DE102020214442A1

DE102020214442A1 - Elektrische Schaltungsanordnung zum Bestromen eines Magneten einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung und Magnetresonanzbildgebungseinrichtung

Info

Publication number: DE102020214442A1
Application number: DE102020214442.7A
Authority: DE
Inventors: Volker Model
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-05-19
Also published as: US20230152401A1; CN114513130A; US11693074B2

Abstract

Elektrische Schaltungsanordnung zum Bestromen eines Magneten (17) einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung (1), umfassend einen ersten Schaltungsteil (3), einen zweiten Schaltungsteil (4) und eine Steuereinrichtung (5), wobei der erste Schaltungsteil (3) dazu ausgebildet ist, aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung als Zwischenkreisspannung zu erzeugen und der zweite Schaltungsteil (4) als eine durch die Zwischenkreisspannung gespeiste Stromquelle ausgebildet ist, wobei der zweite Schaltungsteil einen durch die Steuereinrichtung (5) gesteuerten Abwärtswandler (14), einen durch die Steuereinrichtung (5) geschalteten Transformator (15) und einen Gleichrichter (11) umfasst, wobei mittels des Abwärtswandlers (14) aus der Zwischenkreisspannung ein Primärstrom erzeugbar ist, wobei der Primärstrom über eine von der Steuereinrichtung (5) geschaltete Schalteinrichtung (22) in eine Primärseite (18) des Transformators einspeisbar ist und mittels des mit einer Sekundärseite (19) des Transformators verbundenen Gleichrichters (16) ein Sekundärstrom zum Bestromen des Magneten (17) erzeugbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zum Bestromen eines Magneten einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung, umfassend einen ersten Schaltungsteil, einen zweiten Schaltungsteil und eine Steuereinrichtung, wobei der erste Schaltungsteil dazu ausgebildet ist, aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung als Zwischenkreisspannung zu erzeugen und der zweite Schaltungsteil als eine durch die Zwischenkreisspannung gespeiste Stromquelle ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzbildgebungseinrichtung.
In der Magnetresonanztomographie werden heute in aller Regel Systeme mit supraleitenden Magneten eingesetzt. Mittels einer Stromversorgung kann einem supraleitenden Magneten die benötigte Energie für das Erzeugen eines magnetischen Felds mit der gewünschten Feldstärke zugeführt werden, indem ein Strom in den Magnet eingespeist wird. Trotz der supraleitenden Ausführung des Magneten kann es erforderlich sein, die Bestromung des Magneten nach bestimmten Zeiträumen zu wiederholen, da die von dem Magnet erzeugte Feldstärke über die Zeit abnehmen kann. Beispielsweise kann ein erneutes Bestromen des Magneten in Intervallen von etwa einem Jahr vorgesehen sein.
Die in den Magnet eingespeisten Ströme weisen in der Regel eine hohe Stromstärke im Bereich von mehreren hundert Ampere auf, um hinreichend starke Magnetfelder zu erzeugen. Weiterhin ist bei dem Bestromen des Magneten eine hohe Genauigkeit des eingestellten Stroms bzw. einer Stromregelung erforderlich, um eine präzise Einstellung einer Stromrampe und/oder der gewünschten magnetischen Feldstärke zu ermöglichen. Entsprechend gibt es auch hohe Anforderungen an die Spannungsstabilität einer zum Bestromen des Magneten verwendeten Schaltungsanordnung, da auf die elektrische Schaltungsanordnung wirkende Störgrößen möglichst keinen Einfluss auf den in den Magnet gespeisten Strom nehmen sollen.
Zum Bestromen eines Magneten einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung ist es bekannt, Stromversorgungen mit Stromwandlern zur Messung des erzeugten Stroms sowie mit Resonanzwandlern, welche auf der Sekundärseite große Gleichstromdrosseln für die Glättung des erzeugten Gleichstroms aufweisen, einzusetzen. Die Stromversorgungen werden dabei zeitweise beabstandet zu der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung aufgestellt und über lange Kabel an den Magnet angeschlossen, da die Stromwandler und die Gleichstromdrosseln aufgrund des magnetischen Streufelds nicht direkt neben der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung betrieben werden können.
