(57)【要約】      （修正有）【課題】NMR及びMRIシステムのノイズレベル低減【解決手段】傾斜磁場発生システムは、傾斜コイルと、電力供給手段とを備える。電力供給手段は、傾斜コイルのために変換器／増幅器モジュールを備え、前記モジュールは、パルスプログラムに従って適合型傾斜データ発生器によりワードストリームとして提供されるデジタル傾斜データのパルス列を供給される。傾斜発生システム（１）は、前記電力供給手段（３）がさらに自動ブランキングシステム（８）を備え、自動ブランキングシステム（８）が、［変換器（４）／増幅器（５）］モジュール（６）に送信された傾斜データワードをスキャンし、感知された値に従って、前記コイル（２）に電流が供給されていないときに、傾斜コイル（２）に接続されている前記モジュール（６）における各増幅器（５）の電力段を無効にするために前記モジュール（６）に付与されるべきブランキング信号を選択的に配信する。【選択図】図２
2010210619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＭＲ／ＭＲＩシステムのための傾斜磁場発生システムであって、好ましくは空間参照系の３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚに従って配置された、少なくとも１セットの傾斜コイルと、前記傾斜コイルのための制御された電力供給手段とを備え、前記電力供給手段は、各傾斜コイルのために、変換器／増幅器モジュールを備え、前記モジュールは、パルスプログラムに従って適合型傾斜データ発生器によりワードストリームとして提供されるデジタル傾斜データのパルス列を供給され、傾斜コイル及び変換器／増幅器モジュールの各配置は、傾斜チャネルを形成する、傾斜発生システム（１）であって、
前記制御された電力供給手段（３）は、［変換器（４）／増幅器（５）］モジュール（６）に送信された前記傾斜データワードをスキャンし、感知された値に従って、前記コイル（２）に電流が供給されていないときに、前記傾斜コイル（２）に接続された前記モジュール（６）における増幅器（５）の各々の電力段を無効にするために、前記モジュール（６）に付与されるべきブランキング信号を選択的に発生させる自動ブランキングシステム（８）をさらに備えることを特徴とする傾斜磁場発生システム。
【請求項２】
請求項１に記載の傾斜磁場発生システムであって、
前記自動ブランキングシステム（８）は、［変換器／増幅器］モジュール（６）への前記連続した傾斜データワードの送信を遅延させるための手段（９）と、遅延されたデータワードの値を感知及び評価するための手段（１０）と、連続的に感知された値の評価結果に従って、前記対応する傾斜チャネルの［変換器／増幅器］モジュール（６）における前記増幅器（５）に付与されるべきブランキング信号を、時間制御して、及び／または遅延させて、選択的に配信する手段（１１）と
で主に構成されていることを特徴とする傾斜磁場発生システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の傾斜磁場発生システムであって、
単一パルスプログラムに従って前記傾斜データ発生器によって供給され、前記自動ブランキングシステム（８）によって感知される前記単一ストリームのデジタル傾斜データワードは、各傾斜コイル（２）のための傾斜制御データを含み、
各傾斜コイル（２）のためのデータワードを抽出して、対応する関連付けされた［変換器／増幅器］モジュール（６）に配信するデータ発信モジュール（１２）が設けられ、
前記自動ブランキングシステム（８）は、考慮された傾斜コイル（２）を対象とした感知された連続するデータワードの値に従って、各モジュール（６）における前記増幅器（５）への特定のブランキング信号を選択的に発生する
ことを特徴とする傾斜磁場発生システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の傾斜磁場発生システムであって、
前記自動ブランキングシステム（８）は、基準クロックと同期されたハードウェアシステムで構成され、該ハードウェアシステムは、一方で、シフトレジスタまたはＦＩＦＯスタックなどの傾斜データワード／ストリーム遅延手段（９）を備え、他方で、各傾斜チャネルについて、ｉ）考慮された傾斜チャネルを対象とした連続する傾斜データワードにおける特定のフィールドの値を感知して、関係する［変換器／増幅器］モジュール（６）に転送された次のデータワードが、関連付けされた傾斜コイル（２）に電流が供給されない結果をもたらすことになるのかを判断するように構成された、感知・評価手段（１０）と、ｉｉ）前述の感知・評価手段（１０）により提供される前記連続する値によってアクティブ／非アクティブ状態が判定されるブランキング信号のための遅延・条件付き配信手段（１１）とを備える
ことを特徴とする傾斜磁場発生システム。
【請求項５】
請求項２及び請求項４のうちのいずれか１項に記載の傾斜磁場発生システムであって、
前記感知・評価手段（１０）は、前記遅延手段（９）の入力で前記傾斜データワードストリームを感知し、前記遅延手段（９）により生じるタイムラグは、前記考慮された傾斜チャネルの前記［変換器／増幅器］モジュール（６）における前記増幅器（５）の前記電力段の有効化タイムラグ（Ｔ1）に関連して設定される
ことを特徴とする傾斜磁場発生システム。
【請求項６】
請求項２，４，５のうちのいずれか１項に記載の傾斜磁場発生システムであって、
考慮された傾斜コイル（２）に電流が供給されていないことに対応する第１の傾斜データワードの感知とブランキング信号の発生との間で、前記自動ブランキングシステム（８）の前記ブランキング信号配信手段（１１）によって、各傾斜チャネルについて生じた前記タイムラグは、前記増幅器（５）の周波数応答と、前記考慮された傾斜コイル（２）の電気的特性とに応じて、前記考慮された［変換器／増幅器］モジュール（６）における前記増幅器（５）の前記電力段の有効化タイムラグ（Ｔ１）と前記傾斜チャネルの無効化タイムラグ（Ｔ２）との合計に関連して設定される
ことを特徴とする傾斜磁場発生システム。
【請求項７】
請求項２または４〜６のうちのいずれか１項に記載の傾斜磁場発生システムであって、
各傾斜チャネルのための前記ブランキング信号配信手段（１１）は、有限状態機械（１３）及びカウンタ（１４）の機能的集合として実現され、
前記カウンタ（１４）は、前記機械（１３）によって駆動され、
機械（１３）及びカウンタ（１４）の双方は、前記傾斜データワードストリーム遅延手段（９）の入力で前記ワードストリームクロックと同期されている
ことを特徴とする傾斜磁場発生システム。
【請求項８】
少なくとも１つの傾斜磁場発生システムを備える、ＮＭＲまたはＭＲＩシステムであって、
前記少なくとも１つの傾斜発生システムは、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載のシステム（１）にある
ことを特徴とするＮＭＲまたはＭＲＩシステム。
【請求項９】
特に、好ましくは空間参照系の３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚに従って配置された、少なくとも１セットの傾斜コイルと、前記傾斜コイルのための制御された電力供給手段とで主に構成される少なくとも１つの傾斜磁場発生システムを備え、前記電力供給手段が、各傾斜コイルのための変換器／増幅器モジュールを備え、前記モジュールには、パルスプログラムに従って適合型発生器によりワードストリームとして提供されるデジタル傾斜データのパルス列が供給され、傾斜コイル及び変換器／増幅器モジュールの各配置が、傾斜チャネルを形成するＮＭＲまたはＭＲＩシステムにおける取得段階の間に、ＮＭＲ／ＭＲＩ実験におけるノイズレベルを低減するための方法であって、
該方法は、主に、［変換器（４）／増幅器（５）］モジュール（６）に送信される前記デジタル傾斜データをスキャンし、感知された値に従って、前記コイル（２）に電流が供給されていないときに、それぞれに関連付けされた傾斜コイル（２）に接続された前記モジュール（６）における増幅器（５）の各々の電力段を無効にするための、前記モジュール（６）に付与されるべきブランキング信号を選択的に発生させるために、前記制御された電力供給手段（３）の一部を形成する自動ブランキングシステム（８）を用いることにある
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
該方法は、前記自動ブランキングシステム（８）を用いて、以下の工程：
−前記［変換器／増幅器］モジュール（６）への前記連続した傾斜データワードあるいはワードストリームの送信を遅延させる工程と、
−前述のデータワードの値を感知及び評価する工程と、
−感知された値の評価結果に従って、ブランキング信号を、時間制御して、または遅延させて、選択的に配信する工程と、
