(57)【要約】  ＲＦチャネル１８、１９の各々がＲＦ増幅器を有する複数のＲＦチャネル１８、１９を含む、磁気共鳴検査システムで特に使用するためのマルチチャネルＲＦ送信システム１である。マルチチャネルＲＦ送信システム１は、増幅器４、５に電力を供給するように構成された電源デバイス２と、電源デバイス２に接続され、第１のＲＦ増幅器４に接続される、第１のキャパシタバンク６と、電源デバイス２に接続され、第２のＲＦ増幅器５に接続される、第２のキャパシタバンク７と、電源デバイス２にさらに接続される第３のキャパシタバンク８とをさらに含む。第３のキャパシタバンク８は、ＤＣスイッチ９に接続され、ＤＣスイッチ９は、第３のキャパシタバンク８によって供給される電力を第１の増幅器４又は第２の増幅器５へと切り替えるように構成される。それゆえに、別個の蓄積エネルギーの利用可能な全能力の一部を一方又は他方のＲＦ増幅器チャネル１８、１９に導き、それにより、ＤＣ電力供給チェーンのより効果的でコスト節減された設計をもたらすマルチチャネルＲＦ送信システム１が開示される。
2021513877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴検査システムのためのマルチチャネルＲＦ送信システムであって、前記マルチチャネルＲＦ送信システムは、
各ＲＦチャネルが、入力信号を増幅し、増幅された前記入力信号を出力信号として出力するＲＦ増幅器を有する、複数のＲＦチャネルと、
前記ＲＦ増幅器に電力を供給する電源デバイスと、
前記電源デバイスと第１のＲＦ増幅器との間の導体経路に接続され、前記電源デバイスと一緒に前記第１のＲＦ増幅器に電力を供給する、少なくとも第１のキャパシタバンクと、
前記電源デバイスと第２のＲＦ増幅器との間の導体経路に接続され、前記電源デバイスと一緒に前記第２のＲＦ増幅器に電力を供給する、少なくとも第２のキャパシタバンクと、
前記電源デバイスとＤＣスイッチとの間の導体経路に接続され、追加の電力を供給する第３のキャパシタバンクであって、前記ＤＣスイッチが、前記第３のキャパシタバンクによって供給される前記追加の電力を前記第１のＲＦ増幅器又は前記第２のＲＦ増幅器へと切り替える、少なくとも第３のキャパシタバンクと、
ＲＦ需要に応じて前記ＲＦ増幅器を制御するコントローラであって、前記キャパシタバンクの状態を監視するセンサからのセンサデータを受け取り、前記センサデータをデータベースと比較し、前記センサデータと前記データベースとの比較に応じて前記ＤＣスイッチを制御する、コントローラと
を含む、マルチチャネルＲＦ送信システム。
【請求項２】
２つ以上のキャパシタバンクが、前記電源デバイスに接続され、各キャパシタバンクが、前記追加の電力を供給する前記ＤＣスイッチに接続される、請求項１に記載のマルチチャネルＲＦ送信システム。
【請求項３】
前記ＤＣスイッチが固体スイッチである、請求項１又は２に記載のマルチチャネルＲＦ送信システム。
【請求項４】
前記ＤＣスイッチがスイッチングマトリクスである、請求項１から３のいずれか一項に記載のマルチチャネルＲＦ送信システム。
【請求項５】
前記電源デバイスが、複数のセグメントにセグメント化され、各セグメントが電力を供給することができる、請求項１から４のいずれか一項に記載のマルチチャネルＲＦ送信システム。
【請求項６】
少なくとも１つの前記キャパシタバンクが、前記電源デバイスの前記セグメントに接続される、請求項５に記載のマルチチャネルＲＦ送信システム。
【請求項７】
前記セグメントが互いに独立している、請求項５又は６に記載のマルチチャネルＲＦ送信システム。
【請求項８】
前記コントローラが、自己学習データベースに接続される、請求項１から７のいずれか一項に記載のマルチチャネルＲＦ送信システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のマルチチャネルＲＦ送信システムを含む、磁気共鳴検査システム。
【請求項１０】
磁気共鳴検査システムのマルチチャネルＲＦ送信システムを操作するための方法であって、前記方法が、