Eine Stromversorgung kann dabei im Rahmen eines Wartungsbetriebs zu der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung gebracht werden. Dies erfordert jedoch einen hohen logistischen Aufwand, da die Stromversorgung aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit und des hohen zu erzeugenden Stroms große Dimensionen und ein hohes Gewicht aufweist. Auch die zum Verbinden der Stromversorgung an den Magneten verwendeten Kabel tragen zu dem hohen logistischen Aufwand bei, da sie aufgrund der hohen Stromstärke große Querschnitte und spezielle Verbindemittel benötigen, um eine Kontaktsicherheit für Ströme in der Größenordnung von mehreren hundert Ampere zu gewährleisten.
Aus DE 10 2016 203 817 B3 ist eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung einer Magnetresonanzbildgebungsanlage bekannt. Die Anlage umfasst eine Hochfrequenzschirmungskabine und mindestens einen Grundfeldmagneten, wobei eine erste Schaltungseinrichtung der Schaltungsanordnung, welche aus einer Netzspannung eine Zwischenkreis-Gleichspannung erzeugt, außerhalb der Hochfrequenzschirmungskabine angeordnet ist. Innerhalb der Hochfrequenzschirmungskabine ist eine zweite Schalteinrichtung der Schaltungsanordnung angeordnet, welche aus der Zwischenkreis-Gleichspannung einen Magnetisierungsstrom für den Grundfeldmagneten erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte elektrische Schaltungsanordnung zum Bestromen eines Magneten einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der zweite Schaltungsteil einen durch die Steuereinrichtung gesteuerten Abwärtswandler, einen durch die Steuereinrichtung geschalteten Transformator und einen Gleichrichter umfasst, wobei mittels des Abwärtswandlers aus der Zwischenkreisspannung ein Primärstrom erzeugbar ist, wobei der Primärstrom über eine von der Steuereinrichtung geschaltete Schalteinrichtung in eine Primärseite des Transformators einspeisbar ist und mittels des mit einer Sekundärseite des Transformators verbundenen Gleichrichters ein Sekundärstrom zum Bestromen des Magneten erzeugbar ist.
Der erste Schaltungsteil der elektrischen Schaltungsanordnung dient dazu, aus einer Wechselspannung, insbesondere einer Netzspannung, eine Gleichspannung als Zwischenkreisspannung zu erzeugen. Der Gleichrichter des ersten Schaltungsteils kann dabei insbesondere einen einphasigen, zweiphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom zur Erzeugung des Zwischenkreisspannung wandeln. Die Zwischenkreisspannung wird bevorzugt so gewählt, dass ein möglichst geringer Zwischenkreisstrom zwischen dem ersten Schaltungsteil und dem zweiten Schaltungsteil fließt.
Der zweite Schaltungsteil der elektrischen Schaltungsanordnung stellt eine durch die Zwischenkreisspannung gespeiste Stromquelle dar, wobei der von dem zweiten Schaltungsteil erzeugte Sekundärstrom als Ausgangsstrom der elektrischen Schaltungsanordnung zum Bestromen des Magneten verwendbar ist. Insgesamt bildet die elektrische Schaltungsanordnung somit eine Ausführungsform eines Schaltnetzteils.
Der zweite Schaltungsteil umfasst den Abwärtswandler, mit dem aus der Zwischenkreisspannung der Primärstrom erzeugbar ist. Der Primärstrom wird über die von der Steuerungseinrichtung geschaltete Schalteinrichtung in die Primärseite des Transformators gespeist, wobei der Transformator und der mit der Sekundärseite des Transformators verbundene Gleichrichter diesen Primärstrom in einen Sekundärstrom wandeln, mit dem der Magnet der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung bestrombar ist.
Dazu schaltet die Steuereinrichtung die Schalteinrichtung insbesondere derart, dass der Primärstrom abwechselnd in unterschiedlicher Stromrichtung in die Primärseite des Transformators eingespeist wird. Der dadurch jeweils an der Sekundärseite des Transformators erzeugte Strom kann dann durch den Gleichrichter gleichgerichtet und als Sekundärstrom in den Magneten gespeist werden. Der Transformator dient dabei zur Impedanzwandlung, sodass vorteilhaft ein Sekundärstrom mit einer hohen Stromstärke erzeugbar ist. Weiterhin kann durch den Einsatz des Transformators vorteilhaft eine galvanische Trennung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite erreicht werden.
