CN103257332A - 用于运行线圈的方法和监视模块 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于运行其中流过交流电流的线圈（104）的方法。对线圈（104）的机械谐振响应进行采集，并且通过振荡电路模型（20）模拟。检查通过线圈（104）要发送的交流电流在振荡电路模型（20）中是否引起谐振响应。如果谐振响应超过预定的边界值，则截止通过线圈（104）的电流流动。还描述了一种监视模块（1；11），该监视模块包括这样的振荡电路模型。

Description

用于运行线圈的方法和监视模块

技术领域

本发明涉及一种用于运行其中流过交流电流的线圈的方法。此外本发明还涉及一种监视线圈运行的监视模块。

背景技术

电流总是引起磁场。在电线圈中该磁场特别突出。如果存在另一个外部磁场，则产生相互作用并产生线圈的吸引或排斥。该物理效应是良好公知的并且在许多应用中被有意地使用。在磁共振断层造影系统中也可以使用按照不同形式并且具有不同功能的线圈。

也称为核自旋断层造影的磁共振断层造影，是目前广泛使用的用于采集活的检查对象的身体内部的图像的技术。为了利用该方法获得图像，即，产生检查对象的磁共振照片，必须首先将患者的身体或待检查的身体部分置于由磁共振测量装置的基本磁体产生的尽可能均匀的静态基本磁场（通常称为B₀场）。在该基本磁场上在拍摄磁共振图像期间重叠由所谓的梯度线圈产生的快速接通的梯度场。此外，利用高频天线将定义的场强的HF脉冲入射到检查体积中，检查对象位于该检查体积中。该HF脉冲的磁通密度通常用B₁表示。脉冲形的高频场由此一般也简称为B₁场。借助该HF脉冲这样激励检查对象中的原子的核自旋，使得这些核自旋以所谓的“激励翻转角”（以下也简称为“翻转角”）从其平行于基本磁场B₀延伸的均衡位置被偏转。核自旋然后围绕基本磁场B₀的方向进动。由此产生的磁共振信号由高频接收天线接收。接收天线或者可以是也用来发射高频脉冲的相同的天线，或者是单独的接收天线。最后基于接收的磁共振信号建立检查对象的磁共振图像。

在数百安培范围内的高电流流过梯度线圈。梯度线圈位于紧靠基本磁体的强基本磁场中。在梯度线圈的磁场和基本磁场之间的相互作用由此是强的，并且对梯度线圈的机械影响是已知的。

由此，在磁共振断层造影期间梯度线圈的偏转导致公知的大的噪声。这些噪声虽然可以被感受为干扰的，但是无论对于断层造影系统还是对于患者来说都不是有害的。当快速的梯度脉冲序列触发梯度线圈或梯度线圈系统的机械谐振时，则不同。在此一方面噪声变得如此之高，使得其对于患者来说不再能够接受。机械振动此外作用于梯度线圈引线并且作用于梯度线圈接头。在此例如梯度线圈上的螺丝接头变得高阻并且在较长的运行中变热。摩擦热也会导致发热。发热在极端情况下可以这样强，使得其导致设备损坏。

如其在谐振中出现的那样，强的机械振动此外可以导致线圈或引线中或梯度线圈的固定装置中的断裂。

梯度线圈的机械谐振问题特别地在非常快的磁共振断层造影成像技术中，例如在所谓的平面回波成像（EPI-回波平面成像）中出现。平面回波成像是单次激发方法。也就是说，为了测量一个完整的层，EPI序列仅使用唯一一个激励脉冲。双极地接通梯度线圈，以产生具有交替符号的多个梯度回波。除了梯度线圈系统的谐振的已经描述的机械影响，在平面回波成像中的谐振也可以导致以所谓的EPI鬼影、所谓的鬼影形式的图像质量干扰。

梯度线圈的机械谐振也作用于基本磁体。通常在磁共振断层造影系统中的基本磁体通过超导线圈形成。超导体通过氦冷却保持。由于谐振会通过发热导致氦蒸发率提高。在极端情况下提高的氦蒸发率甚至导致所谓的磁体淬火，当低于临界的氦保有量时，也就是说，超导体断裂并且基本磁场不再保持。