複数のＲＦチャネルをもつ前記マルチチャネルＲＦ送信システムを用意するステップであって、前記ＲＦチャネルの各々は、入力信号を増幅し、増幅された前記入力信号を出力信号として出力するＲＦ増幅器を有する、用意するステップと、
前記ＲＦ増幅器に電力を供給する電源デバイスを用意するステップと、
少なくとも第１のキャパシタバンクを用意するステップであって、前記第１のキャパシタバンクが、前記電源デバイスと第１のＲＦ増幅器との間の導体経路に接続され、前記第１のキャパシタバンクが、前記電源デバイスと一緒に前記第１のＲＦ増幅器に電力を供給する、用意するステップと、
少なくとも第２のキャパシタバンクを用意するステップであって、前記第２のキャパシタバンクが、前記電源デバイスと第２のＲＦ増幅器との間の導体経路に接続され、前記第２のキャパシタバンクが、前記電源デバイスと一緒に前記第２のＲＦ増幅器に電力を供給する、用意するステップと、
少なくとも第３のキャパシタバンクを用意するステップであって、前記第３のキャパシタバンクが、前記電源デバイスとＤＣスイッチとの間の導体経路に接続され、前記第３のキャパシタバンクが、追加の電力を供給し、前記ＤＣスイッチが、前記第３のキャパシタバンクによって供給される前記追加の電力を前記第１のＲＦ増幅器又は前記第２のＲＦ増幅器へと切り替える、用意するステップと、
ＲＦ需要に応じて前記ＲＦ増幅器及び前記ＤＣスイッチを制御し、前記キャパシタバンクの状態を監視するセンサからのセンサデータを得るコントローラを用意するステップと、
前記センサデータをデータベースと比較することに基づいて、前記第３のキャパシタバンクによって供給される前記追加の電力を前記第１のＲＦ増幅器又は前記第２のＲＦ増幅器へと切り替えるステップと
を有する、マルチチャネルＲＦ送信システムを操作するための方法。
【請求項１１】
磁気共鳴検査を開始するステップと、
磁気共鳴方法を選択するステップと、
前記コントローラが、前記キャパシタバンクの前記状態を監視する前記センサからの前記センサデータを得るステップと、
前記センサデータを前記データベースと比較するステップと、
前記センサデータに基づいて前記コントローラによって前記スイッチを選択するステップと、
磁気共鳴シーケンスを開始するステップと、
前記磁気共鳴シーケンスが終了した後、手順を繰り返すステップと
をさらに有する、請求項１０に記載のマルチチャネルＲＦ送信システムを操作するための方法。
【請求項１２】
固体スイッチである前記スイッチを用意するステップと
前記磁気共鳴シーケンス中に前記追加の電力を切り替えるステップと
をさらに有する、請求項１１に記載のマルチチャネルＲＦ送信システムを操作するための方法。
【請求項１３】
プログラマブルマイクロコンピュータで実行されるとき請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法を実行するコンピュータプログラムコードを含む、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチチャネルＲＦ送信システムの分野に関し、特に、磁気共鳴検査システムのためのマルチチャネルＲＦ送信システム、そのようなマルチチャネルＲＦ送信システムを含む磁気共鳴検査システム、そのようなマルチチャネルＲＦ送信システムを操作する方法、及びこの方法を実行するように構成されたコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術で一般に知られているように、磁気共鳴検査システムは、特別なタイプ及び性能のＲＦ送信チェーンを必要とする。特に、ＲＦ送信チェーンは、約１００ｍｓの短期間高デューティサイクルＲＦパルスで、約１ｍｓ以内で約１０ｋＷのパルス電力能力に対応しなければならない。ＲＦチェーンでは、ＭＯＳＦＥＴが、多くの場合、ＭＲＩ増幅器のために使用され、その動作特性は、バイアス点Ｉｄｑとドレイン電圧Ｖｄｓとに依存する。ＭＯＳＦＥＴを組み合わせて、１６ｋＷの順方向電力をもつ典型的なＭＲＩ増幅器が形成される。ＤＣドレイン電圧Ｖｄｓは、数ｋＷのＣＷ電力を供給することができる電源デバイスから供給される。特に、イメージングの用途のための短期間高デューティサイクルパルスは、電源が短時間フレームでの高いエネルギー需要を達成しなければならないので、ＲＦチェーンの最適化にとって難題である。