Das Bestromen des Magneten der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung mit dem Sekundärstrom dient dazu, ein Magnetfeld des insbesondere supraleitenden Magneten zu erzeugen. Dazu kann der Sekundärstrom eine hohe Stromstärke im Bereich einiger hundert Ampere aufweisen. Die erfindungsgemäße Ausbildung des zweiten Teils der elektrischen Schaltungsanordnung ermöglicht es, eine Stromversorgung zum Bestromen eines Magneten einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung zu bilden, welche eine präzise Einstellung des Sekundärstroms zum Bestromen des Magneten und somit des von dem Magneten erzeugten magnetischen Felds ermöglicht. Durch den Einsatz des Abwärtswandlers kann dem Transformator bereits ein präziser Primärstrom zugeführt werden, wodurch die Erzeugung eines Sekundärstroms mit einer hohen Reproduzierbarkeit erleichtert wird. Dabei kann eine Reproduzierbarkeit, das heißt eine Abweichung zwischen zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingestellten Stromstärken des Sekundärstroms mit gleichem Nennwert, von wenigen hundert ppm bis zu unter hundert ppm erreicht werden. Auch das Einstellen eines rampenförmigen Stromverlaufs des Sekundärstroms ist über eine entsprechende Ansteuerung des Abwärtswandlers durch die Steuereinrichtung mit einer hohen Genauigkeit möglich.
Weiterhin kommt insbesondere der zweite Teil der elektrischen Schaltungsanordnung mit einem Minimum an magnetisierbaren elektrischen Bauteilen aus, so dass vorteilhaft die Anordnung des zweiten Schaltungsteils an oder in der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung, also in einem Bereich mit hohen magnetischen Streufeldern, welche im Bereich mehrerer hundert Millitesla liegen können, möglich wird. Dabei kann der zweite Schaltungsteil vorteilhaft direkt an der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung angeordnet sein. Insbesondere kann der zweite Teil in der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung verbaut sein und somit einen dauerhaften Bestandteil der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung darstellen. Diese erlaubt insbesondere eine Montage des zweiten Schaltungsteils direkt am oder in direkter Nähe zum Magneten, sodass zum Verbinden des Magneten mit der elektrischen Schaltungsanordnung benötigte Verbindemittel wie Kabel oder Stromschienen kurz ausgeführt werden können.
Der erste Schaltungsteil kann entfernt von der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung, insbesondere außerhalb eines die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung umgebenden Abschirmvolumens angeordnet sein und mit einem in oder an der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung angeordneten zweiten Schaltungsteil über Verbindemittel zur Leitung des Zwischenkreisstroms verbunden werden. Die Verbindemittel können dabei beispielsweise durch eine Durchführung in einer magnetischen Schirmung mit einem Durchführungsfilter in einen abgeschirmten Raum, in dem sich die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung befindet, geführt werden.
Es ist auch alternativ möglich, dass sowohl der erste Schaltungsteil als auch der zweite Schaltungsteil außerhalb dieser Abschirmung angeordnet sind, wobei der zweite Schaltungsteil mit dem Magneten der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung dann über Verbindemittel zum Leiten des Sekundärstroms verbunden werden kann. Auch dabei können die Verbindemittel beispielsweise durch einen Durchführungsfilter in einer magnetischen Schirmung in einen abgeschirmten Raum, in dem sich die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung befindet, geführt werden.
Die Steuereinrichtung kann ein oder mehrere Steuergeräte umfassen. Die Steuereinrichtung bzw. das oder die Steuergeräte können separat angeordnet sein und mit dem ersten Schaltungsteil und/oder dem zweiten Schaltungsteil verbunden sein. Es ist auch möglich, dass die Steuereinrichtung ganz oder teilweise in einen der Schaltungsteile, insbesondere in den zweiten Schaltungsteil, integriert ist, wobei bevorzugt eine Stromversorgung der Steuereinrichtung durch einen die Zwischenkreisspannung wandelnden Gleichspannungswandler des zweiten Schaltungsteils ermöglicht wird.