−対応する空値の傾斜データと同期させると共に、前記チャネルの前記増幅器（５）の応答タイムラグ（Ｔ1，Ｔ2）を考慮して、対応する傾斜チャネルの前記［変換器／増幅器］モジュール（６）における前記増幅器（５）に、関連するブランキング信号を付与する工程と
を実行することにある
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の方法であって、
前記自動ブランキングシステム（８）は、請求項２〜７のうちのいずれか１項に記載の自動ブランキングシステムにある
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ＭＲＩ及びＮＭＲシステム、機器、作業方法の分野に関連し、具体的には、ノイズレベルを低減することによって取得の品質を向上させることを可能にする改良に関する。
【０００２】
本発明は、より具体的には、傾斜磁場発生システムと、少なくとも１つのそのような傾斜発生システムを備えるＮＭＲまたはＭＲＩシステムと、ＮＭＲ／ＭＲＩ実験において、特にＮＭＲ／ＭＲＩシステムにおける取得段階の間に、ノイズレベルを低減するための方法とに関する。
【０００３】
一般的に、傾斜システムは、３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚで構成されており、３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚで構成されているということは、システムが、３つの異なるコイル上で３つの異なる傾斜パルスを同時に供給できることを意味している。任意の軸に対する傾斜供給路は、傾斜チャネルとも呼ばれる。
【０００４】
傾斜コイルに給電する電源の残存ノイズレベルは、不自然な結果、またはその他の有害な信号をもたらすので、特に高解像度実験が含まれる場合には、誤った測定またはゆがんだ画像の原因となることが知られている。
【０００５】
解決法の第１の形態は、外部ハードウェア切替手段に基づくものであり、外部ハードウェア切替手段は、作動されると、傾斜コイルを、傾斜コイル電源から、具体的には、供給電力増幅器の出力段から、遮断する。このようなハードウェアスイッチの一例は、ＥＰ  ０  ５９８  ６７０に開示されている。
【０００６】
解決法の第２の形態は、デジタル制御される電力供給手段に関連して提案されており、パルスプログラムが各ＮＭＲ実験特有のパルス列を規定する。
デジタル傾斜パルス発生器は、プログラムされたパルスを、ワードストリームの形式で、システム全体で同期したデジタル傾斜データパルスに変換する。その後、データ発信器が、連続するワードから各チャネルのためのデータを抽出して、抽出したデータをそのチャネルのバイポーラデジタル／アナログ電圧変換器に送信する。
【０００７】
最終的に、相互コンダクタンス増幅器として見なされ得ると共に、関連する変換器と共にモジュールを構成する傾斜増幅器が、電流を特定の軸コイルに供給する。傾斜コイルにおける基準電流（０Ａ）には、通常、０Ｖ（すなわち、デジタルミッドスケール）の増幅器入力が与えられる。
【０００８】
このようなデジタル制御される電力供給手段を実装する際には、変換され、プログラムされたパルスに対応するワードストリームの適切なワードにブランキング信号コードを組み込むことができ、前記ブランキング信号によって、関係する増幅器の出力を無効化できる。
【０００９】
デジタル傾斜データ発生器により配信される傾斜データワードは、通常、少なくとも以下の４つのフィールドを備える：
−デジタル／アナログ変換器により変換される傾斜データを含むデータフィールド。従来通り、データ表現は、通常、バイポーラであり、ミッドスケール（ゼロ）値が基準値である。
−そのデータを対象とする傾斜チャネルのアドレスを含むチャネルアドレスフィールド。
−（データ及びアドレスフィールドが有効であることを知らせるために使用される）ストローブフラグ。
−次回傾斜順フラグ。
【００１０】
さらに、これらの傾斜データワードは、３つの異なるタイプから構成され得る。すなわち、
−有効なデータワード：これらのワードについては、データ、アドレス、及びストローブフラグが有効であり、次回傾斜順フラグが無効化される。このワードが受信されると、データは、特定の傾斜チャネルにラッチされる。
−次回傾斜順ワード：これらのワードについては、次回傾斜順フラグが立てられ、データ、アドレス、及びストローブフラグが破棄される。このワードが受信されると、各傾斜チャネルの最後にラッチされたデータが変換器に送信される。
−スタッフィングワード：これらのワードについては、ストローブフラグ及び次回傾斜順フラグは立てられない。このような種類のワードは、傾斜出力に何ら影響を持たず破棄されなければならない。
【００１１】
ワードが同期して送信されるので、一定の基準クロック信号がデータラインと共に送信されることに注目すべきである。通常、パルス発生器は、他の２つのワードタイプよりもはるかに多くのスタッフィングワードを送信する。パルス発生器が他の２つのワードタイプよりもはるかに多くのスタッフィングワードを送信するということは、ワード速度自体を、実際の傾斜データ速度よりもはるかに高速にできることを意味する。
【００１２】
第２の形式の解決法を適用する場合、所定のチャネルへの増幅器の入力が０ボルト（あるいは、接続された傾斜コイルに電流が供給されないということをもたらす値）に設定されたときに、ブランキング信号が有効化されなければならない。
【００１３】
それにも関わらず、ブランキング信号を切り替える際には、いくつかのハードウェアに関係する制約を順守しなければならない（［傾斜データ／ブランキング信号］タイミングチャートを示す図１を参照）：
−増幅器の出力段の作動遅延により、傾斜データが空値から非空値になる（すなわち、傾斜供給が有効化される）際、傾斜データが非空値になる前に、ブランキング信号は、所定の遅れ（図１のＴ1）を伴って無効化されなければならない。
−増幅器の周波数応答によって導入される時定数及び負荷（傾斜コイル）により、傾斜データが非空値から空値に切り替わる（すなわち、傾斜供給が無効化される）際、データが空値になった後に、ブランキング信号は、所定の遅れ（図１のＴ2）を伴って有効化されなければならない。
【００１４】
上述した２つの点の結果として、Ｔ1及びＴ2の合計より長く持続しない“データが空値”の列の場合には、ブランキング信号を有効にしてはならない。Ｔ1及びＴ2は、通常、全ての傾斜チャネルについて同じ値を有するものの、傾斜チャネルのハードウェアに依存する。
【００１５】
本発明は、異なる実験及び／または傾斜発生システムの各々についてのあらゆる追加的なハードウェア切替手段とあらゆる面倒な特定のプログラミングとを何ら必要とせずに、特にＮＭＲシステムにおける取得段階の間に、ＮＭＲ／ＭＲＩ実験におけるノイズレベルを効率的かつ確実に低減することが可能な、改良された傾斜磁場発生システム及び対応する方法を主に考慮する。
【００１６】
本発明の１つの局面によれば、好ましくは、空間参照系の３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚに従って配置された、少なくとも１セットの傾斜コイルと、前記傾斜コイルのための制御された電力供給手段であって、前記電力供給手段は、各傾斜コイルのための変換器／増幅器モジュールを備え、前記モジュールは、パルスプログラムに従って適合型傾斜データ発生器によりワードストリームとして提供されるデジタル傾斜データのパルス列を供給される、制御された電力供給手段とを備え、傾斜コイル及び変換器／増幅器モジュールの各配置により、傾斜チャネルが形成された、ＮＭＲシステムのための傾斜磁場発生システムであって、前記制御された電力供給手段が、さらに、［変換器／増幅器］モジュールに送信された傾斜データワードをスキャンし、感知された値に従って、前記コイルに電流が供給されていないときに、前記傾斜コイルに接続されている各増幅器の電力段を無効化するために前記モジュールに付与されるべきブランキング信号を選択的に出力または配信する自動ブランキングシステムを備えることを特徴とする傾斜発生システムが開示されている。
【００１７】
本発明に係るシステムのさらなる可能な特徴は請求項２〜７に開示されている。
本発明の別の局面によれば、特に、好ましくは空間参照系の３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚに従って配置された、少なくとも１セットの傾斜コイルと、前記傾斜コイルのための制御された電力供給手段とで主に構成される少なくとも１つの傾斜磁場発生システムを備え、前記電力供給手段が、各傾斜コイルについて、変換器／増幅器モジュールを備え、前記モジュールには、パルスプログラムに従って適合型発生器によりワードストリームとして提供されるデジタル傾斜データのパルス列が供給され、傾斜コイル及び変換器／増幅器モジュールの各配置が、傾斜チャネルを形成するＮＭＲまたはＭＲＩシステムにおける取得段階の間に、ＮＭＲ／ＭＲＩ実験におけるノイズレベルを低減するための方法であって、該方法が主に、前記［変換器／増幅器］モジュールに送信されたデジタル傾斜データをスキャンし、感知された値に従って、前記コイルに電流が供給されていないときに、それぞれに関連付けされた傾斜コイルに接続された前記モジュールにおける増幅器の各々の電力段を無効にするための前記モジュールに付与されるべきブランキング信号を選択的に出力するために、前記制御された電力供給手段の一部を形成する自動ブランキングシステムを用いることにあることを特徴とする方法も開示されている。
