期內(nèi)產(chǎn)生大致為零的電磁干擾。
[0025]較佳地，上述操作磁共振成像系統(tǒng)的方法還包括:將能量儲存模塊電性耦合于無磁開關電源與射頻發(fā)射鏈模塊之間或者無磁開關電源與射頻接收鏈模塊之間；
[0026]控制能量儲存模塊提供射頻發(fā)射鏈模塊或射頻接收鏈模塊所需的峰值功率；
[0027]控制無磁開關電源提供射頻發(fā)射鏈模塊或射頻接收鏈模塊所需的均值功率。
[0028]本發(fā)明的另一個方面，在于提供一種磁共振成像系統(tǒng)，該磁共振成像系統(tǒng)包括:
[0029]具有多個第一電源端口的射頻發(fā)射鏈模塊，其包括用于提供射頻脈沖的射頻放大器；
[0030]具有多個第二電源端口的射頻接收鏈模塊；
[0031]射頻線圈組件，用于根據(jù)該射頻脈沖發(fā)射射頻信號；
[0032]以及多個無磁開關電源，設置于該磁共振成像系統(tǒng)的掃描室內(nèi)；該多個無磁開關電源用于分別輸出多個第一供電電壓至該多個第一電源端口或者分別輸出多個第二供電電壓至該多個第二電源端口；
[0033]其中，每個無磁開關電源用于在該射頻脈沖的第一電平周期內(nèi)產(chǎn)生大致為零的電磁干擾。
[0034]較佳地，在上述磁共振成像系統(tǒng)中，每個無磁開關電源中的電子開關還用于在該射頻脈沖由第一電平變?yōu)榈诙娖交蛘哂傻诙娖阶優(yōu)榈谝浑娖降霓D(zhuǎn)換周期內(nèi)被啟用。
[0035]較佳地，在上述磁共振成像系統(tǒng)中，每個無磁開關電源中的電子開關在相鄰或不相鄰的兩個第二電平周期內(nèi)分別進行在同一個開關周期內(nèi)的開通和關斷。
[0036]較佳地，在上述磁共振成像系統(tǒng)中，每個無磁開關電源中的電子開關每隔η個第二電平周期進行開通或者關斷；其中，η為奇數(shù)或者偶數(shù)，η大于或等于2。
[0037]較佳地，在上述磁共振成像系統(tǒng)中，每個無磁開關電源中的電子開關以軟開關模式開通或關斷。
[0038]本發(fā)明提供的磁共振成像系統(tǒng)及其操作方法，首先，由于無磁開關電源設置于掃描室內(nèi)，因此節(jié)省了現(xiàn)有技術中設備室與掃描室之間的較多的供電電纜，降低MRI系統(tǒng)的成本，同時使得MRI系統(tǒng)的安裝較為簡單。其次，上述無磁開關電源為非磁的開關電源，其不受掃描室中強磁場的干擾。再次，由于無磁開關電源在射頻接收期間產(chǎn)生大致為零的電磁干擾，因此相對于現(xiàn)有技術，提高了 MRI系統(tǒng)的成像品質(zhì)。
【附圖說明】
[0039]通過結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0040]圖1為一種實施方式的磁共振成像系統(tǒng)的模塊示意圖。
[0041]圖2為一種實施方式的無磁開關電源給射頻發(fā)射鏈模塊及射頻接收鏈模塊供電的示意圖。
[0042]圖3為另一種實施方式的無磁開關電源給射頻發(fā)射鏈模塊及射頻接收鏈模塊供電的示意圖。
[0043]圖4為一種實施方式的無磁開關電源的電路圖。
[0044]圖5為無磁開關電源中的寄生電容及寄生電感的示意圖。
[0045]圖6為另一種實施方式的無磁開關電源的電路圖。
[0046]圖7為第一種實施方式的無磁開關電源給射頻發(fā)射鏈模塊供電的示意圖。
[0047]圖8為第一種實施方式的無磁開關電源給射頻接收鏈模塊供電的示意圖。
[0048]圖9為描述柵極驅(qū)動信號與射頻脈沖之間的關系的一種實施方式的波形圖。
[0049]圖10為描述柵極驅(qū)動信號與射頻脈沖之間的關系的另一種實施方式的波形圖。
[0050]圖11為圖7或圖8所示無磁開關電源通電工作時的第一種實施方式的波形圖。
[0051]圖12為圖7或圖8所示無磁開關電源通電工作時的第二種實施方式的波形圖。
[0052]圖13為圖7或圖8所示無磁開關電源通電工作時的第三種實施方式的波形圖。
[0053]圖14為第一種實施方式的多個無磁開關電源分別給射頻發(fā)射鏈模塊的多個第一電源端口供電的示意圖。
[0054]圖15為第一種實施方式的多個無磁開關電源分別給射頻接收鏈模塊的多個第二電源端口供電的示意圖。
[0055]圖16為第二種實施方式的無磁開關電源給射頻發(fā)射鏈模塊供電的示意圖。
[0056]圖17為第二種實施方式的無磁開關電源給射頻接收鏈模塊供電的示意圖。
[0057]圖18為描述柵極驅(qū)動信號與射頻脈沖之間的關系的一種實施方式的波形圖。
[0058]圖19為描述柵極驅(qū)動信號與射頻脈沖之間的關系的另一種實施方式的波形圖。
[0059]圖20為第二種實施方式的多個無磁開關電源分別給射頻發(fā)射鏈模塊的多個第一電源端口供電的示意圖。
[0060]圖21為第二種實施方式的多