Durch die Schaltungstopologie des zweiten Schaltungsteils wird es ermöglicht, möglichst wenig elektronische Bauteile mit magnetisierbaren Elementen zu verwenden, was die Anordenbarkeit des zweiten Schaltungsteils an oder in der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung vorteilhaft vereinfacht. Weiterhin können elektronische Bauteile eingesetzt werden, deren magnetisierbare Elemente möglichst klein ausgeführt werden können. Dies vereinfacht eine magnetische Abschirmung des zweiten Schaltungsteils, da nur einzelne Bestandteile des zweiten Schaltungsteils, beispielsweise der Transformator und/oder eine Spule des Abwärtswandlers, magnetisch abgeschirmt werden müssen. Je weniger magnetische bzw. magnetisierbare Bauteile abgeschirmt werden müssen, desto kleiner kann eine magnetische Abschirmung ausgeführt werden. Für eine Anordnung des zweiten Schaltungsteils in der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung und somit nahe am Magneten wird somit auch ein störender Einfluss der magnetisierbaren elektrischen Bauteile bzw. ihrer Abschirmung auf die bei der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung entstehenden Magnetfelder bewirkt.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass eine Induktivität des Abwärtswandlers größer als eine Induktivität der Primärspule des Transformators ist. Dadurch wird der Stromfluss des Primärstroms maßgeblich durch die Induktivität des Abwärtswandlers bestimmt, sodass auch ein Einstellen der Stromstärke des Sekundärstroms vorteilhaft über eine Ansteuerung des Abwärtswandlers erfolgen kann. Dadurch kann die Genauigkeit, mit der die Stromstärke des Sekundärstroms erzeugt werden kann, verbessert werden. Durch die Ansteuerung des Abwärtswandlers kann auch ein Verlauf des Sekundärstroms, beispielsweise ein rampenförmiger Stromverlauf, eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung eine Vollbrücke ist, wobei die Primärseite des Transformators in den Brückenzweig einer Vollbrücke geschaltet ist und die Vollbrücke mit dem Abwärtswandler verbunden ist. Dabei kann durch die Vollbrücke, welche auch als Brückenschaltung bzw. H-Brücke bezeichnet wird, der Strom in unterschiedlichen Stromrichtungen in die Primärseite des Transformators, welche zum Beispiel eine Primärspule umfasst, eingespeist werden. Dazu können die Schaltelemente der Vollbrücke von der Steuereinrichtung angesteuert bzw. geschaltet werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den Primärstrom über die Schalteinrichtung abwechselnd in unterschiedlicher Stromrichtung in die Primärseite des Transformators zu speisen. Insbesondere kann der Transformator dabei in einem Betriebszyklus, in welchem die Primärseite des Transformators ohne Totzeit jeweils abwechselnd mit dem Primärstrom in den unterschiedlichen Stromrichtungen bestromt wird (auch als 50%-duty-cycle bezeichnet), betrieben werden. Auf diese Weise wird an der Primärseite des Transformators aus dem Primärstrom ein Rechteckstrom erzeugt, wobei die jeweilige Stromstärke der Rechtecke der positiven bzw. negativen Stromstärke des Primärstroms entspricht. Das Betreiben des Transformators in einem solchen Betriebszyklus minimiert die im Transformator aufgrund von Streuinduktivitäten gespeicherte Energie, sodass der Transformator vorteilhaft nur zur Impedanzwandlung eingesetzt werden kann.
Die Steuereinrichtung kann dabei ein oder mehrere Schaltelemente der Schalteinrichtung mit einer Frequenz im Bereich zwischen 1 kHz und 100 kHz, insbesondere zwischen 10 kHz und 100 kHz, schalten. Dabei kann durch die jeweilig geöffneten und geschlossenen Schaltelemente die Stromrichtung des Primärstroms an der Primärseite eingestellt werden, sodass ein Rechteckstrom erzeugt werden kann. Dieser Betriebszyklus, kann bevorzugt fest eingestellt werden, da ein Einstellen des Sekundärstroms vorteilhaft durch den den Primärstrom erzeugenden Abwärtswandler möglich ist, sodass zur Einstellung einer Stromstärke des Sekundärstroms vorteilhaft keine Änderung des Betriebszyklus des Transformators erfolgen muss.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass durch den Transformator ein Sekundärstrom mit einer höheren Stromstärke als der Primärstrom erzeugbar ist und/oder dass der Transformator zwei Sekundärspulen aufweist, welche mit dem Gleichrichter verbunden sind.
