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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Magnetresonanzeinrichtung. Daneben betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzeinrichtung.
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Um die für eine Magnetresonanzbildgebung notwendigen Magnetfeldgradienten zu erzeugen, müssen Ströme in einer Größenordnung von bis zu 1200 A von einem Gradientenleistungsverstärker erzeugt werden, die dann durch eine Gradientenspule fließen. Der Gradientenleistungsverstärker stellt dazu eine geregelte Ausgangsspannung bereit. Um einen ordnungsgemäßen und vor allem auch sicheren Betrieb der Magnetresonanzeinrichtung zu gewährleisten, ist dazu typischerweise neben Temperatursensoren, einem Überstromschutz und Oszillationsdetektionen auch eine den von dem Gradientenleistungsverstärker erzeugten Strom erfassende Strommesseinrichtung vorgesehen. Denn die für die Bildgebung notwendigen Ströme, die durch die Gradientenspule fließen, müssen mit äußerst hoher Präzision geregelt und eingestellt werden. Zudem muss die Strommesseinrichtung ihrerseits überwacht werden, da diese fehlerhafte Stromwerte zurückgeben könnte.
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Die Überwachung der Strommesseinrichtung erfolgt in der Regel durch einen zusätzlich zur Strommesseinrichtung vorgesehenen Stromsensor, der meist weniger präzise misst und in einen Rückstrompfad von der Gradientenspule zum Gradientenleistungsverstärker geschaltet ist. Weichen die durch die Strommesseinrichtung und den Stromsensor gemessenen Stromwerte signifikant voneinander ab, so kann auf eine Fehlfunktion der Strommesseinrichtung geschlossen und ein Fehlersignal ausgegeben werden. Mithin wird durch das Messergebnis des Stromsensors das Messergebnis der wesentlich präziseren Strommesseinrichtung, welches in die Regelung der Ausgangsspannung des Gradientenleistungsverstärkers eingeht, verifiziert.
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Dabei ist es nachteilig, dass das Vorsehen eines Stromsensors zur Überwachung der Strommesseinrichtung zusätzlichen Schaltungs- und Materialaufwand mit sich bringt. Ferner können manche Fehler im Strompfad, wie beispielsweise ein Kurzschluss zwischen den Windungen der Gradientenspule oder ein Bruch mit einer Lichtbogenbildung innerhalb der Leiter einer Gradientenspule, die keinen Einfluss auf die im Vorwärts- und Rückstrompfad fließenden Ströme haben, auf diese Art nicht detektiert werden.
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Aus der
DE 10 2012 202 416 B3 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Spule, durch die ein wechselnder Strom fließt, bekannt, wobei ein mechanisches Resonanzverhalten der Spule erfasst und durch ein elektrisches Schwingkreismodell nachgebildet wird. Es wird überprüft, ob ein durch die Spule zu sendender wechselnder Strom im elektrischen Schwingkreismodell ein Resonanzverhalten hervorruft, wonach ein Stromfluss durch die Spule gesperrt wird, wenn das Resonanzverhalten einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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Ferner offenbart die
US 2011/0133832 A1 einen digitalen Verstärker zur Versorgung einer Last mit einem geregelten Ausgangssignal, umfassend eine Leistungsquelle und einen Referenzleistungsgenerator zur Erzeugung einer analogen Referenzleistung aus einem digitalen Eingangssignal. Dabei ist ein Mitkopplungssteuergerät zur digitalen Ansteuerung des Referenzleistungsgenerators vorgesehen, welches die Ausgangsleistungseigenschaften der Leistungsquelle emuliert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art, welches eine verbesserte Detektion von Fehlerzuständen des Gradientenleistungsverstärkers und/oder der Gradientenspule