【０００３】
これらの欠点を克服するための先行技術の手法は、電気エネルギーを蓄積するためにキャパシタバンクを利用し、その電気エネルギーを短期間に利用できるようにする。キャパシタバンクは、ＲＦパルスの終了中及び終了後に再充電され、その後、次のパルスが開始する。一般に、そのキャパシタンスは、約１００ｍＦであり、それは、一般に、いくつかの電解キャパシタをグループ化することによって実現される。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１７／０１７６５５５Ａ１号は、キャパシタバンクが電源デバイス及び対応する増幅アンプに接続されている磁気共鳴イメージング装置を開示している。キャパシタバンクは、電源デバイスからの入来電力を一時的に蓄積し、必要なときに、蓄積された電力を増幅アンプに放電する。具体的には、すべての軸の傾斜磁場コイルを通して短時間に大きい電流を流すことが必要になる場合、必要な電力供給量が、電源デバイスで供給できる電力を一時的に超える場合がある。そのような場合でさえ、キャパシタバンクの存在によって、傾斜磁場コイルに電力を安定して供給することができる。
【０００５】
上述したもののような知られたマルチチャネルＲＦ送信システムでは、個々のＲＦチャネルからのＲＦ需要は、多くの場合、ＲＦ電力及び位相が等しくない。ＲＦ磁気励起場の均質性を最適化するために所望のＲＦシミングを達成するには、利用するＲＦ電力増幅器の相対位相及び相対電力に対する設定条件が適用される必要があり、１つのＲＦ電力増幅器が、他のものよりも非常に多くの電力を、最大電力定格までも、送り出さなければならない。そのような場合、最大電力定格にすぐに到達することがあり、一方、他の増幅器の利用可能な電力は未使用のままである。原理的には、各チェーンが患者の安全性限界によって規定された実際の限界に達するのに十分なＤＣ電力を供給できるように、個々のＲＦ増幅器のＤＣ供給チェーンを設計することができる。この手法は、利用可能なＤＣ電力が過剰に指定されたＤＣ供給チェーンをもたらし、結果として、コスト効果の低い設計になる。別のオプションは、共有型ＤＣ供給チェーンであり、様々なＲＦ電力増幅器が同じ電源を共有し、その結果、コスト効率が上がる。しかし、この場合、例えば、本来安定であるように意図されているが、強力に駆動されたＲＦ電力増幅器が、たＤＣ電圧の電圧降下を引き起こす場合など、単一の増幅器の性能は他のＲＦ電力増幅器の性能に依存する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、別個の蓄積エネルギーの利用可能な全能力の一部を一方又は他方のＲＦ増幅器チャネルに導き、それにより、ＤＣ電力供給チェーンのより効果的で、コスト節減され、分離された設計をもたらすＲＦ送信システムを実現することである。さらに、本発明の目的は、ＲＦチャネルにわたってＤＣ電力をより均等に分配することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的は、独立請求項の主題によって対処される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項で説明される。
【０００８】
本発明の１つの態様では、上記目的は、
複数のＲＦチャネルであって、ＲＦチャネルの各々は、入力信号を増幅するように構成され、増幅された入力信号を出力信号として出力するように構成されたＲＦ増幅器を有する、複数のＲＦチャネルと、
ＲＦ増幅器に電力を供給するように構成された電源デバイスと、
電源デバイスと第１のＲＦ増幅器との間の導体経路に接続され、電源デバイスと一緒に第１のＲＦ増幅器に電力を供給するように構成される、少なくとも第１のキャパシタバンクと、
電源デバイスと第２のＲＦ増幅器との間の導体経路に接続され、電源デバイスと一緒に第２のＲＦ増幅器に電力を供給するように構成される、少なくとも第２のキャパシタバンクと、