Der Transformator kann für die Erzeugung eines Sekundärstroms mit einer höheren Stromstärke als der Primärstrom einen hohen Übertragungsfaktor von einer Primärspule zu wenigstens einer Sekundärspule aufweisen, so dass die Stromstärke des Sekundärstroms verglichen mit dem Primärstrom erhöht werden kann. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Sekundärspule oder die Sekundärspulen jeweils eine Einzelwicklung oder jeweils mehrere parallel geschaltete Einzelwicklungen aufweisen, sodass ein hoher Übertragungsfaktor, also ein hohes Verhältnis zwischen der Wicklungszahl der Primärspule zu der Wicklungszahl einer Sekundärspule, aufgrund der sekundärseitigen Wicklungszahl von eins möglich ist. Der Übertragungsfaktor des Transformators kann dabei beispielsweise zwischen 50:1 und 150:1 betragen.
Die Verwendung von zwei Sekundärspulen hat dabei den Vorteil, dass der Gleichrichter einfacher ausgeführt werden kann, da über die zwei Sekundärspulen jeweils eine Halbwelle des an die Sekundärseite transformierten Primärstroms abgegriffen werden kann. Dies reduziert die zur Ausbildung des Gleichrichters benötigte Anzahl an Schaltelementen bzw. Dioden.
Der zur Erzeugung des Sekundärstroms mit der Sekundärseite des Transformators verbundene Gleichrichter kann als ein aktiver Gleichrichter oder ein passiver Gleichrichter ausgeführt sein. Ein aktiver Gleichrichter kann dabei ein oder mehrere Schaltelemente umfassen und insbesondere von der Steuereinrichtung angesteuert werden. Ein passiver Gleichrichter kann aus einer oder mehreren Dioden gebildet werden, so dass aus dem Strom an der Sekundärseite des Transformators der Sekundärstrom zum Bestromen des Magneten erzeugbar ist.
Zur Glättung des Sekundärstroms ist es möglich, dass an der Ausgangsseite des Gleichrichters ein oder mehrere Kondensatoren angeordnet sind. Dieser Kondensator bzw. diese Kondensatoren können dabei auch einen Bestandteil des Abwärtswandlers darstellen, wobei durch die Anordnung der Kondensatoren an der Ausgangsseite des Gleichrichters vorteilhaft eine Glättung des Sekundärstroms erzielt werden kann. Ferner kann durch die Anordnung wenigstens eines Kondensators des Abwärtswandlers an der Ausgangsseite des Gleichrichters der Schaltungsaufbau des zweiten Schaltungsteils vereinfacht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die elektrische Schaltungsanordnung ein erstes Strommessmittel zur Messung des Primärstroms und ein zweites Strommessmittel zur Messung des Sekundärstroms umfasst, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Abwärtswandler in Abhängigkeit wenigstens eines den Primärstrom beschreibenden ersten Messwerts des ersten Strommessmittels und wenigstens eines den Sekundärstrom beschreibenden zweiten Messwerts des zweiten Strommessmittels anzusteuern. Die Schaltungstopologie des zweiten Schaltungsteils ermöglicht es vorteilhaft, dass die Messung des Primärstroms und/oder des Sekundärstroms ohne die Verwendung von teuren Stromwandlern, welche in einem hohen magnetischen Streufeld nicht betreibbar sind, erfolgen kann.
Die Steuereinrichtung kann den Abwärtswandler sowohl in Abhängigkeit des den Primärstrom beschreibenden ersten Messwerts des ersten Strommessmittels sowie des den Sekundärstrom beschreibenden Messwerts des zweiten Strommessmittels ansteuern. Auf diese Weise können unterschiedliche Effekte, welche den Sekundärstrom betreffen, in unterschiedlicher Weise durch Ansteuerung des Abwärtswandlers ausgeregelt bzw. eliminiert werden. Dies ermöglicht es vorteilhaft, dass der Sekundärstrom mit einer hohen Genauigkeit bzw. Reproduzierbarkeit im Bereich von unter hundert ppm geregelt werden kann. Dadurch kann das Bestromen des Magneten der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung präzise vorgenommen werden. Neben dem Erzeugen eines präzisen Maximalwerts der Stromstärke ist auch ein präzises Einstellen eines rampenförmigen Stromverlaufs des Sekundärstroms durch die Ansteuerung des Abwärtswandlers durch die Steuereinrichtung möglich.