机械系统（如形成磁共振断层造影系统的梯度线圈）的谐振在一个或多个谐振频率下发生。谐振频率可以测量技术地或通过仿真来确定。

由电流通流的线圈的机械偏转与该电流成比例。由此在通过频率f的交变电流引起的谐振频率f的情况下机械谐振的前提条件是，电流强度足以通过磁场激励机械振荡。

按照为了避免线圈中的机械谐振的第一方案，排除或禁止为通流的电流所确定的频带，所述频带位于机械谐振频率附近或围绕机械谐振频率。在磁共振断层造影系统中可以将这样禁止的频带存储在梯度脉冲软件中。软件于是防止，可以执行包含了在禁止的频带内部的频率的梯度脉冲序列。

该工作方式的缺陷是，由此包含了在禁止的频带内部的频率的所有的序列变得不可执行。谐振激励振幅不被考虑。这意味着，其谐振激励振幅低于临界值的序列变得不可执行，也就是不触发机械谐振。

为了能够利用磁共振断层造影产生最佳的图像，临床人员本身设计与具体的检查情况或与具体的患者匹配的脉冲序列。通过存储禁止的频带，不必要地限制了成像可能性。另一方面通过应用者绕开频带禁止，例如因为振幅被错误地估计为足够低，却会导致谐振激励并且由此导致梯度线圈系统损坏。

发明内容

由此本发明要解决的技术问题是，提供一种开头提到类型的方法以及一种监视模块，通过它们避免线圈、特别是梯度线圈的机械谐振振荡。

在按照本发明的用于运行其中流过交流电流的线圈的方法中，首先对线圈的机械谐振响应（mechanisches Resonanzverhalten）进行采集。用于机械谐振响应的数据已经可以按照谐振曲线的形式呈现，于是采集仅包含读取谐振值。替换地，测量表示了线圈或线圈系统的机械谐振系统。为此例如利用交变频率进行激励，并且测量各自的偏转。可以通过振荡记录器测量振荡幅值。也可以测量噪声曲线。在磁共振断层造影系统中的梯度线圈系统的情况下也可以测量氦蒸发率，所述氦蒸发率同样提供机械谐振响应的信息。

替换地也可以通过仿真来确定机械谐振响应。

按照本发明通过振荡电路模型进行机械谐振响应的模拟。专业人员公知，由电组件构造具有特定的振荡特征，特别是特定的谐振点的振荡电路，例如谐振点通过简单的RLC振荡电路（电阻-电感-电容）来模拟。

如果线圈具有多个谐振频率或多个谐振点，则优选地每个单个的谐振点可以通过单独的谐振电路模型来模拟。线圈的全部采集的机械谐振响应然后通过各个建立的振荡电路模型的组合来模拟。

在另一个步骤中检查，通过线圈要发送的交流电流在振荡电路模型中是否引起谐振响应。通过建立振荡电路模型，设置的电流序列，在梯度线圈的情况下例如梯度脉冲序列，可以直接检查是否其在线圈中触发机械谐振。不是将来自于电流的频谱的各个频率与线圈的谐振曲线进行比较，而是将具有所有包含在其中的频率的全部电流信号通过振荡电路模型来发送。由此自动地考虑各个频率分量的各自的振幅。由此也考虑各个离散的频率的可能重叠，这些离散的频率例如位于远离谐振频率处，但是总体上由于其振幅高度而触发谐振振荡。

在另一个步骤中，如果谐振响应超过预定的边界值，则通过线圈的电流流动被截止。如果利用具体要发送的交流电流的检查在振荡电路模型中得到谐振响应，则这并不一定意味着，该谐振响应实际上会导致损害或者以一定的可能性导致损害。例如电流流动必须自一定的振荡振幅开始才实际上被禁止。预定的边界值可以对于线圈固定预先给出。但是也可以考虑如下应用情况，在所述应用情况中可以将边界值与外部的情况匹配。