【００１８】
本発明の方法のさらなる可能な特徴は請求項１０に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】傾斜データ／ブランキング信号のタイミングチャートを示している。
【図２】３軸傾斜発生システムの場合における、本発明に係る傾斜磁場発生システムの実施形態のブロック図である。
【図３】本発明に係る自動ブランキング発生器の実施形態の部分ブロック図であって、図１に表したシステムの一部である。
【図４】図３における自動ブランキングシステムのブランキング遅延発生器の一方を形成する有限状態機械の機能図である。
【図５】図３における自動ブランキングシステムのブランキング遅延発生器の他方を形成するカウンタの機能図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、本発明の非制限的な例として挙げられる、本発明の実施例の以下の説明及び図面によって、よりよく理解されるであろう。
図２は、好ましくは空間参照系の３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚに従って配置された、少なくとも１セットの傾斜コイル２と、前記傾斜コイル２のための制御された電力供給手段３とを備えるＮＭＲシステムのための傾斜磁場発生システム１を示す。
【００２１】
前記電力供給手段３は、各傾斜コイル２のための［変換器４／増幅器５］モジュール６を備え、前記モジュール６は、パルスプログラムに従って適合型傾斜データ発生器７によりワードストリームとして供給されるデジタル傾斜データのパルス列を供給され、傾斜コイル２及び関連づけられた［変換器／増幅器］モジュール６の各配置により、傾斜チャネルが形成されている。
【００２２】
本発明によれば、前記傾斜発生システム１の電力供給手段３は、また、［変換器４／増幅器５］モジュール６に送信される傾斜データワードをスキャンし、感知された値に従って、傾斜コイル２に電流が供給されていないときに、傾斜コイル２に接続されている各増幅器５の電力段を無効にするために前記モジュール６に付与されるべきブランキング信号を選択的に発生させる自動ブランキングシステム８を備える。したがって、本発明の配置を適用することにより、追加的なハードウェア切替手段は要求されず、特定のプログラミングも不要である一方で、傾斜信号がコイル２に付与されなくても確実かつ効率的にノイズが低減される。
【００２３】
本発明は、ここでは３次元傾斜発生システムとの関連でより具体的に説明されているが、他のタイプの傾斜発生システムとの関連で実施可能でもあることは容易に理解される。
好適には、自動ブランキングシステム８は、［変換器／増幅器］モジュール６への連続した傾斜データワードの送信を遅延させるための手段９と、遅延されたデータワードの値を感知して評価するための手段１０と、連続的に感知された値の評価結果に従って、対応する傾斜チャネルの［変換器／増幅器］モジュール６の増幅器５に付与されるべきブランキング信号を、時間を制御して及び／または遅延させて、選択的に配信するための手段１１とで主に構成される。
【００２４】
図２に示すように、自動ブランキングシステム８は、傾斜コイル２の電力供給手段３内部に組み込まれる。自動ブランキングシステム８は、傾斜データを変更しないものの、傾斜データを感知して遅延させる。
【００２５】
手段１０及び１１をまとめて考えると、機能的集合としての条件付きブランキング発生器９’が提供される。
本発明に係る自動ブランキングシステム８について様々な実施形態及び実装形態が可能である。
【００２６】
第１の代替例によれば、ブランキングシステム８は、異なる傾斜チャネルの各々について手段９，１０，１１の各々のある特定のセットを組み込むことで（同じ数だけの基本ブランキングシステムを形成して）、多数の構成を有することができる。したがって、所定の傾斜チャネルに関連付けられた各基本ブランキングシステムは、そのチャネルを対象とした傾斜データワードのみを識別し、前記チャネルの増幅器専用のブランキング信号を発行する。
【００２７】
第２の、そして好ましい代替例によれば、自動ブランキングシステム８は、あらゆる傾斜チャネルについての傾斜データを組み込んだ単一ワードストリームのための単一遅延手段９と、関連付けされた傾斜チャネルの増幅器のための特定の条件付きブランキング信号を発行可能な、各傾斜チャネルのための手段１０及び１１の特定セットとを備えるものとして検討されている。
【００２８】
したがって、この第２の代替実施形態に関連して、本発明に係る傾斜発生システム１は、さらに、単一パルスプログラムに従って傾斜データ発生器７により提供され、自動ブランキングシステム８によって感知されるデジタル傾斜データワードの単一ストリームが、各傾斜コイル２のための傾斜制御データを組み込むことと、各傾斜コイル２のためのデータワードを抽出し、抽出したデータワードを対応する関連付けされた［変換器／増幅器］モジュール６に配信するデータ発信モジュール１２が設けられていることと、自動ブランキングシステム８が、考慮された傾斜コイル２を対象とする連続したデータワードの感知された値に従って、各モジュール６の増幅器５に特定のブランキング信号を選択的に発生することとを特徴とする。
【００２９】
自動ブランキングシステム８が、発生器７及び／またはデータ発信器１２と同様に、少なくとも部分的にハードウェアであってもよいことにも気付かれ得る。
それにもかかわらず、図３に示すように、自動ブランキングシステム８が、基本クロックに従って動作するハードウェアシステムで完全に、またはほぼ完全に、好適に構成される。
【００３０】
その場合、システム８は、一方でシフトレジスタまたはＦＩＦＯスタックなどの（ハードウェア）傾斜データワード／ストリーム遅延手段９を備え、他方で、各傾斜チャネルについて、ｉ）考慮された傾斜チャネルを対象とした連続する傾斜データワードの、特定の、または所定のフィールドの値を感知して、関連する［変換器／増幅器］モジュール６に転送された次のデータワードが、関連付けされた傾斜コイル（２）に電流が供給されない結果をもたらすかどうかを判定するように構成されるハードウェア感知・評価手段１０と、ｉｉ）前述した検知・評価手段１０により提供される連続した値により、アクティブ／非アクティブ状態が判定されるブランキング信号のためのハードウェア遅延・条件付配信手段１１とを備える。
【００３１】
モジュール６の一定の制約を考慮するため、感知・評価手段１０は、遅延手段９の入力で傾斜データワードストリームを感知し、前記遅延手段９によって生じたタイムラグは、考慮された傾斜チャネルの［変換器／増幅器］モジュール６における増幅器５の電力段の有効化タイムラグＴ1について設定される。
【００３２】
同様に、考慮された傾斜コイル２に電流が供給されていないことに対応する第１の傾斜データワードの感知と、ブランキング信号の切替との間で、各傾斜チャネルについて、自動ブランキングシステム８のブランキング信号配信手段１１によって生じたタイムラグは、増幅器５の周波数応答と、考慮された傾斜コイル２の電気的特性とに応じて、考慮された［変換器／増幅器］モジュール６における増幅器５の電力段の有効化タイムラグＴ1と、前記傾斜チャネルの無効化タイムラグＴ2との合計に関連して設定される。
【００３３】
本発明の別の特徴によれば、図４及び５にも図示されるように、各傾斜チャネルのためのブランキング信号配信手段１１は、有限状態機械１３及びカウンタ１４の機能的集合として実装され、カウンタ１４は、前記機械１３により駆動され、機械１３及びカウンタ１４の双方は、傾斜データワードストリーム遅延手段９の入力でワードストリームクロックと同期している。
【００３４】
以下に、３つの傾斜チャネルＸ，Ｙ，Ｚの場合における非制限的な例としての、自動ブランキングシステム８の１つの可能な実施形態を図面の図３〜５に関連させてより正確に説明する。
【００３５】
図３に示すように、システム８は、ユニークワード遅延手段９（例えばシフトレジスタ）と、各傾斜チャネル用に１つづつある、３つの条件付きブランキング発生器９’（図３には１つを示すだけで、残りは同様の構造である）とで構成される。
【００３６】
シフトレジスタ９は、遅延ラインとして使用されることで、一定数の基本クロックサイクルによりワード入力ストリームに対してワード出力ストリームを遅延させることができる。この数は、レジスタを構成している段数により決定される。
【００３７】
シフトレジスタ９の段数は、以下のように算出される。
−Ｔ1は図１上のように定義されている