Dazu kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung zur Regelung des Primärstroms in Abhängigkeit des ersten Messwerts und zu einer adaptiven Nachführung des Primärstroms in Abhängigkeit des zweiten Messwerts ausgebildet ist. Durch die Verwendung des ersten Strommessmittels und des zweiten Strommessmittels kann vorteilhaft eine zweistufige Stromregelung realisiert werden. Dabei kann insbesondere als erstes Strommessmittel ein Stromsensor mit einer höheren Bandbreite, also entsprechend mit einer niedrigeren Integrationszeit, als das zweite Strommessmittel eingesetzt werden.
Entsprechend weist das zweite Strommessmittel eine niedrigere Bandbreite und somit eine höhere Integrationszeit als das erste Strommessmittel auf.
Der Primärstrom kann dabei in Abhängigkeit des ersten Messwerts geregelt werden, sodass bereits auf den Primärstrom wirkende Störgrößen schneller ausgeregelt werden können. Eine solche Störgröße kann zum Beispiel eine Schwankung in der Zwischenkreisspannung sein, welche von dem ersten Schaltungsteil erzeugt wird. Eine Schwankung in der Zwischenkreisspannung kann dabei zum Beispiel aufgrund von Netzschwankungen entstehen, wenn der erste Schaltungsteil eine Netzwechselspannung gleichrichtet. Diese Regelung des Primärstroms trägt auch dazu bei, dass der Sekundärstrom als Ausgangsstrom wesentlich präziser erzeugt werden kann.
Der Sekundärstrom kann dabei insbesondere im Rahmen einer sehr präzisen Absolutwertmessung mit dem zweiten Strommessmittel gemessen werden. Die direkte Messung des Sekundärstroms ermöglicht es z.B. vergleichsweise langsame Schwankungen bei der Sekundärstromerzeugung in dem Transformator und/oder dem Gleichrichter durch eine adaptive Nachführung des Primärstroms auszuregeln. Bei dem adaptiven Nachführen kann zum Beispiel der für das Erzeugen einer vorgegebenen Stromstärke des Sekundärstroms erforderliche Sollwert des Primärstroms angepasst werden, um die über das zweite Messmittel festgestellte Abweichung der Stromstärke des Sekundärstroms zu korrigieren. Auf diese Weise können insbesondere Schwankungen des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Primärstrom und dem Sekundärstrom ausgeregelt werden.
Als erstes Strommessmittel und/oder als zweites Strommessmittel kann zum Beispiel ein Sigma-Delta-Modulator oder ein Sigma-Delta-Wandler verwendet werden. Auch die Verwendung von anderen Typen von Strommessmitteln als erstes Strommessmittel und/oder als zweites Strommessmittel ist möglich, wobei bevorzugt Strommessmittel ohne magnetisierbare Elemente einsetzbar sind.
Für eine erfindungsgemäße Magnetresonanzbildgebungseinrichtung ist vorgesehen, dass sie eine erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung umfasst.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung wenigstens einen Magneten umfasst, wobei der zweite Schaltungsteil der elektrischen Schaltungsanordnung mit dem Magneten verbunden und zum Bestromen des Magneten ausgebildet ist.
Der zweite Schaltungsteil kann erfindungsgemäß in und/oder an einem Gehäuse der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung angeordnet sein. Der zweite Schaltungsteil bildet dabei einen Bestandteil der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung und ist dabei in diese integriert bzw. in einem Inneren der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung angeordnet. Der erste Schaltungsteil ist insbesondere beabstandet zu der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung, insbesondere außerhalb einer die gesamte Magnetresonanzbildgebungseinrichtung umgebenden Abschirmung, angeordnet.