相应的按照本发明的监视模块包括振荡电路模型，该振荡电路模型模拟其中流过交流电流的线圈的谐振响应。

监视模块具有用于接收交流电流的实际值或额定值的输入端。输入端与振荡电路模型相连并且允许待检查的电流馈入到振荡电路模型。在磁共振断层造影系统中首先由梯度线圈控制装置输出梯度脉冲序列作为数字的额定值。该额定值在数字-模拟转换器中被转换为模拟电流并且在放大器中被放大到需要的电流强度，然后其被传输到梯度线圈系统。按照本发明可以将交流电流的额定值，即，在磁共振断层造影系统的情况下将由梯度线圈控制装置输出的数字值馈入振荡电路模型或者检查实际值。在理想情况下实际值与额定值没有偏差。但是通过在数字-模拟转换中的不精确性和放大器的频率响应可能发生偏差。如果振荡电路模型是数字地构造的，则在使用电流的实际值的情况下还必须进行模拟-数字转换。

监视模块还包括用于输出停止信号的输出端，利用该停止信号禁止电流馈入到线圈。在该输出端上输出的停止信号可以是简单的1-0信号，即，二进制信号，该信号表达对待馈入的电流的截止或接受。

如果振荡电路模型中的电流引起超过了预定的边界值的谐振响应，则输出停止信号。通过监视模块的例如在梯度线圈控制装置和梯度线圈之间的布置可以在梯度脉冲序列在梯度线圈中引起会导致梯度线圈系统毁坏的不期望的谐振响应之前直接停止梯度脉冲序列。

监视模块的前面提到的组件的大部分可以完全或部分地以软件模块的形式在相应的控制装置的处理器中实现。这一点是有利的，因为通过软件安装也可以为了执行按照本发明的方法而后来装备现有的控制装置。本发明由此也包括计算机程序产品，该计算机程序产品可以直接在医学成像设备的，特别是磁共振断层造影系统的可编程控制装置的处理器中加载，具有程序代码资源，用于当该程序在控制装置中运行时执行按照本发明的方法的所有步骤。利用计算机程序产品可以当计算机程序产品加载到可编程装置的存储器中时实施按照本发明的方法的步骤。

替换地，振荡电路模型或监视模型的实施也可以作为可自由编程的逻辑电路（FPGA）实现。由此可以实现特别快速的信号处理。

本发明的其他特别有利的构造和扩展从从属权利要求中以及以下描述中得出，其中一类权利要求的从属权利要求也可以类似于另一类权利要求的从属权利要求来扩展。

原则上如何对线圈的机械谐振响应进行采集的方式不限于特定的可能性。优选地，确定谐振电路的中心频率和品质。如上所述，线圈系统的机械谐振响应具有多个谐振点。于是对于每个谐振点确定中心频率和品质。特别地通过考虑谐振电路的品质可以判断，例如位于远离谐振频率处的频率分量是否尚可以引起谐振响应。品质公知地是关于谐振宽度的结论并且通过在相对于谐振振幅的3dB下降的情况下将谐振频率除以带宽来计算。

利用振荡电路模型也可以不是精确模拟机械谐振响应而是例如为振荡电路模型对应一个中心频率，该中心频率例如大于测量的机械谐振频率。当线圈是梯度线圈时这一点例如是有利的，因为由此可以实现对不同的通过梯度线圈放置的改变而出现的容差状态的更好覆盖。

与测量的机械谐振响应无关地，有利地也可以通过振荡电路模型来反映两个紧挨着的谐振频率，其中心频率位于这两个测量的谐振点之间。

有利地，设置数字的IIR带通滤波器（Infinite Impulse Response，有限脉冲响应）作为振荡电路模型的基础。数字IIR带通滤波器的产生是很好掌握的并且可以实现快速的信号处理。数字滤波器的前提条件是离散的数值作为输入信号。对每个单个数值进行数字处理。所述数字处理利用逻辑组件或按照软件程序的形式实现。