−Ｔ1は同期クロック期間Ｔに比例する：Ｔ1＝ｎ1Ｔ
したがって、段数は：ｎ1＋２
シフトレジスタ９をワードストリームに挿入することにより、ワード列は変更されず、ストリームは遅延されるのみである。
【００３８】
条件付きブランキング発生器９’の各々は、シフトレジスタ９の入力でワードストリームを感知し、特定の傾斜チャネルを対象とするデータワードコンテンツについてのブランキング信号を発生する。
【００３９】
前述した感知・評価手段に対応するサブパーツ１０は、フラグを生成するデータ値検出器として機能する。このフラグは、所定の傾斜チャネルのためにシフトレジスタ９に格納された最後のデータ値に依存する。データ値が空値の場合、ＶＡＬ＿ＩＳ＿ＮＵＬＬフラグが立てられる。それ以外の場合、フラグは下げられている。
【００４０】
シフトレジスタ９の入力ワードクロックと同期されたラッチ１５は、入力ワードデータゼロ検出結果を格納する。ラッチ１５は、特定のチャネルを対象とするデータワードがシフトレジスタにロードされると有効になる。言い換えれば、ラッチ１５は、入力ワードのストローブフラグが立てられ、アドレスが特定の傾斜チャネルアドレスと等しいときに有効になる。
【００４１】
結果として、ラッチ１５の出力信号は、特定の傾斜チャネルを対象とするシフトレジスタ９に格納された最後のデータワードがゼロに等しいときに立てられるフラグ（ＮＥＸＴ＿ＶＡＬ＿ＩＳ＿ＮＵＬＬ、図３参照）である。
【００４２】
（同様に入力ワードクロックと同期されている）ラッチ１６が有効になると、ＮＥＸＴ＿ＶＡＬ＿ＩＳ＿ＮＵＬＬの状態がＶＡＬ＿ＩＳ＿ＮＵＬＬ状態へ伝搬される。ラッチ１６は、次回傾斜順ワードがシフトレジスタ９に格納されると有効になる。
【００４３】
結果として、ＶＡＬ＿ＩＳ＿ＮＵＬＬフラグは、各傾斜のための最後のラッチされたデータが考慮されてシフトレジスタ９出力で変換器４に送信されることを知らせる次回傾斜順の受信と同期される。
【００４４】
サブパーツ１１は、前述した選択配信・遅延手段に対応し、ブランキング遅延発生器として機能する。このパーツは、有限状態機械１３（図４参照）とカウンタ１４（図５参照）として実装される。これら２つのパーツはまた、シフトレジスタ９の入力ワードクロックと同期されている。
【００４５】
状態機械１３の遷移は、２つのフラグの状態により決定される：
−ＶＡＬ＿ＩＳ＿ＮＵＬＬ：このフラグは、特定の傾斜チャネル（前の説明を参照）のための最後の傾斜データの値がゼロに等しいときに設定される。
【００４６】
−ＣＯＵＮＴ＿ＤＯＮＥ：このフラグは条件付きブランキング発生器９’の遅延カウンタ１４が特定の値に到達すると設定される。
状態機械１３は、以下のように動作する：
−始動時にはＩＤＬＥ状態がアクティブである。最初のクロックサイクルの後、ＷＡＩＴ＿ＮＯ＿ＮＵＬＬ状態がアクティブである。
【００４７】
−特定チャネルのための最後の傾斜データがゼロに等しい（すなわち、ＶＡＬ＿ＩＳ＿ＮＵＬＬ＝１である）限り、ＷＡＩＴ＿ＮＯ＿ＮＵＬＬ状態はアクティブのままである（したがって、ブランキングは有効である−表１参照）。特定チャネルのための最後の傾斜データがゼロでなくなると、ＷＡＩＴ＿ＮＵＬＬ状態がアクティブになる。
【００４８】
−特定チャネルのための最後の傾斜データがゼロでない（すなわち、ＶＡＬ＿ＩＳ＿ＮＵＬＬ＝０である）限り、ＷＡＩＴ＿ＮＵＬＬ状態はアクティブのままである（したがって、ブランキングは無効である−表１参照）。特定チャネルのための最後の傾斜データがゼロに等しくなると、ＣＯＵＮＴ状態がアクティブになる。
【００４９】
−カウンタ１４が当該カウンタ１４の計数限度に到達していない限り、ＣＯＵＮＴ状態はアクティブのままである（したがって、ブランキングは無効であり、カウンタは有効である−表１参照）。
【００５０】
カウントの間に、特定チャネルのための最後の傾斜データがゼロでなくなる（すなわち、ＶＡＬ＿ＩＳ＿ＮＵＬＬ＝０）と、ＷＡＩＴ＿ＮＵＬＬ状態はアクティブになる。カウンタが計数限度に到達する（ＣＯＵＮＴ＿ＤＯＮＥ＝１）と、ＷＡＩＴ＿ＮＯ＿ＮＵＬＬ状態がアクティブになる。
【００５１】
カウンタ１４は、ブランキング信号が有効でなくてはならないときにブランキング信号を遅延させるのに使用される。
カウンタは、状態機械１３により駆動されるＣＯＵＮＴＥＲ＿ＥＮＡＢＬＥ信号で有効になる。カウンタ１４が無効になると、カウンタ１４のカウント値はリセットされる。カウンタの値がカウンタの計数限度に到達すると、ＣＯＵＮＴ＿ＤＯＮＥフラグが立てられる。
【００５２】
計数限度は、以下のように定義される。
−Ｔ1及びＴ2は図１上で定義されている
−Ｔ1及びＴ2は同期クロック期間Ｔに比例する：Ｔ1＝ｎ1Ｔ及びＴ2＝ｎ2Ｔ。
【００５３】
よって、計数限度は次のように定義される：Ｌｉｍ＝ｎ１＋ｎ２−１。
以下の表１は、前述したように、状態機械１３の出力を要約したものである。
【００５４】
【表１】
2010210619.tif 000003
本発明はまた、少なくとも１つの傾斜磁場発生システムを備えるＮＭＲまたはＭＲＩシステムであって、前記少なくとも１つの傾斜発生システムが、先に本願に記載されたようなシステム１に存することを特徴とする、ＮＭＲまたはＭＲＩシステムに関する。
【００５５】
さらに、本発明は、少なくとも１つの傾斜磁場発生システムを備えるＮＭＲまたはＭＲＩシステムにおける特に獲得段階の間に、ＮＭＲ／ＭＲＩ実験におけるノイズレベルを低減するための方法も含む。
【００５６】
このような傾斜発生システム１は、通常、例えば図２に示されているように、好ましくは空間参照系の３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚに従って配置された、少なくとも１セットの傾斜コイルと、前記傾斜コイルのための制御された電力供給手段とで主に構成されている。前記電力供給手段３は、各傾斜コイルのために、［変換器４／増幅器５］モジュール６を備え、前記モジュール６は、パルスプログラムに従って適合型発生器７によりワードストリームとして提供されるデジタル傾斜データのパルス列を供給され、傾斜コイル及び変換器／増幅器モジュールの各配置は、傾斜チャネルを形成する。
【００５７】
前記方法の特徴は、主に、［変換器４／増幅器５］モジュール６に送信されたデジタル傾斜データを感知して、感知された値に従って、前記コイル２に電流が供給されていないときに、それぞれに関連付けされた傾斜コイル２に接続されている前記モジュール６の各増幅器５における電力段を無効にするためのモジュール６に付与されるべきブランキング信号を選択的に発生させるために、制御された電力供給手段３の一部を形成する自動ブランキングシステム８を用いることにある。
【００５８】
より具体的には、前記方法は、自動ブランキングシステム８を用いて、以下の工程を実行することにあってもよい：
−［変換器／増幅器］モジュール６への連続した傾斜データワードあるいはワードストリームの送信を遅延させる工程；
−前述のデータワードの値を感知及び評価する工程；
−感知された値の評価結果に従って、ブランキング信号を、時間制御して、または遅延させて、選択的に配信する工程；
−対応する空値の傾斜データと同期させると共に、前記チャネルにおける増幅器５の応答タイムラグＴ1，Ｔ2を考慮して、対応する傾斜チャネルの［変換器／増幅器］モジュール６の増幅器５に、関連するブランキング信号を付与する工程。
【００５９】
本発明によれば、ノイズ低減方法を実行するために使用されるブランキングシステムは、先に本願で記載された自動ブランキングシステム８にある。
本発明は、当然ながら、本願に記載及び提示された好ましい実施形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱しない限り、変更したり均等物を使用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
1 Title of Invention
Magnetic field gradient generating system and method for reducing the noise level in NMR/MRI experiments
2 Detailed Description of Invention
The present invention is related to the field of MRI and NMR systems, equipments and working methods, and concerns in particular improvements allowing to increase the quality of acquisition by reducing the noise level.