ermöglicht, anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Magnetresonanzeinrichtung, umfassend einen Gradientenleistungsverstärker zur Erzeugung einer eine dem Gradientenleistungsverstärker nachgeschaltete Gradientenspule versorgenden elektrischen Spannung und eine den Gradientenleistungsverstärker mittels eines die zu erzeugende Spannung vorgebenden Steuersignals ansteuernde Gradientenleistungsverstärkersteuereinrichtung, wobei die Magnetresonanzeinrichtung eine wenigstens eine Betriebseigenschaft der Gradientenspule und wenigstens eine Betriebseigenschaft des Gradientenleistungsverstärkers modellierende Simulationseinrichtung aufweist, umfassend folgende Schritte: Erfassen eines Ist-Stromwertes eines durch den Gradientenleistungsverstärker in die Gradientenspule eingespeisten Stroms mittels einer Strommesseinrichtung; Ermitteln eines Soll-Stromwertes des durch den Gradientenleistungsverstärker in die Gradientenspule eingespeisten Stroms durch die das Steuersignal als Eingangsgröße erhaltende Simulationseinrichtung; und Erzeugen eines Fehlersignals in Abhängigkeit einer ermittelten Abweichung des Ist-Stromwerts vom Soll-Stromwert.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, unter Berücksichtigung wenigstens einer bekannten Betriebseigenschaft des Gradientenleistungsverstärkers und wenigstens einer Betriebseigenschaft der Gradientenspule den Soll-Stromwert durch eine Simulation anhand des Steuersignals als Eingangsgröße zu ermitteln und mit dem gemessenen Ist-Stromwert zu vergleichen. Dem Gradientenleistungsverstärker ist dazu durch die Gradientenleistungsverstärkersteuereinrichtung das analoge oder digitale Steuersignal vorgegeben, welches die an die Gradientenspule auszugebende Spannung vorgibt. Diese an die Gradientenspule angelegte Spannung erzeugt einen die Gradientenspule durchfließenden Strom, welcher durch die Strommesseinrichtung ermittelbar ist, um ihn insbesondere zur Regelung der Spannung durch die Gradientenleistungsverstärkersteuereinrichtung auszuwerten.
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Es zunächst erfindungsgemäß vorgesehen, dass der vom Gradientenleistungsverstärker erzeugte Strom gemessen wird. Das Messergebnis stellt dabei den Ist-Stromwert dar. Zur Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Funktion des Gradientenleistungsverstärkers und/oder der Gradientenspule muss dieser Messewert hochexakt sein, weswegen er während des Betriebs der Magnetresonanzeinrichtung ständig zu überwachen ist.
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In einem weiteren Schritt wird erfindungsgemäß durch die Simulationseinrichtung der Soll-Stromwert ermittelt. Dazu sind innerhalb der Simulationseinrichtung jeweils wenigstens eine Betriebseigenschaft des Gradientenleistungsverstärkers und der Gradientenspule modelliert. Da die wenigstens eine Betriebseigenschaft des Gradientenleistungsverstärkers, also insbesondere jene, die die ausgegebene Spannung in Abhängigkeit des eingehenden Steuersignals beschreiben, grundsätzlich bekannt und bei korrekter Funktion konstant ist, kann die wenigstens eine Betriebseigenschaft des Gradientenleistungsverstärkers, bevorzugt statisch, in der Simulationseinrichtung abgelegt sein. Auch die Betriebseigenschaften der Gradientenspule sind nach ihrer Fertigung über bestimmte Bereiche konstant, sofern kein Defekt vorliegt. Die wenigstens eine Betriebseigenschaft der Gradientenspule wird dabei bevorzugt als ein Netzwerk von Widerständen und/oder Induktivitäten und/oder Kapazitäten modelliert. Der sich beim Anlegen einer aus dem Steuersignal resultierenden Spannung an die Gradientenspule ergebende Strom kann so, insbesondere durch das Lösen von dieses Netzwerk beschreibenden Differentialgleichungen, simuliert bzw. berechnet werden.