電源デバイスとＤＣスイッチとの間の導体経路に接続され、追加の電力を供給するように構成される少なくとも第３のキャパシタバンクであって、ＤＣスイッチが、第３のキャパシタバンクによって供給される追加の電力を第１のＲＦ増幅器又は第２のＲＦ増幅器へと切り替えるように構成される、少なくとも第３のキャパシタバンクと、
センサデータに応じてＲＦ増幅器及びＤＣスイッチを制御するように構成されたコントローラとを含む、磁気共鳴検査システムのためのマルチチャネルＲＦ送信システムによって、達成される。
【０００９】
提案するマルチチャネルＲＦ送信システムの１つの利点は、個々のＲＦチャネルへの不均等なＲＦ電力要件が、実際のＲＦ需要に応じて、別個の蓄積エネルギーの利用可能な全能力の一部を一方又は他方のＲＦ増幅器に導くことによって克服できることである。キャパシタバンクからの電力の再分配により、利用可能なＤＣ電力をＲＦチャネルにわたってより効率的に又は合理的に分配することができる。キャパシタバンクのサイズ（キャパシタンス）の比率は、ＭＲシステム（磁場強度）及びコイルのタイプに依存する。都合のよい比率は、現場でのシステム使用統計を使用して容易に決定することができる。
【００１０】
好ましい実施形態では、電源デバイスは複数のセグメントにセグメント化され、各セグメントは電力を供給することができる。ＤＣ供給チェーンのセグメント化は、電源デバイスの能力を増幅器モジュールの間で共有するための柔軟でコスト節減されたやり方を提供する。
【００１１】
好ましい実施形態では、２つ以上のキャパシタバンクが電源デバイスに接続され、各キャパシタバンクは、追加の電力を供給するように構成されたＤＣスイッチに接続される。
【００１２】
別の好ましい実施形態では、ＤＣスイッチは固体スイッチである。固体スイッチは、電流がゼロである間でのみ切替えが行われるように実現することができるので実現することが容易であり、ゲートバイアスは、トランジスタを無効にするように設定される。別の利点は、固体スイッチが高速であり、電力の切替えが異なるＭＲシーケンス間に又はＭＲシーケンス中でさえ行うことができることである。
【００１３】
好ましい実施形態では、ＤＣスイッチはスイッチングマトリクスである。スイッチマトリクスは、多数のキャパシタバンクと多数の増幅器との間で電力を切り替えるのに有利である。
【００１４】
別の好ましい実施形態では、電源デバイスは複数のセグメントにセグメント化され、各セグメントは電力を供給することができる。電源デバイスのセグメント化は、それが柔軟であり、電源デバイスの特定のセグメントが異なる電圧をＲＦ増幅器及びキャパシタバンクに供給できるので有利である。
【００１５】
好ましい実施形態では、少なくとも１つのキャパシタバンクは、電源デバイスの１つのセグメントに接続される。
【００１６】
別の好ましい実施形態では、セグメントは、互いに独立している。
【００１７】
好ましい実施形態では、コントローラは、キャパシタバンクの状態を監視するセンサからの入力信号を得る。
【００１８】
別の好ましい実施形態では、コントローラは、自己学習データベースに接続される。
【００１９】
本発明の別の態様では、上記目的は、上述で開示されたマルチチャネルＲＦ送信システムを含む磁気共鳴検査システムによって達成される。
【００２０】
本発明の別の態様では、上記目的は、上述で開示された磁気共鳴検査システムにおける本明細書で開示されるＲＦ送信システムの一実施形態を操作する方法によって達成される。
この方法は、
複数のＲＦチャネルをもつマルチチャネルＲＦ送信システムを用意するステップであって、ＲＦチャネルの各々は、入力信号を増幅するように構成され、増幅された入力信号を出力信号として出力するように構成されたＲＦ増幅器を有する、用意するステップと、
ＲＦ増幅器に電力を供給するように構成された電源デバイスを用意するステップと、
少なくとも第１のキャパシタバンクを用意するステップであって、第１のキャパシタバンクが、電源デバイスと第１のＲＦ増幅器（４）との間の導体経路に接続され、第１のキャパシタバンクが、電源デバイスと一緒に第１のＲＦ増幅器に電力を供給するように構成される、用意するステップと、