The present invention concerns more specifically a magnetic field gradient generating system, a NMR or MRI system comprising at least one such gradient generating system and a method for reducing the noise level in NMR/MRI experiments, in particular during acquisition phases in NMR/MRI systems.
Typically a gradient system is made of three axes, X, Y and Z, this means that the system can supply three different gradient pulses on three different coils at the same time. A gradient supply for a given axis is also called a gradient channel.
It is known that the remaining noise level of the power sources feeding the gradient coils results in artefacts or other detrimental signals and thus leads to erroneous measurements or distorted images, in particular when high resolution experiments are involved.
A first type of solution is based on external hardware switching means, which when activated cut the gradient coils from their power source(s), in particular from the output stage of the feeding power amplifiers. One example of such a hardware switch is disclosed in EP 0 598 670.
A second type of solution has been proposed in relation to digitally controlled power feeding means, wherein a pulse program defines the pulse sequences which are specific to each NMR experiment.
A digital gradient pulse generator translates the programmed pulses into system wide synchronous digital gradient data pulses, in the form of word streams. A data dispatcher then extracts from the consecutive words the data for each channel and sends them to the channel's bipolar digital-to-analog voltage converter.
Finally, the gradient amplifier, which can be considered as a transconductance amplifier and constitutes a module with its associated converter, supplies the current to the specific axis coil. The reference current in the gradient coil (0A) is generally given for an amplifier input of 0V (i.e. the digital mid-scale).
When implementing such digitally controlled power feeding means, a blanking signal code can be embedded into the adequate words of the word stream corresponding to the translated programmed pulses, said blanking signal allowing to disable the output of the concerned amplifier.
The gradient data words which are delivered by the digital gradient data generator generally comprise at least the following four fields:
- a data field containing the gradient data to be converted by the digital-to-analog converter. As seen before, the data representation is normally bipolar and the mid-scale (zero) value is the reference value,
- a channel address field containing the address of the gradient channel for which the data are intended,
- a strobe flag (which is used to signalize that the data and address fields are valid),
- a next gradient order flag
Furthermore, these gradient data words can be of three different types, namely:
- Effective data words: for these words, the data, address and the strobe flag are valid, the next gradient order flag is disabled. When this word is received, the data is latched for the specified gradient channel.
- Next Gradient Order words: for these words, the next gradient order flag is raised and the data, address and the strobe fields are discarded. When this word is received the last latched data for each gradient channel is send to the converter.
- Stuffing words: for these words, the strobe and next gradient order flags are not raised. Such kind of words have no effect on the gradient output and have to be discarded.
It should be noticed that the words are transmitted synchronously and that therefore a constant reference clock signal is transmitted with the data lines. Generally the pulse generator sends much more stuffing words than the two other word types. This implies that the word rate itself can be much higher than the actual gradient data rate.
When applying the second type of solution, the blanking signal has to be enabled when the amplifier's input, for a given channel, is set to 0 volt (or to a value resulting in no current being fed to the connected gradient coil).