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Anschließend wird erfindungsgemäß der erfasste Ist-Stromwert mit dem ermittelten Soll-Stromwert verglichen und eine Abweichung ermittelt. In Abhängigkeit dieser Abweichung wird dann ein Fehlersignal erzeugt, da so auf eine fehlerhafte Erfassung des Ist-Stromwertes durch die Strommesseinrichtung oder einen Defekt des Gradientenleistungsverstärkers oder der Gradientenspule geschlossen werden kann. Insbesondere kann das Fehlersignal erzeugt werden, wenn die Abweichung einen vorgegebenen Schwellwert erreicht.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren entfällt vorteilhafterweise nicht nur die Notwendigkeit des Stromsensors zur Verifizierung des mit der Strommesseinrichtung ermittelten Ist-Stromwerts, sondern es kann auch das Vorliegen von Fehlern im Strompfad, wie beispielsweise ein Kurzschluss innerhalb der Windungen einer Gradientenspule erkannt werden, bei denen kein unterschiedlicher Strom im Vorwärts- und Rückstrompfad gegeben ist. Insbesondere können Fehler detektiert werden, die durch eine Veränderung der wenigstens einen Betriebseigenschaft der Gradientenspule verursacht sind. Darüber hinaus kann mit besonderem Vorteil das Vorliegen fehlerhafter Betriebszustände des Gradientenleistungsverstärkers erkannt werden, welche beispielsweise aus einem Ausfall einzelner Verstärkerstufen resultieren, da in diesem Fall die tatsächlich ausgegebene Spannung von der durch das Steuersignal vorgegebenen Spannung abweicht und sich so auch eine Abweichung zwischen dem Soll-Stromwert und dem Ist-Stromwert ergibt.
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Mögliche Fehlfunktionen, deren Vorliegen erkannt werden kann, sind beispielsweise:
- – eine Fehlfunktion der Strommesseinrichtung;
- – ein Kurzschluss zwischen der Gradientenspule und weiteren Gradientenspulen;
- – ein Kurzschluss innerhalb von Spulenwindungen der Gradientenspule;
- – eine Beschädigung von Anschlüssen oder Zuleitungen der Gradientenspule; und
- – ein Bruch in einer Gradientenspule bzw. einer Zuleitung der Gradientenspule mit einer Lichtbogenbildung.
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Dabei ist zu beachten, dass durch ein herkömmliches Verfahren der eingangs genannten Art lediglich die beiden zuoberst aufgeführten Fehlfunktionen erkannt werden können, da nur bei diesen eine Abweichung zwischen einem mit einer Strommesseinrichtung erfassten ersten Messwert und einem mit einem Stromsensor erfassten zweiten Messwert entsteht. Die Detektion all dieser Störungen, welche die erfindungsgemäße Lösung erlaubt, sorgt für eine erhöhte Systemstabilität.
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Es kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorteil vorgesehen sein, dass als eine Betriebseigenschaft der Gradientenspule ein sie beschreibendes Netzwerk, umfassend eine Reihenschaltung eines Widerstands und einer Induktivität, der Gradientenspule verwendet wird. Eine solche Modellierung der Gradientenspule kann besonders leicht implementiert und aufwandsarm durch die Simulationseinrichtung berechnet werden. Dabei stellt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Induktivität eine in vielen praktischen Anwendungsfällen ausreichende Annäherung an die realen Betriebseigenschaften der Gradientenspule dar.
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Für eine vorteilhaft höhere Präzision der Modellierung kann zudem vorgesehen sein, dass das Netzwerk zusätzlich wenigstens eine parasitäre Kapazität und/oder wenigstens eine parasitäre Induktivität der Gradientenspule und/oder ihrer Verbindungsleitungen zum Gradientenleistungsverstärker umfasst. Derartige parasitäre Einflüsse entstehen insbesondere durch die räumliche Nähe der Windungen der Gradientenspule zu anderen elektrischen Leitern. Eine Berücksichtigung der daraus entstehenden Einflüsse durch das modellierte Netzwerk ermöglicht mithin die Ermittlung eines genaueren Soll-Stromwerts.
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Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner besonders zweckmäßig, wenn als eine Betriebseigenschaft des Gradientenleistungsverstärkers seine Ausgangsspannungskennlinie bei Ansteuerung mit einem digitalen oder analogen Steuersignal verwendet wird. Eine solche Ausgangsspannungskennlinie modelliert mithin die Reaktion des Gradientenleistungsverstärkers auf das erhaltene Steuersignal. Bei einem digitalen Steuersignal kann dazu beispielsweise aus dem Steuersignal ein binär vorgegebener Spannungswert ausgewertet oder beispielsweise durch eine Look-Up-Tabelle ermittelt werden. Bei einem analogen Steuersignal kann eine, insbesondere nichtlineare, Übertragungskennlinie als Ausgangspannungskennlinie in der Simulationseinrichtung abgelegt sein.