在一种实施方式中，首先设计用于模拟机械谐振响应的模拟的带通滤波器，并且从该模拟的带通滤波器通过双线性变换产生数字的IIR带通滤波器。

与数字的滤波器不同，模拟的滤波器由电组件（诸如电阻、线圈和电容器）实现。利用测量的值：中心频率和品质，定义了模拟的带通滤波器。

公知的是，传递函数，也就是模拟的带通滤波器的增益与频率的依赖关系在所谓的拉普拉斯范围给出。传递函数于是为：

$A\left(p\right)=\frac{(A_r\÷Q)\·p}{1+(1\÷Q)\·p+p^2}$

其中A_r表示谐振点中的增益并且Q表示品质。A(p)表示p情况下的增益，其中p是复数频率。等式可以被归一化，即，选择A_r＝1。

在应用双线性变换之后由此获得数字的传递函数

$A\left(z\right)=\frac{D0+D2\·z^2}{C0+C1\·z+C2\·z^2}.$

其中z由p通过z=e^pT引起，其中T是如在Z变换中已知的采样周期持续时间。

对于系数换算如专业人员公知的那样成立：

$D0=\frac{-d1\·l}{c0+c1\·l+c2\·l^2}$

$D2=\frac{d1\·l}{c0+c1\·l+c2\·l^2}$

$C0=\frac{c0-c1\·l+c2\·l^2}{c0+c1\·l+c2\·l^2}$

$C1=\frac{2\·(c0-c2\·l?}{c0+c1\·l+c2\·l^2}$

C2=1

其中 $1=\cot \left(\frac{\mathrm{\Π}}{\mathrm{\Ωa}}\right),$ 其中

是采样频率并且fa是采样频率以及fkrit是谐振频率。

对于系数成立

$d1=\frac{1}{Q}$

c0=1

$c1=\frac{1}{Q}$

c2=1。

由此得到带通滤波器的一般的模拟传递函数

$A\left(p\right)=\frac{d1\·p}{c0+c1\·p+c2\·p^2}.$

于是得到以下对于机械振荡器的数字模型的差分方程式：

z1(k)=D2·x(k)-C1·z1(k-1)-C0·z2(k-1)和

z2(k)=z1(k-1)其中状态存储器z1和z2

以及

y(k)=b1·z1(k)+b2·z1(k-1)+b3·z2(k-1)其中

b1=1、b2=0和b3=D0/D2。

在此k是采样传播指数，其从0直到∞。

从模拟的带通滤波器中也就是可以通过双线性变换计算数字滤波器。

在优选实施方式中，线圈是磁共振断层造影系统的梯度线圈，通过该梯度线圈发送特定的梯度脉冲序列。

特别地，在磁共振断层造影系统中通过处于谐振中的线圈引起的损坏的危险很高，因为导致非常强的磁场。

优选地，然后在检查过程开始之前进行对谐振的检查步骤。在此可以首先离线地检查符合特定的检查情况的新建立的梯度脉冲序列的谐振响应，即，与直接的检查情形无关地。

在另一个实施方式中，对谐振的检查步骤与电流信号的数字-模拟转换平行地进行。如上面已经解释的，在磁共振断层造影系统中由控制装置提供按照数字形式的电流额定值。对该电流额定值进行数字-模拟转换、放大和然后馈入到线圈中。优选地在该实施方式中，在与数字-模拟转换同时进行对谐振的检查，从而不发生时间损失。如果表明，选择的梯度脉冲序列会导致有害的谐振，则禁止电流馈入到梯度线圈中。

在另一个实施方式中，在电流信号的数字-模拟转换之后进行对谐振的检查步骤。由此也采集电流的改变，该电流改变首先归因于数字-模拟转换或归因于随后的放大。也就是检查实际值。为此测量模拟的电流实际值。该电流实际值被直接采样，即，被数字化。还可以考虑首先在监视模块中的数字化。