第２のキャパシタバンクを用意するステップであって、第２のキャパシタバンクが、電源デバイスと第２のＲＦ増幅器との間の導体経路に接続され、第２のキャパシタバンクが、電源デバイスと一緒に第２のＲＦ増幅器に電力を供給するように構成される、用意するステップと、
少なくとも第３のキャパシタバンクを用意するステップであって、第３のキャパシタバンクが、電源デバイスとＤＣスイッチとの間の導体経路に接続され、第３のキャパシタバンクが、追加の電力を供給するように構成され、ＤＣスイッチが、第３のキャパシタバンクによって供給される追加の電力を第１のＲＦ増幅器又は第２のＲＦ増幅器へと切り替えるように構成される、用意するステップと、
ＲＦ需要に応じてＲＦ増幅器及びＤＣスイッチを制御するように構成されたコントローラを用意するステップと
センサデータに基づいて、第３のキャパシタバンクによって供給される追加の電力を第１のＲＦ増幅器又は第２のＲＦ増幅器へと切り替えるステップと
を有する。
【００２１】
好ましい実施形態では、この方法は、
磁気共鳴検査を開始するステップと、
磁気共鳴方法を選択するステップと、
コントローラ（３）が、キャパシタバンク（６，７，８）の状態を監視するセンサからのセンサデータを得るステップと、
センサデータをデータベースと比較するステップと、
センサデータに基づいてコントローラ（３）によってスイッチ（９）を選択するステップと、
磁気共鳴シーケンスを開始するステップと、
磁気共鳴シーケンスが終了した後、手順を繰り返すステップと
をさらに有する、
【００２２】
別の好ましい実施形態では、この方法は、スイッチが固体スイッチであり、ＲＦ電力が、異なるＭＲシーケンスの間にスイッチによって切り替えられることを有する。
【００２３】
好ましい実施形態では、この方法は、
固体スイッチであるスイッチを用意するステップと、
磁気共鳴シーケンス中に追加の電力を切り替えるステップと
をさらに有する。
【００２４】
本発明の別の態様では、上記目的は、請求項に記載の方法を実行するか又はその方法で使用するように構成されたコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラムによって、前記コンピュータプログラムがプログラマブルマイクロコンピュータで実行されるとき、達成される。
【００２５】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、それを参照して解明される。しかしながら、そのような実施形態は、必ずしも本発明の全範囲を表すものではなく、それゆえに、本発明の範囲を解釈するために、特許請求の範囲及び本明細書が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるＲＦ送信システムの一実施形態を含む磁気共鳴検査システムの一部の概略図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、磁気共鳴検査システムの一実施形態の一部の概略図を示し、２チャネルＲＦ送信システム１が示されている。ＲＦ送信システム１は、２つのＲＦチャネル１８、１９を含み、各チャネル１８、１９は、コントローラ３に接続された増幅器４、５を有する。増幅器４、５は、電源デバイス２に接続され、電源デバイス２は、複数のセグメント１５、１６、１７にセグメント化される。各セグメント１５、１６、１７は、増幅器４、５に独立して電力を供給することができる。第１のキャパシタバンク６は、電源デバイス２のセグメント１５に接続され、第１の増幅器４に接続される。第２のキャパシタバンク７は、電源デバイス２の異なるセグメント１６に接続され、第２の増幅器５に接続される。キャパシタバンク６、７、８は、電源デバイス２からの入来電力を一時的に蓄積し、蓄積された電力を、必要なときに、増幅器４、５に放電する。キャパシタバンク６、７は、一方又は他方の増幅器チャネル１８、１９に結線される。第３のキャパシタバンク８は、電源デバイスの異なるセグメント１７に接続される。