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Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt, wenn wenigstens eine der wenigstens einen Betriebseigenschaft der Gradientenspule vor einer Inbetriebnahme der Gradientenspule und/oder des Gradientenleistungsverstärkers ermittelt wurde. Da die Fertigung von Gradientenspulen und/oder Gradientenleistungsverstärkern typischerweise unter bestimmten, mithin wohl definierten, Bedingungen erfolgt, können die Betriebseigenschaften insbesondere unmittelbar nach der Fertigung einzeln oder für alle Modelle einer Fertigungscharge ermittelt werden.
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Daneben kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorteil auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine der wenigstens einen Betriebseigenschaft der Gradientenspule während ihres Betriebs durch eine Netzwerkanalyse der Gradientenspule ermittelt wird. Die Magnetresonanzeinrichtung weist dazu geeignete Mittel zur Netzwerkanalyse der Gradientenspule auf, so dass auch während des Betriebs, also nach der Inbetriebnahme, aber nicht notwendigerweise während eines Bildgebungsvorgangs, eine Ermittlung der Betriebseigenschaften erfolgen kann. Dazu kann beispielsweise eine Serie von steilen Strom- und/oder Spannungsimpulsen an die Gradientenspule angelegt werden, um ihr dynamisches Verhalten experimentell zu ermitteln. Es ist selbstverständlich auch denkbar, durch ein solches Vorgehen die modellierten, in der Simulationseinrichtung abgelegten Betriebsparameter der Gradientenspule lediglich zu überprüfen und/oder zu optimieren.
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Schließlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt, wenn bei Vorliegen des Fehlersignals der Gradientenleistungsverstärker in einen sicheren Zustand überführt, insbesondere deaktiviert, wird. Wird mithin das Vorliegen einer Abweichung erkannt, kann nicht mehr von einem ordnungsgemäßen Betrieb der Magnetresonanzeinrichtung ausgegangen werden. In der Regel wird dann eine Instandsetzung erforderlich sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei Vorliegen des Fehlersignals eine entsprechende Warnmeldung ausgegeben wird.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzeinrichtung, umfassend einen Gradientenleistungsverstärker zur Erzeugung einer eine dem Gradientenleistungsverstärker nachgeschaltete Gradientenspule versorgenden elektrischen Spannung, eine den Gradientenleistungsverstärker mittels eines die zu erzeugende Spannung vorgebenden Steuersignals ansteuernde Gradientenleistungsverstärkersteuereinrichtung, eine wenigstens eine Betriebseigenschaft der Gradientenspule und wenigstens eine Betriebseigenschaft des Gradientenleistungsverstärkers modellierende Simulationseinrichtung und eine Strommesseinrichtung, wobei eine die Gradientenleistungsverstärkersteuereinrichtung und die Simulationseinrichtung umfassende Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung wird es besonders bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung als eine einzige Steuereinheit, insbesondere als FPGA oder Mikrocontroller, realisiert ist. Es wird so eine besonders flexible Implementierung, insbesondere im Hinblick auf Änderungen der Betriebseigenschaften der Gradientenspule und/oder der Betriebseigenschaften des Gradientenleistungsverstärkers erzielt. Alternativ ist es auch denkbar, die Simulationseinrichtung als Analogschaltung auszuführen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinheit einer programmierbaren Steuereinrichtung eines Magnetresonanzgeräts ladbar ist, mit Programmmitteln, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuereinrichtung der Magnetresonanzeinrichtung ausgeführt wird. Mit diesem Computerprogramm können alle oder verschiedene vorab beschriebene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm in der Steuerung oder Steuereinrichtung des Magnetresonanzgeräts läuft. Dabei benötigt das Computerprogramm eventuell Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen des Verfahrens zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogramm gerichteten Anspruch eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode, der noch compiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit zu laden ist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Speichermediums in einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzeinrichtung das erfindungsgemäße Verfahren durchführen. Das Speichermedium kann z.B. eine DVD, ein Magnetband oder ein USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software gespeichert ist, sein. Wenn diese Steuerinformationen von dem Speichermedium gelesen und in eine Steuerung bzw. Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des vorab beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung, des erfindungsgemäßen Computerprogramms und des erfindungsgemäßen elektronisch lesbaren Speichermediums entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche, die beispielsweise auf ein Magnetresonanzgerät gerichtet sind, auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden dargestellten Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1 eine Überwachung eines Gradientenleistungsverstärkers und einer Gradientenspule nach dem Stand der Technik und
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2 eine erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung.