在一种优选扩展中，通过放大器的控制来进行截止电流流动的步骤。就此而言可以以简单的方式禁止发送，而无需附加的开关。

在一种优选扩展中，确定对于数字的振荡电路模型的输出信号的阈值，在超过该阈值时截止电流流动。对输出信号的连续监视由此可以得到结论，是否存在危害系统的谐振响应。

可以在确定的起振时间之后才进行数字的振荡电路模型的输出信号与阈值的比较。该起振时间例如可以为三分之一的振荡电路品质。对此的背景是，在采用振荡的情况下通常发生具有过振荡

的起振过程。该过振荡可能已经超过阈值，但是仅保持短时间，从而在机械谐振情况下还没有发生系统损坏。在起振时间之后达到持续最大的振荡振幅并且该最大的振荡振幅不允许超过阈值。也可以考虑，设置两个阈值，即使过振荡也不允许超过的一个阈值和用于已经起振的状态的阈值。

在优选扩展中，对数字的振荡电路模型的输出信号在与阈值比较之前进行单个离散的信号值的绝对值形成（Betragsbildung）或平方（Quadrierung）。该信号处理降低了过振荡响应。作为对此的替换或按照另一个实施方式，数字的振荡电路模型的输出信号可以在与阈值比较之前也通过所谓的平滑的平均值滤波器（moving average filter）平滑。就此而言也避免了过振荡。

附图说明

以下借助附图结合实施例再次详细解释本发明。在此在不同的附图中相同的组件具有相同的附图标记。附图中：

图1示出了磁共振断层造影系统的示意性框图，在该磁共振断层造影系统中使用按照本发明的监视模块，

图2示出了具有替换的布置的磁共振断层造影系统的示意性框图，在该磁共振断层造影系统中使用按照本发明的监视模块，

图3示出了数字滤波器的模型，

图4示出了在第一激励频率的输入信号的情况下数字滤波器的输出信号，和

图5示出了在第二激励频率的输入信号的情况下数字滤波器的输出信号。

具体实施方式

图1示出磁共振断层造影系统100的示意性框图，在该磁共振断层造影系统中使用按照本发明的监视模块1。即使根据磁共振断层造影系统进行以下描述，但是本发明也不限于这些应用情况。

磁共振断层造影系统100的中央部分是通常的扫描器101，卧榻103上的对于检查的患者或受检者（未示出）可以定位在该扫描器中的检查空间102中（通常也称为“患者通道”）。该图示不是限制性地理解，即使是在其中检查空间开放地构造的开放式的磁共振断层造影系统中也可以使用按照本发明的方法，并且可以采用按照本发明的监视模块。

扫描器101具有用于在测量空间102中施加基本磁场的基本磁场系统，以及梯度线圈系统104，通过该梯度线圈系统可以输出由磁场梯度脉冲构成的脉冲序列，即按照预先给出的测量协议的梯度脉冲序列。与此匹配地可以通过未示出的高频天线装置发送高频脉冲，以用于激励在检查对象的待检查区域中的核自旋。然后也可以由高频天线装置接收通过激励的核自旋的弛豫形成的磁共振信号。通常对于一个检查采用不同的高频天线装置，例如用于发送高频脉冲的身体线圈和用于捕捉磁共振信号的局部线圈。

磁共振断层造影系统100的控制装置106控制扫描器101。该控制装置具有不同的接口。除了别的之外有梯度发送接口108，通过该梯度发送接口将期望的梯度脉冲序列馈入到梯度天线装置104中。

此外，控制装置具有磁共振信号接收接口107，其从为了接收而使用的高频天线装置经由连接105接收磁共振信号作为原始数据、处理并且然后传输到重建单元109，该重建单元按照通常方式基于原始数据重建图像数据。在控制装置106上连接了终端110，通过该终端，用户可以操作控制装置106和由此整个磁共振断层造影系统100。

通过其他接口可以由控制装置106控制扫描器101的其他组件，例如高频天线线圈系统、基本场磁体系统、卧榻103等。所有这些组件是专业人员公知的并且因此在图1中未详细示出。在此要指出的是，磁共振断层造影系统还可以具有多个其他组件，诸如到特定网络的接口，它们同样对于专业人员来说和磁共振断层造影系统的基本工作原理一样是公知的并且由此不必进一步解释。