Nevertheless, some hardware linked constraints must be observed when switching the blanking signal (see figure 1 showing [the gradient data/blanking signal] timing chart):
- Because of the amplifier output stage activation delay, when the gradient data go from a null value to a non null value (i.e. the gradient supply is to be enabled), the blanking signal must be disabled with a given delay (T1 on figure 1) before the gradient data becomes non null.
- Because of the time constants introduced by the amplifier frequency response and the load (the gradient coil), when the gradient data switch from a non null to a null value (i.e. the gradient supply is to be disabled), the blanking signal must be enabled with a given delay (T2 on figure 1) after the data were driven to zero.
As a consequence of the two preceding points, the blanking signal must not be activated in case of a "data is null" sequence which does not last longer than the sum of T1 and T2. T1 and T2 have generally the same values for all gradient channels, but are dependent on the hardware of the gradient channels.
The present invention contemplates primarily an improved magnetic field gradient generating system and a corresponding method which allows to reduce efficiently and reliably the noise level in NMR/MRI experiments, in particular during acquisition phases in a NMR system, while being free of any additional hardware switching means and any tedious specific programming for each different experiment and/or gradient generating system.
According to one aspect of the invention, there is disclosed a magnetic field gradient generating system for a NMR system, comprising at least one set of gradient coils, preferably arranged according to the three axes X, Y, Z of a spatial referential system, and controlled power supplying means for said gradient coils, said power supplying means comprising, for each gradient coil, a converter/amplifier module, said modules being fed with pulse sequences of digital gradient data provided as word streams by an adapted gradient data generator according to a pulse program, each arrangement of a gradient coil and a converter/amplifier module forming a gradient channel,
gradient generating system characterised in that said controlled power supplying means also comprise an automatic blanking system which scans the gradient data words sent to the [converter/amplifier] modules and, according to the sensed values, selectively outputs or delivers blanking signals to be applied to said modules in order to disable the power stages of their respective amplifiers connected to the gradient coils, when no current is to be fed to said coils.
Further possible features of the system according to the invention are disclosed in claims 2 to 7.
According to an other aspect of the invention, there is also disclosed a method for reducing the noise level in NMR/MRI experiments, in particular during acquisition phases in a NMR or MRI system comprising at least one magnetic field gradient generating system which is mainly composed of at least one set of gradient coils, preferably arranged according to the three axes X, Y, Z of a spatial referential system, and of controlled power supplying means for said gradient coils, said power supplying means comprising, for each gradient coil, a converter/amplifier module, said modules being fed with pulse sequences of digital gradient data provided as word streams by an adapted generator according to a pulse program, each arrangement of a gradient coil and a converter/amplifier module forming a gradient channel,
method characterised in that it mainly consists in using an automatic blanking system forming part of the controlled power supplying means, in order to scan the digital gradient data sent to the [converter/amplifier] modules and, according to the sensed values, to output selectively blanking signals which are applied to said modules for disabling the power stages of their respective amplifiers connected to the respectively associated gradient coils, when no current is to be fed to said coils.
Further possible features of the inventive method are disclosed in claim 10.
3 Brief description of Drawings
Figure 1 shows the gradient data/blanking signal timing chart;
Figure 2 is a block diagram of an embodiment of the magnetic field gradient generating system according to the invention, in case of a three axis gradient generating system;
Figure 3 is a partial block diagram of an embodiment of an automatic blanking generator according to the invention, being part of the system represented on figure 1;
Figure 4 is a functional diagram of a finite state machine forming one part of the blanking delay generator of the automatic blanking system of figure 3, and,
Figure 5 is a functional diagram of a counter forming the other part of the blanking delay generator of the automatic blanking system of figure 3.
4 Description of Embodiments
The present invention will be better understood thanks to the following description and drawings of an embodiment of said invention given as non limitative example thereof.
Figure 2 shows a magnetic field gradient generating system 1 for a NMR system, comprising at least one set of gradient coils 2, preferably arranged according to the three axes X, Y, Z of a spatial referential system, and controlled power supplying means 3 for said gradient coils 2.
Said power supplying means 3 comprise, for each gradient coil 2, a [converter 4/amplifier 5] module 6, said modules 6 being fed with pulse sequences of digital gradient data provided as word streams by an adapted gradient data generator 7 according to a pulse program, each arrangement of a gradient coil 2 and of an associated [converter/amplifier] module 6 forming a gradient channel.
According to the invention, the power supplying means 3 of said gradient generating system 1 also comprise an automatic blanking system 8 which scans the gradient data words sent to the [converter 4/amplifier 5] modules 6 and, according to the sensed values, selectively generates blanking signals to be applied to said modules 6 in order to disable the power stages of their respective amplifiers 5 connected to the gradient coils 2, when no current is to be fed to said coils 2.
Thus, by applying the inventive dispositions, no additional hardware switching means are requested, and no specific programming is needed, while achieving reliable and efficient noise reduction when gradient signals are not to be applied to the coils 2.
Although the invention is described herein more particularly in relation to a three dimensional gradient generating system, it is easily understood that it can also be implemented in relation to other types of gradient generating systems.
Advantageously, the automatic blanking system 8 is mainly comprised of means 9 for delaying the transmission of the successive gradient data words to the [converter/amplifier] modules 6, means 10 for sensing and evaluating the values of the delayed data words and means 11 for selectively delivering, in a time controlled manner and/or with a delay, a blanking signal to be applied to the amplifier 5 of the [converter/amplifier] module 6 of the corresponding gradient channel, according to the evaluation results of the successively sensed values.
As shown in figure 2, the automatic blanking system 8 is incorporated within the power supply means 3 of the gradient coils 2. It does not alter the gradient data, but only senses and delays them.
A conditional blanking generator 9' is provided when considering means 10 and 11 together, as a functional assembly.
Various embodiments and implementation configurations are possible for the automatic blanking system 8 according to the invention.
According to a first alternative, the blanking system 8 can have a multiple constitution, incorporating one particular set of each of the means 9, 10 and 11 (forming as many elementary blanking systems) for each of the different gradient channels. Thus, each elementary blanking system associated with a given gradient channel senses only the gradient data words intended for that channel and issues a blanking signal specifically for the amplifier of said channel.
According to a second and preferred alternative, the automatic blanking system 8 is contemplated as having a single delaying means 9 for the single word stream incorporating gradient data for all gradient channels and a specific set of means 10 and 11 for each of the gradient channels, able to issue a particular conditional blanking signal for the amplifier of its associated gradient channel.
Thus, in relation to this second alternative embodiment, the gradient generating system 1 according to the invention is further characterised in that the single stream of digital gradient data words, which is provided by the gradient data generator 7 according to a single pulse program and sensed by the automatic blanking system 8, incorporates gradient control data for each gradient coil 2 and in that a data dispatcher module 12 is provided which extracts the data words for each gradient coil 2 and delivers them to the corresponding associated [converter/amplifier] module 6, the automatic blanking system 8 generating selectively a specific blanking signal to the amplifier 5 of each module 6, according to the sensed values of the successive data words intended for the considered gradient coil 2.
It can also be noticed that the automatic blanking system 8 can be at least partially hardware, as well as the generator 7 and/or the data dispatcher 12.
Nevertheless, as shown on figure 3, the automatic blanking system 8 advantageously consists entirely or almost entirely of a hardware system running in accordance with a reference clock.