第３のキャパシタバンク８は、電源デバイス２のセグメント１７によって供給される電力と一緒に追加の電力を供給することができる。この追加の電力は、ＤＣスイッチ９によって、第１のＲＦチャネル１８又は第２のＲＦチャネル１９のいずれかに切り替えられる。ＤＣスイッチ９はまた、固体スイッチ及び／又はスイッチマトリクスとすることができる。同じコイルモードを送り込む２つのＲＦ増幅器４、５を有する好ましい実施形態では、両方のＲＦ増幅器は、追加の別個のキャパシタバンク８に接続される。例えば、直角位相ボディコイルの４ポート駆動である。ここで、各線形モードが、１８０度の位相差をもつ２つのＲＦ増幅器によって送り込まれる。コントローラ３は、実際のＲＦ需要１０に応じてＤＣスイッチ９を操作する。コントローラ３は、キャパシタバンク６、７、８の状態を監視するセンサからの入力信号を得る。センサ信号は、データベースと比較される。追加として、スイッチング状態は、コイル負荷と、ＭＲ全身送信コイル内の対象者のサイズ及び位置とに依存し、さらに、ＭＲ方法、マルチＲＦ  ＴＸパルス（振幅、時間、位相、周波数で変調された）、及び臨床プロトコルのＲＦシム状態に依存する。制御モジュールは、デジタルであり、入力パラメータ及び数学モデルに基づいて自己学習するように構成された自己学習制御モジュールを含む。キャパシタバンク８からの電力の再分配により、利用可能なＤＣ電力をＲＦチャネル１８、１９にわたってより均等に分配することができ、それにより、ＤＣ電力供給チェーンのより効果的でコスト節減された設計をもたらす。
【００２８】
図２は、本発明の好ましい実施形態による流れ図を示す。流れ図はステップ１００で始まり、それによって、ＭＲ検査が開始される。ステップ１１０において、ＭＲ方法が選択される。ステップ１２０において、コントローラは、キャパシタバンクの状態を監視するセンサからのセンサデータを得る。センサ信号が、データベースと比較される。制御モジュールは、デジタルであり、入力パラメータ及び数学モデルに基づいて自己学習するように構成された自己学習制御モジュールを含む。ステップ１３０において、コントローラは、センサによって集められた情報に基づいてスイッチ９を選択する。ステップ１４０において、磁気共鳴シーケンスが開始される。シーケンスがステップ１５０で終了した後、手順はステップ１６０で繰り返される。
【００２９】
本発明は、図面及び前述の説明で詳細に図示及び説明されたが、そのような図及び説明は、例証又は例示であり、限定でないと見なされるべきであり、本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解され実現され得る。特許請求の範囲において、「備えている、含んでいる、有している」という単語は、他の要素又はステップを排除せず、単数形は複数を排除しない。特定の手段が互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用できないことを示していない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も範囲を限定するものと解釈されるべきでない。さらに、明瞭にするために、図面中のすべての要素に参照符号が与えられているとは限らない。
【符号の説明】
【００３０】
１  マルチチャネルＲＦ送信システム
２  電源デバイス
３  コントローラ
４  第１のＲＦ増幅器
５  第２のＲＦ増幅器
６  第１のキャパシタバンク
７  第２のキャパシタバンク
８  第３のキャパシタバンク
９  ＤＣスイッチ
１０  ＲＦ需要信号
１１  ＲＦ入力チャネル
１２  ＲＦ出力チャネル
１３  ＲＦ入力チャネル
１４  ＲＦ出力チャネル
１５  電源セグメント
１６  電源セグメント
１７  電源セグメント
１８  ＲＦチャネル
１９  ＲＦチャネル
２０  導体経路
２１  導体経路
２２  導体経路
【図１】
2021513877.tif 000003
【図２】
2021513877.tif 000004
【国際調査報告】
2021513877.tif 000005
2021513877.tif 000006
2021513877.tif 000007