图1还示出了数字-模拟转换器3，其与梯度发送接口108相连。数字-模拟转换器3的输出端与放大器模块4相连。放大器模块4的输出端与梯度线圈104相连。监视模块1利用输入端6与数字-模拟转换器3的输入端或与梯度发送接口108相连。也就是监视模块1在其输入端6上接收梯度电流的额定值，即，以数字形式的梯度脉冲序列。监视模块1的输出端7与放大器模块4的控制输入端5相连。在控制输入端5上放大器模块4接收监视模块的输出端信号，即停止信号。监视模块1包括振荡电路模型20。图1中的图示非限制性理解，特别地其并非是关于各个组件的空间布置的断言。监视模块1例如也可以是控制装置106的集成的组成部分。

用户，例如医生或其他临床人员，也可以是大学范围的科学家，设计符合特定的成像任务的梯度脉冲序列。该梯度脉冲序列通过终端110输入到磁共振断层造影系统100的控制装置106中并且在其他处理步骤之后传输到梯度发送接口108。在仅示例提到的平面回波成像中梯度脉冲序列可以由双极的梯度脉冲的序列组成，即，梯度斜坡从零升高直到最大的正值并且然后直接到相反的负最大值。也就是说，得到双极类型的三角形脉冲的序列。对于每个梯度脉冲产生梯度回波。由于FID(free induction decay，自由感应衰减)的或MR信号的快速T2下降，梯度脉冲必须快速地相继跟随，以便能够在该时间段内部产生多个回波。200至300μs的斜坡持续时间是通常的值。

设置的梯度脉冲序列，即，应当流过梯度线圈的电流的形状，在梯度发送接口108处以数字形式被发送到数字-模拟转换器3。与之并行地将数字信号施加到监视模块1的输入端6。在监视模块1中信号通过电子的或通过数字的振荡电路模型20传播。在监视模块内部检查振荡电路模型的输出信号，是否呈现对于系统来说是干扰的谐振响应。具体地将振荡电路模型的输出信号的振幅与预先给出的阈值相比较。如果输出信号的振幅或输出信号的包络线超过预先给出的阈值，即，存在谐振振荡，则触发停止信号，该停止信号通过输出端7传输到放大器模块4并且导致放大器断开。到梯度线圈104的电流流动由此被禁止。振荡电路模型20模拟待馈入的梯度线圈的机械谐振响应。数字的滤波器可以在数字的信号处理器DSP中编程。按照任意的编程语言的编程原则上可以在任意处理器上进行。也可以将数字的滤波器作为可自由编程的逻辑电路（FPGA）实现。

图2也示出了磁共振断层造影系统100。标准组件与图1中示出的一样并且在此不进一步解释。磁共振断层造影系统100按照图2包括数字-模拟转换器13、放大器单元14和监视模块11。监视模块11又包括振荡电路模型20。

数字-模拟转换器13与梯度发送接口108相连。数字-模拟转换器13的模拟输出端与放大器模块14的输入端相连。放大器模块14的输出端与梯度线圈或与梯度线圈系统104相连。与图1不同，在图2中监视模块11利用输入端16与放大器模块14的输出端相连。监视模块的输出端17与放大器模块14的控制输入端15相连。

按照在图2中示出的布置，监视电流信号的实际值。为了能够按照图2在放大器模块14之后量取信号，必须设置测量装置。因为此处是模拟的电流信号，所以原则上可以考虑，以模拟形式构建振荡电路模型20。

但是优选地，在监视模块中或此处未示出地在单独的模拟-数字转换器中进行实际值的模拟-数字转换。用来采样待测量的电流的电流测量装置也是常用的，也就是进行模拟-数字转换。然后可以如图1中那样使用相同的数字振荡电路模型。如果检查得出，振荡电路模型的输出信号超过确定的边界值，则在监视模块11的输出端17又输出停止信号。