Said system 8 comprises then, on the one hand, a (hardware) gradient data word/stream delaying means 9, such as a shift register or a FIFO stack, and, on the other hand, for each gradient channel, i) hardware sensing and evaluating means 10 which are adapted to sense the values of specific or predetermined fields of the successive gradient data words intended for a considered gradient channel and to determine whether the next data word forwarded to the concerned [converter/amplifier] module 6 will result in no current being supplied to the associated gradient coil (2) and ii) hardware delaying and conditional delivering means 11 for the blanking signal, whose active/inactive state is determined by the successive values provided by the aforementioned sensing and evaluating means 10.
In order to take into account certain constraints of the modules 6, the sensing and evaluating means 10 sense the gradient data word stream at the input of the delaying means 9 and the time lag induced by said delaying means 9 is set in relation to the activation time lag T1 of the power stage of the amplifier 5 of the [converter/amplifier] module 6 of the considered gradient channel.
Similarly, the time lag induced, for each gradient channel, by the blanking signal delivering means 11 of the automatic blanking system 8, between the sensing of the first gradient data word corresponding to no current being fed to the considered gradient coil 2 and the switching of the blanking signal, is set in relation to the sum of the activation time lag T1 of the power stage of the amplifier 5 of the considered [converter/amplifier] module 6 and of a disabling time lag T2 of said gradient channel, depending on the amplifier 5 frequency response and the electrical characteristics of the considered gradient coil 2.
According to an other feature of the invention, and as illustrated on figures 4 and 5, the blanking signal delivering means 11 for each gradient channel is implemented as a functional assembly of a finite state machine 13 and a counter 14, the latter being driven by said machine 13 and both machine 13 and counter 14 being synchronised with the word stream clock at the input of the gradient data word stream delaying means 9.
In the following, one possible embodiment of the automatic blanking system 8 will be described more precisely in connection with figures 3 to 5 of the drawings, as a non limitative example in case of three gradient channels X, Y and Z.
As shown on figure 3, the system 8 is composed of a unique word delaying means 9 (for example a shift register) and of three conditional blanking generators 9', one for each gradient channel (one only being shown on figure 3, the others having a similar structure).
The shift register 9 is used as a delay line and so allows to delay the word output stream against the word input stream by a constant number of reference clock cycles. This number is determined by the number of stages which are composing the register.
The stage count of the shift register 9 is computed as follows:
- T1 is defined as on figure 1,
- T1 is proportional to the synchronizing clock period T: T1 = n1T.
The stage count is then: n1 + 2
By inserting the shift register 9 into the word stream, the word sequence is not modified, the stream being only delayed.
Each conditional blanking generator 9' senses the word stream at the input of the shift register 9 and then generates a blanking signal with respect to the data words contents intended for the specific gradient channel.
Sub-part 10 corresponding to aforementioned sensing and evaluating means acts as a data value detector which generates a flag. This flag depends on the last data value stored in the shift register 9 for a given gradient channel. If the data value is null the VAL_IS_NULL flag is raised. Else the flag is down.
Latch 15 which is synchronized with the input word clock of shift register 9 stores the input word data zero detection result. Latch 15 is enabled when a data word intended for the specific channel is loaded into the shift register. In others terms, latch 15 is enabled when the strobe flag of the input word is raised and the address equals the specific gradient channel address.
Consequently the output signal of latch 15 is a flag (NEXT_VAL_IS_NULL, see figure 3)  which is raised when the last data word stored in the shift register 9 intended for the specific gradient channel equals zero.
When latch 16 (also synchronized with the input word clock) is enabled the state of the NEXT_VAL_IS_NULL is propagated to the VAL_IS_NULL state. Latch 16 is enabled when a next gradient order word is stored into the shift register 9.
Consequently the VAL_IS_NULL flag is synchronized with the reception of the Next Gradient Order which signals that the last latched data for each gradient will be taken into account and sent to the converter 4 at the shift register 9 output.
Sub-part 11 corresponds to the aforementioned selective delivering and delaying means, and acts as a blanking delay generator. This part is implemented as a finite state machine 13 (see figure 4) and a counter 14 (see figure 5). These two parts are also synchronized with the input word clock of the shift register 9.
The transitions of the state machine 13 are determined by the state of two flags:
- VAL_IS_NULL: this flag is set when the last gradient data value for the specific gradient channel (see previous description) equals zero.
- COUNT_DONE: this flag is set when the delay counter 14 of the conditional blanking generator 9' reaches a specified value.
The state machine 13 works as follows:
- At startup the IDLE state is active. After the first clock cycle the WAIT_NO_NULL state is active.
- The WAIT_NO_NULL state stays active (and so blanking is enabled - see table 1) as long as the last gradient data for the specific channel equals zero (i.e. VAL_IS_NULL=1). When the last gradient data for the specific channel becomes different from zero, the WAIT_NULL state becomes active.
- The WAIT_NULL state stays active (and so blanking is disabled - see table 1) as long as the last gradient data for the specific channel is different from zero (i.e. VAL_IS_NULL=0). When the last gradient data for the specific channel equals zero, the COUNT state becomes active.
- The COUNT state stays active (and so blanking is disabled, and the counter is enabled - see table 1) as long as counter 14 has not reached its counting limit. If the last gradient data for the specific channel becomes different from zero (i.e. VAL_IS_NULL=0) during the count, then the WAIT_NULL state becomes active. When the counter has reached the counting limit (COUNT_DONE=1), the WAIT_NO_NULL state becomes active.
Counter 14 is used to delay the blanking signal when the blanking signal has to be enabled.
The counter is enabled with the COUNTER_ENABLE signal which is driven by the state machine 13. When the counter 14 is disabled its count value is reset. When the counter value reaches its counting limit the COUNT_DONE flag is raised.
The counting limit is defined as follows:
- T1 and T2 are defined on figure 1.
- T1 and T2 are proportional to the synchronizing clock period T: T1 = n1T and T2 = n2T.
The counting limit is then defined by: Lim = n1 + n2 - 1.
Table 1 hereunder summarizes the outputs of the state machine 13, as described before.
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The present invention also concerns a NMR or MRI system comprising at least one magnetic field gradient generating system, characterised in that said at least one gradient generating system consists in a system 1 as described herein before.
Furthermore, the present invention encompasses also a method for reducing the noise level in NMR/MRI experiments, in particular during acquisition phases in a NMR or MRI system comprising at least one magnetic field gradient generating system.
Such a gradient generating system 1 is generally, as shown on figure 2 for example, mainly composed of at least one set of gradient coils 2, preferably arranged according to the three axes X, Y, Z of a spatial referential system, and of controlled power supplying means 3 for said gradient coils. Said power supplying means 3 comprise, for each gradient coil, a [converter 4/amplifier 5] module 6, said modules 6 being fed with pulse sequences of digital gradient data provided as word streams by an adapted generator 7 according to a pulse program, each arrangement of a gradient coil and a converter/amplifier module forming a gradient channel.
Said method is characterised in that it mainly consists in using an automatic blanking system 8 forming part of the controlled power supplying means 3, in order to sense the digital gradient data sent to the [converter 4/amplifier 5] modules 6 and, according to the sensed values, to generate selectively blanking signals which are applied to said modules 6 for disabling the power stages of their respective amplifiers 5 connected to the respectively associated gradient coils 2, when no current is to be fed to said coils 2.