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1 zeigt eine Überwachung eines Gradientenleistungsverstärkers 101 und einer Gradientenspule 102 nach dem Stand der Technik.
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Für die eigentliche Bildgebung müssen die Ströme, die durch die Gradientenspule 102 fließen, mit äußerst hoher Präzision geregelt und eingestellt werden. Dazu muss eine eingebaute Strommesseinrichtung 103 überwacht werden, da diese fehlerhafte Stromwerte zurückgeben könnte.
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Die Überwachung dieser Strommesseinrichtung 103 erfolgt in der Regel durch einen Stromsensor 104, der meist auf weniger präzise Art und Weise misst und in einen Rückstrompfad 106 geschaltet ist. Weichen die beiden von den beiden Sensoren gemessenen Stromwerte signifikant voneinander ab, so kann ein Fehlersignal ausgegeben werden.
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Fehler im Strompfad, wie beispielsweise ein Kurzschluss innerhalb der Windungen der Gradientenspule 102, die keine Abweichung zwischen den Strömen im Vorwärtsstrompfad 105 und im Rückstrompfad 106 erzeugen, können auf diese Art allerdings nicht detektiert werden.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung, umfassend einen Gradientenleistungsverstärker 201, eine Gradientenspule 202, eine Strommesseinrichtung 203 sowie eine Steuereinrichtung 214.
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Anstelle eines zusätzlich zur Strommesseinrichtung 203 vorgesehenen Stromsensors 104 kommt hier eine der Steuereinrichtung 214 zugehörige Simulationseinrichtung 207 zum Einsatz. Die Steuereinrichtung 214 weist darüber hinaus eine Gradientenleistungsverstärkersteuereinrichtung 208, die den Gradientenleistungsverstärker 201 ansteuert, und einen Komparator 209 auf. Zu Regelung des Gradientenleistungsverstärkers 201 ist ein Rückkopplungszweig zwischen der Gradientenleistungsverstärkersteuereinrichtung 208 und der Strommesseinrichtung 203 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 214 ist als eine einzige Steuereinheit 204 ausgebildet und als Field Programmable Gate Array (FPGA) realisiert. Alternativ ist auch eine Realisierung der Steuereinheit 204 als programmierbarer Mikrocontroller denkbar.
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Der Gradientenleistungsverstärker 201 versorgt die Gradientenspule 202 mit einer elektrischen Spannung, welche einen in einem Vorwärtsstrompfad 205 in die Gradientenspule 202 fließenden Strom bewirkt, wobei der Stromkreis zwischen dem Gradientenleistungsverstärker 201 und der Gradientenspule 202 über einen Rückstrompfad 206 geschlossen ist. Die vom Gradientenleistungsverstärker 201 bereitgestellte Spannung wird mittels eines digitalen Steuersignals 212 durch die Gradientenleistungsverstärkersteuereinrichtung 208 vorgegeben.
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Dieses Steuersignal 212 ist gleichzeitig Eingangsgröße der Simulationseinrichtung 207, welche eine Betriebseigenschaft der Gradientenspule 201 durch ein Netzwerk aus einer Reihenschaltung von einem Widerstand und einer Induktivität modelliert. Ferner ist als Betriebseigenschaft des Gradientenleistungsverstärkers 201 seine Ausgangsspannungskennlinie bei der Ansteuerung mit dem Steuersignal 212 als Look-Up-Tabelle modelliert und in der Simulationseinrichtung 207 abgelegt. Darüber hinaus kann die Simulationseinrichtung 207 auch ein wesentlich komplexeres Netzwerk aus Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten modellieren, welches dadurch auch parasitäre Komponenten der Gradientenspule 201 abbildet.
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Die modellierte Betriebseigenschaft des Gradientenleistungsverstärkers 201 und die modellierte Betriebseigenschaft der Gradientenspule 202 wurden dabei vor der Inbetriebnahme der Magnetresonanzeinrichtung nach Abschluss der Fertigung ermittelt. Da die Fertigung in einem wohl definierten Umfeld stattfindet, sind die Betriebseigenschaften über die Lebenszeit des Gradientenleistungsverstärkers 201 und der Gradientenspule 202 in ausreichendem Maße stabil, so dass sie statisch in der Simulationseinrichtung 207 abgelegt sind.