Es ist möglich, dass der zweite Schaltungsteil wenigstens einen Gleichspannungswandler aufweist, welcher aus der in den zweiten Schaltungsteil gespeisten Zwischenkreisspannung wenigstens eine Versorgungsspannung zum Betrieb weiterer Komponenten der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung und/oder der Steuerungseinrichtung der Schaltungsanordnung umfasst. Auf diese Weise kann durch die elektrische Schaltungsanordnung auch eine Stromversorgung weiterer Bestandteile der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung und/oder der elektrischen Schaltungsanordnung erreicht werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung eine sich in einer Längsrichtung erstreckende Patientenaufnahme, ein magnetisches Abschirmelement und eine wenigstens zwei Spulenringe umfassende Spulenanordnung aufweist, wobei die zwei Spulenringe entlang der Längsrichtung versetzt angeordnet sind und die Spulenanordnung dazu ausgebildet ist, in einem von den Spulenringen teilweise umgebenen, die Patientenaufnahme zumindest teilweise umfassenden Innenvolumen ein Magnetfeld auszubilden, wobei das Abschirmelement und wenigstens eine elektrische Komponente des zweiten Schaltungsteils der elektrischen Schaltungsanordnung außerhalb des Innenvolumens in der Längsrichtung mittig zwischen den Spulenringen angeordnet sind, wobei das Abschirmelement die elektrische Komponente abschirmt.
Die Spulenanordnung bzw. die Spulenringe der Spulenanordnung stellen dabei insbesondere einen Teil des Magneten der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung dar. Die Spulenringe können dabei mit dem zweiten Schaltungsteil derart verbunden sein, dass der Sekundärstrom zum Bestromen der Spulenringe und somit zur Erzeugung des Magnetfelds des Spulenanordnung verwendet werden können. Die die wenigstens zwei Spulenringe umfassende Spulenanordnung dient zur Erzeugung eines Magnetfelds, welches bevorzugt zumindest abschnittsweise in einem auch als „field of view“ bezeichneten Bildaufnahmebereich der Patientenaufnahme homogen ist, um dort eine Magnetresonanzbildgebung zu ermöglichen.
Die entlang der Längsrichtung versetzt angeordneten Spulenringe entsprechen von ihrem Wirkprinzip her zumindest im Wesentlichen einer Helmholtzspule, durch welche im Bereich des von den Spulenringen zumindest teilweise umschlossenen Innenvolumens bereichsweise ein homogenes Magnetfeld erzeugt werden kann. Dies geschieht dadurch, dass die von den beiden Spulenringen erzeugten magnetischen Felder sich im Bereich einer Mittelachse des von den Spulenringen umschlossenen Innenvolumens konstruktiv überlagern. Dazu können die Spulenringe jeweils in gleicher Richtung von einem Strom durchflossen werden.
In einem Bereich außerhalb des Innenvolumens und mittig zwischen den Spulenringen überlagern sich die Magnetfelder der beiden Spulenringe jedoch destruktiv, sodass sich dort insgesamt eine geringere magnetische Feldstärke ausbildet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Abschirmelements und der abzuschirmenden elektrischen Komponente in diesem Bereich wird eine verbesserte Abschirmwirkung durch das Abschirmelement und somit ein besserer Schutz der von dem Abschirmelement abgeschirmten elektrischen Komponente bewirkt.
Die Positionierung des Abschirmelements bezieht sich dabei auf die Anordnung der zur Erzeugung des Magnetfelds verwendeten Spulenringe der Spulenanordnung und kann auch bei mehr als zwei Spulenringen angewandt werden, wenn diese zum Beispiel symmetrisch um einen Mittelpunkt bzw. eine Mittelachse oder eine Mittelebene angeordnet sind. Die Spulenringe können beispielsweise jeweils um einen auch als Buttress-Ring bezeichneten Stützring angeordnet sein, wobei die Spulenringe jeweils zum Beispiel durch einen um den Stützring gewickelten elektrischen Leiter, insbesondere einen Supraleiter, gebildet werden. Es ist möglich, dass die Spulenanordnung bzw. der Magnet der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung weitere Spulen umfasst, welche beispielsweise zu einer Verbesserung der Homogenität des von der Spulenanordnung erzeugten Magnetfelds im Bereich der Patientenaufnahme dienen und welche insbesondere auch durch den von der elektrischen Schaltungsanordnung erzeugten Sekundärstrom bestrombar sind. Die Längsrichtung, entlang der die Spulenringe versetzt angeordnet sind, entspricht der Längsrichtung der Patientenaufnahme und wird auch als z-Richtung bezeichnet.