More specifically said method may consist, by means of the automatic blanking system 8, in performing the following steps:
- delaying the transmission of the successive gradient data words or word stream to the [converter/amplifier] modules 6 ;
- sensing and evaluating the values of the aforementioned data words ;
- selectively delivering, in a time controlled manner or with a delay, blanking signals, according to the evaluation results of the sensed values;
- applying the concerned blanking signal to the amplifier 5 of the [converter/amplifier] module 6 of the corresponding gradient channel, synchronised with the corresponding null gradient data and by taking into account the response time lags T1, T2 of the amplifiers 5 of said channels.
According to the invention, the blanking system used in order to perform the noise reducing method consists in an automatic blanking system 8 as described herein before.
The present invention is, of course, not limited to the preferred embodiments described and represented herein, changes can be made or equivalents used without departing from the scope of the invention.
1. Magnetic field gradient generating system for a NMR/MRI system, comprising at least one set of gradient coils, preferably arranged according to the three axes X, Y, Z of a spatial referential system, and controlled power supplying means for said gradient coils, said power supplying means comprising, for each gradient coil, a converter/amplifier module, said modules being fed with pulse sequences of digital gradient data provided as word streams by an adapted gradient data generator according to a pulse program, each arrangement of a gradient coil and a converter/amplifier module forming a gradient channel,
gradient generating system (1) characterised in that said controlled power supplying means (3) also comprise an automatic blanking system (8) which scans the gradient data words sent to the [converter (4)/amplifier (5)] modules (6) and, according to the sensed values, selectively generates blanking signals to be applied to said modules (6) in order to disable the power stages of their respective amplifiers (5) connected to the gradient coils (2), when no current is to be fed to said coils (2).
2. Magnetic field gradient generating system according to claim 1, characterised in that the automatic blanking system (8) is mainly comprised of means (9) for delaying the transmission of the successive gradient data words to the [converter/amplifier] modules (6), means (10) for sensing and evaluating the values of the delayed data words and means (11) for selectively delivering, in a time controlled manner and/or with a delay, a blanking signal to be applied to the amplifier (5) of the [converter/amplifier] module (6) of the corresponding gradient channel, according to the evaluation results of the successively sensed values.
3. Magnetic field gradient generating system according to claim 1 or 2, characterised in that the single stream of digital gradient data words, which is provided by the gradient data generator (7) according to a single pulse program and sensed by the automatic blanking system (8), incorporates gradient control data for each gradient coil (2) and in that a data dispatcher module (12) is provided which extracts the data words for each gradient coil (2) and delivers it to the corresponding associated [converter/amplifier] module (6), the automatic blanking system (8) generating selectively a specific blanking signal to the amplifier (5) of each module (6), according to the sensed values of the successive data words intended for the considered gradient coil (2).
4. Magnetic field gradient generating system according to anyone of claims 1 to 3, characterised in that the automatic blanking system (8) consists of a hardware system synchronised with a reference clock and in that it comprises, on the one hand, a gradient data word/stream delaying means (9), such as a shift register or a FIFO stack, and, on the other hand, for each gradient channel, i) sensing and evaluating means (10) which are adapted to sense the values of specific fields of the successive gradient data words intended for a considered gradient channel and to determine whether the next data word forwarded to the concerned [converter/amplifier] module (6) will result in no current being supplied to the associated gradient coil (2) and ii) delaying and conditional delivering means (11) for the blanking signal, whose active/inactive state is determined by the successive values provided by the aforementioned sensing and evaluating means (10).
5. Magnetic field gradient generating system according to anyone of claims 2 and 4, characterised in that the sensing and evaluating means (10) sense the gradient data word stream at the input of the delaying means (9) and in that the time lag induced by said delaying means (9) is set in relation to the activation time lag (T1) of the power stage of the amplifier (5) of the [converter/amplifier] module (6) of the considered gradient channel.
6. Magnetic field gradient generating system according to anyone of claims 2, 4 and 5, characterised in that the time lag induced, for each gradient channel, by the blanking signal delivering means (11) of the automatic blanking system (8), between the sensing of the first gradient data word corresponding to no current being fed to the considered gradient coil (2) and the generating of the blanking signal, is set in relation to the sum of the activation time lag (T1) of the power stage of the amplifier (5) of the considered [converter/amplifier] module (6) and of a disabling time lag (T2) of said gradient channel, depending on the amplifier (5) frequency response and the electrical characteristics of the considered gradient coil (2).
7. Magnetic field gradient generating system according to anyone of claims 2 or 4 to 6, characterised in that the blanking signal delivering means (11) for each gradient channel is implemented as a functional assembly of a finite state machine (13) and a counter (14), the latter being driven by said machine (13) and both machine (13) and counter (14) being synchronised with the word stream clock at the input of the gradient data word stream delaying means (9).
8. NMR or MRI system comprising at least one magnetic field gradient generating system, characterised in that said at least one gradient generating system consists in a system (1) according to anyone of claim 1 to 7.
9. Method for reducing the noise level in NMR/MRI experiments, in particular during acquisition phases in a NMR or MRI system comprising at least one magnetic field gradient generating system which is mainly composed of at least one set of gradient coils, preferably arranged according to the three axes X, Y, Z of a spatial referential system, and of controlled power supplying means for said gradient coils, said power supplying means comprising, for each gradient coil, a converter/amplifier module, said modules being fed with pulse sequences of digital gradient data provided as word streams by an adapted generator according to a pulse program, each arrangement of a gradient coil and a converter/amplifier module forming a gradient channel,
method characterised in that it mainly consists in using an automatic blanking system (8) forming part of the controlled power supplying means (3), in order to scan the digital gradient data sent to the [converter (4)/amplifier (5)] modules (6) and, accordingly to the sensed values, to generate selectively blanking signals which are applied to said modules (6) for disabling the power stages of their respective amplifiers (5) connected to the respectively associated gradient coils (2), when no current is to be fed to said coils (2).
10. Method according to claim 9, characterised in that it consists, by means of the automatic blanking system (8), in performing the following steps:
- delaying the transmission of the successive gradient data words or word stream to the [converter/amplifier] modules (6) ;
- sensing and evaluating the values of the above mentioned data words ;
- selectively delivering, in a time controlled manner or with a delay, blanking signals, according to the evaluation results of the sensed values;
- applying the concerned blanking signal to the amplifier (5) of the [converter/amplifier] module (6) of the corresponding gradient channel, synchronised with the corresponding null gradient data and by taking into account the response time lags (T1, T2) of the amplifiers (5) of said channels.
11. Method according to claim 9 or 10, characterised in that the blanking system (8) consists in an automatic blanking system according to anyone of claims 2 to 7.
1 Abstract
The present invention concerns a magnetic field gradient generating system for a NMR system, comprising at least one set of gradient coils, preferably arranged according to the three axes X, Y, Z of a spatial referential system, and controlled power supplying means for said gradient coils, said power supplying means comprising, for each gradient coil, a converter/amplifier module, said modules being fed with pulse sequences of digital gradient data provided as word streams by an adapted gradient data generator according to a pulse program, each arrangement of a gradient coil and a converter/amplifier module forming a gradient channel.
Gradient generating system (1) characterised in that said controlled power supplying means (3) also comprise an automatic blanking system (8) which scans the gradient data words sent to the [converter (4)/amplifier (5)] modules (6) and, according to the sensed values, selectively delivers blanking signals to be applied to said modules (6) in order to disable the power stages of their respective amplifiers (5) connected to the gradient coils (2), when no current is to be fed to said coils (2).
2 Representative Drawing
Figure 2
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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