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Die Steuereinrichtung 214 ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Dabei wird zunächst der durch die mittels des Gradientenleistungsverstärkers 201 bereitgestellte Spannung im Vorwärtsstrompfad 205 fließende Strom von der Strommesseinrichtung 203 gemessen und als ein Ist-Stromwert 210 erfasst.
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In einem weiteren Schritt ermittelt die Simulationseinrichtung 207 einen Soll-Stromwert 211. Dazu erhält sie das Steuersignal 212 und berechnet daraus die vom Gradientenleistungsverstärker auf Grundlage seiner Ausgangsspannungskennlinie der Gradientenspule 202 bereitzustellende Spannung. Anschließend simuliert sie den durch die Gradientenspule 202 fließenden Strom bei einer Anregung mit der zuvor ermittelten Spannung auf Grundlage der Modellierung der Betriebseigenschaft der Gradientenspule 202. Dazu löst sie das modellierte Netzwerk aus einer Reihenschaltung von einem Widerstand und einer Induktivität beschreibende Differentialgleichungen und gibt den Soll-Stromwert 211 aus.
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Sowohl der Soll-Stromwert 211 als auch der Ist-Stromwert 210 werden danach dem Komparator 209 zugeführt. Dieser vergleicht den Soll-Stromwert 211 mit dem Ist-Stromwert 210 und ermittelt eine Abweichung in Form eines Betrags der Differenz von Ist-Stromwert 210 und Soll-Stromwert 211. Erreicht diese Abweichung einen vorgegebenen Schwellwert, so gibt der Komparator 209 ein Fehlersignal 213 aus.
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Sobald das Fehlersignal 213 innerhalb der Magnetresonanzeinrichtung vorliegt, wird dies als eine Fehlfunktion interpretiert und der Gradientenleistungsverstärker 201 deaktiviert, wodurch dieser und die Gradientenspule 202 in einen sicheren Zustand überführt werden.
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Mögliche Fehlfunktionen, deren Vorliegen erkannt werden kann, sind somit:
- – eine Fehlfunktion der Strommesseinrichtung 203, wodurch diese einen fehlerhaften, vom Soll-Stromwert 211 abweichenden Ist-Stromwert 210 ausgibt;
- – ein Kurzschluss zwischen der Gradientenspule 202 und weiteren nicht abgebildeten Gradientenspulen, wodurch in Folge von nicht über den Rückstrompfad 206 abfließenden Strömen eine Änderung des Ist-Stromwerts 210 eintritt;
- – ein Kurzschluss innerhalb von Spulenwindungen der Gradientenspule 202, wodurch sich ihr Widerstand und/oder ihre Induktivität verändert;
- – eine Beschädigung von Anschlüssen oder Zuleitungen der Gradientenspule 202, wodurch sich der Widerstand erhöht;
- – Fehlfunktionen des Gradientenleistungsverstärkers 201, insbesondere ein Ausfall von Verstärkerstufen, wodurch sich die bereitgestellte Spannung ändert und
- – ein Bruch in einer Gradientenspule 202 bzw. einer Zuleitung der Gradientenspule 202 mit einer Lichtbogenbildung, wodurch sich ihr Widerstand, beispielsweise von 100 Milliohm auf 300 Milliohm, erhöht.
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Darüber hinaus können die modellierten Betriebseigenschaften der Gradientenspule 202 auch nach der Inbetriebnahme der Magnetresonanzeinrichtung verändert werden. Dazu steuert die Gradientenleistungsverstärkersteuereinrichtung 208 den Gradientenleistungsverstärker 201 zur Erzeugung einer Serie von steilen Strom- und/oder Spannungsimpulsen an. Die Strommesseinrichtung 203 erfasst den dabei fließenden Ist-Strom 210, welcher von nicht dargestellten Mitteln einer Netzwerkanalyse zur Ermittlung der Betriebseigenschaften der Gradientenspule 202 unterzogen wird. Die dabei ermittelten Betriebseigenschaften der Gradientenspule 202 können dann die in der Simulationseinrichtung 207 abgelegten Betriebseigenschaften ersetzen oder optimieren.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012202416 B3 [0005]
- US 2011/0133832 A1 [0006]