根据图3详细解释振荡电路模型20的工作方式。图3示出了数字IIR带通滤波器的图示，如在软件计算程序MATLAB中使用的那样。IIR滤波器是递归的滤波器。图3中的图示应当仅在对本发明的理解来说是必要的范围内解释。该图示对于数字滤波器的专业人员来说是常见的。从按照图3的结构图中可以直接导出如上面已经解释的对于z1(k)和z2(k)的等式：

z1(k)=D2·x(k)-C1·z1(k-1)-C0·z2(k-1)和

z2(k)=z1(k-1)

在模型中左边输入与期望的待馈入的电流相应的输入信号x(k)。右边输出输出信号y(k)，对该输出信号检查谐振的存在。k是采样步骤的说明。成立：k·t_A=t。在此t_A是采样时间。k是所谓的传播指数并且从0直到∞。

输出信号y(k)是数字信号。每个值y(k)（其中k从0到∞）分别是离散的信号值。为了避免过振荡问题，可以将这些值y(k)分别取平方或者考虑y(k)的绝对值。

在双线性变换之后从前面建立的模拟滤波器建立按照图3的模型。为此首先测量梯度线圈的或梯度线圈系统的机械谐振响应。这例如可以通过公知的测量方法（诸如使用振荡接收机）来进行。对形成的噪声的测量也是可能的。此外可以考虑，仿真机械系统的谐振响应。在磁共振断层造影系统中也可以确定氦蒸发率。由这样获得的测量值中对于确定的谐振点确定中心频率和品质。从中可以按照公知方式确定模拟的带通滤波器，根据该带通滤波器然后通过双线性变换可以实现数字的滤波器。

图4和5以图形示出了对于输出信号y(k)关于时间t的结果。电振荡电路模型示例性地根据1000Hz的谐振频率设计，因为涉及的线圈的机械谐振响应的测量应当已经得出该值。作为振荡电路品质假定Q=30。

图4中在y轴上以任意单位画出梯度，即输出信号y(k)。x轴形成以毫秒为单位的时间轴t。k、即传播指数与时间t的关联通过采样率进行。作为采样频率在本情况中使用100kHz，这相应于1/fa=10μs的采样间隔。作为激励信号或输入信号x(k)，即，作为梯度脉冲序列，选择具有250μs斜坡时间的不间断的双极梯度斜坡，这相应于1000Hz的信号频率。按照预计，结果表明了突出的谐振响应。输出信号的振幅随着时间增加。该梯度脉冲序列不允许传输到梯度线圈系统，因为会导致太强的机械振荡。

图4示例示出了阈值S，在超过该阈值的情况下输出停止信号。视系统而定，该阈值例如可以位于0.2或0.4。在阈值S=0.2的情况下按照图4在大约0.005ms的时间之后进行中断信号或停止信号。

图5也示出了图，在该图中关于以毫秒为单位的时间按照任意单位画出了y(k)。机械谐振系统，该机械谐振系统在此通过数字的振荡电路模型调制，也具有1000Hz的谐振频率和Q=30的品质。作为输入信号，即，作为梯度脉冲序列，又选择不间断的双极梯度斜坡，但是具有270μs的斜坡时间。其相应于932Hz的信号频率。也就是斜坡时间相对于第一例子延长。在断层造影应用中这意味着，可以产生更少的梯度回波，由此成像中的精度变差。图5中可以看出，不再达到谐振情况。此处通过数字模型模拟的机械系统，虽然开始振荡，但是在大约0.04ms之后保持在低于0.2的范围内。但是在开始阶段发生过振荡。由此在大约0.005ms之后达到大约0.26的振幅。如果例如确定0.2的刚性阈值，则在大约0.004ms之后发生停止信号。如果考察进一步的信号变化，则这看起来不合理。

可以避免该问题，方法是考虑起振时间并且阈值比较在例如0.02ms或0.03ms的时间之后才进行。短时更高的振荡振幅可以由通常的机械系统容忍。精确的边界（在所述边界情况下要产生停止信号，以停止电流馈入）对于每个系统来说可以单独确定。

关键的是，使用按照本发明的监视模块可以实时地进行中断并且由此可靠地防止系统损坏。系统不能被操纵或绕开。这在禁止的频带中更容易发生。具有振荡电路模型的监视模块自动考虑，利用何种振幅进行激励和/或在谐振点附近的频率由于其振幅是否已经触发谐振或信号在精确的谐振频率情况下是否不触发谐振振荡，因为振幅太小。不一定必须禁止可能允许好的图像质量的频带。

最后再次指出，前面详细描述的监视模块仅仅是实施例，专业人员可以按照不同方式修改，而不脱离本发明的范围。此外不定冠词“一”或“一个”的使用不排除涉及的特征也可以多重存在。同样“单元”和“模块”的概念也不排除，涉及的组件可以由多个共同作用的子组件组成，所述子组件必要时在空间上可以是分布的。

附图标记列表

1监视模块

3数字-模拟转换器

4放大器模块

5控制输入端

6输入端

7输出端

11监视模块

13数字-模拟转换器

14放大器单元

15控制输入端

16输入端

17输出端

20振荡电路模型

100磁共振断层造影系统

101扫描器

102测量空间

103卧榻

104梯度线圈系统

105连接

106控制装置

107磁共振信号-接收接口

108梯度发送接口

109重建单元

110终端

b1系数

b2系数

b3系数

C0系数

C1系数

D2系数

S阈值

x(k)输入信号

y(k)输出信号

z1(k)状态存储器

z2(k)状态存储器

Claims (15)

1.一种用于运行其中流过交流电流的线圈（104）的方法，具有以下步骤：

-对所述线圈（104）的机械谐振响应进行采集；

-通过振荡电路模型（20）进行该机械谐振响应的模拟；

-检查通过所述线圈（104）要发送的交流电流在所述振荡电路模型（20）中是否引起谐振响应；和

-如果谐振响应超过预定的边界值，则截止通过所述线圈（104）的电流流动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于机械谐振响应确定谐振电路的中心频率和品质。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，设置数字的IIR带通滤波器作为振荡电路模型（20）的基础。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，首先设计用于模拟机械谐振响应的模拟的带通滤波器，并且从该模拟的带通滤波器中通过双线性变换产生数字的IIR带通滤波器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述线圈（104）是磁共振断层造影系统（100）的梯度线圈，通过该梯度线圈发送特定的梯度脉冲序列。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在建立了梯度脉冲序列之后在检查过程开始之前进行对谐振的检查步骤。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对谐振的检查的步骤与电流信号的数字-模拟转换并行地进行。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在电流信号的数字-模拟转换之后进行对谐振的检查的步骤，由此测量在数字-模拟转换之后的电流。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过放大器（4）的控制来进行截止电流流动的步骤。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定对于数字的振荡电路模型（20）的输出信号（y(k)）的阈值，在达到或超过该阈值时截止电流流动。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在确定的起振时间之后才进行数字的振荡电路模型（20）的输出信号（y(k)）与阈值的比较。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对于数字的振荡电路模型（20）的输出信号（y(k)）在与阈值比较之前，对单个离散的信号值形成绝对值或进行平方。

13.一种监视模块（1；11），包括振荡电路模型（20），该振荡电路模型模拟其中流过交流电流的线圈（104）的谐振响应，具有用于接收交流电流的实际值或额定值的输入端（6；16），和用于输出停止信号的输出端（7；17），利用该停止信号禁止电流馈入到所述线圈（104），其中，所接收的交流信号通过所述振荡电路模型（20）传导，并且如果该振荡电路模型（20）中的电流引起超过了预定的边界值的谐振响应，则输出停止信号。

14.一种磁共振断层造影系统（100），包括按照权利要求13所述的监视模块（1；11）。

15.一种计算机程序产品，该计算机程序产品可以直接被加载到医学成像设备（100）的可编程控制装置的存储器中、特别是在监视模块（1：11）中，具有程序代码资源，用于当该程序在控制装置中运行时执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的所有步骤。

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