Durch das Abschirmelement kann vorteilhaft eine lokale Abschirmung erzeugt werden, welche nur die wenigstens eine abzuschirmende elektrische Komponente abschirmt. Das Abschirmelement kann dadurch in der Größenordnung der abzuschirmenden elektrischen Komponente bzw. der abzuschirmenden elektrischen Komponenten ausgeführt werden. Das Abschirmelement erstreckt sich insbesondere in der Längsrichtung nur über einen kurzen Teil der Strecke zwischen den Spulenringen. Auch in der radialen Richtung kann das Abschirmelement kurz ausgeführt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass das Abschirmelement nur einem geringen Gradienten des Streufelds, also des Magnetfelds der Spulenanordnung außerhalb des Innenvolumens, ausgesetzt ist.
In der Umfangsrichtung der Spulenringe ist die Ausdehnung des Abschirmelements grundsätzlich nicht beschränkt, da sich der Bereich mit der niedrigen Feldstärke aus Symmetriegründen ringförmig zwischen den Spulenringen erstreckt. Das Abschirmelement erstreckt sich jedoch bevorzugt auch in Umfangsrichtung nur über einen Teil des Umfangs, um eine kompakte Ausführung des Abschirmelements zu ermöglichen. Auch ein Erstrecken des Abschirmelements tangential zu der Umfangsrichtung der Spulenringe ist denkbar. Der Einsatz des Abschirmelements ermöglicht es, dass auf den Einsatz von großflächigen Abschirmungen vorteilhaft verzichtet werden kann.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die elektrische Komponente der Transformator, eine Spule des Abwärtswandlers und/oder ein Gleichspannungswandler des zweiten Schaltungsteils ist. Die Spule des Abwärtswandlers kann insbesondere einen magnetisierbaren Kern, z.B. einen Ferrit-Kern, aufweisen, so dass sie vor dem von der Spulenanordnung der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung erzeugten Magnetfeld abgeschirmt werden muss. Entsprechend kann auch der Transformator einen magnetisierbaren Kern, welcher die Primärspule an die Sekundärspule koppelt, aufweisen, sodass auch der Transformator vor dem Magnetfeld der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung geschirmt werden muss. Auch ein Gleichspannungswandler des zweiten Schaltungsteil, welcher beispielsweise zum Betrieb weiterer Komponenten des zweiten Schaltungsteils und/oder der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung dient, kann von dem Abschirmelement abgeschirmt werden, insbesondere wenn er eine magnetisierbare Komponente umfasst. Die weiteren Bestandteile des zweiten Schaltungsteils können außerhalb des Abschirmelements angeordnet sein, da sie derart ausgeführt werden können, dass sie auch in einem magnetischen Streufeld der Spulenanordnung bzw. des Magneten der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung betreibbar sind.
Durch das Abschirmelement wird es vorteilhaft ermöglicht, dass insbesondere der Transformator nah an dem Magnet der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung angeordnet werden kann, ohne dass durch das magnetische Streufeld der Spulenringe unerwünschte Effekte beim Betrieb der elektrischen Komponente, beispielsweise eine vollständige Magnetisierung eines Kerns des Transformators, auftreten. Entsprechend trifft dies auch auf eine einen magnetisierbaren Kern umfassende Spule und/oder einen ein magnetisierbares Element umfassenden Gleichspannungswandler zu. Auch auf diese elektrischen Komponenten wirkende Kräfte, welche durch das magnetische Feld der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung erzeugt werden, können vorteilhaft minimiert werden. Ferner kann auch der Einfluss, den das Abschirmelement auf die Felderzeugung in der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung und somit auch auf die Bildgebung hat, vorteilhaft reduziert werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement zumindest teilweise ein Abschirmvolumen umgibt, welches durch das Abschirmelement abgeschirmt ist, wobei die elektrische Komponente in dem Abschirmvolumen angeordnet ist. Dies ermöglicht es, dass die elektrische Komponente, welche beispielsweise Bestandteil einer mehrere Komponenten umfassenden elektrischen Schaltungsanordnung ist, in dem Abschirmvolumen magnetisch abgeschirmt wird. Das Abschirmelement ist dabei derart geformt, dass es in dem Abschirmvolumens eine magnetische Abschirmung der elektrischen Komponente von dem Streufeld der Spulenanordnung, also dem von der Spulenanordnung außerhalb des Innenvolumens erzeugten Magnetfeld, bewirkt.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei das Abschirmelement das Abschirmvolumen an wenigstens drei Seiten umgibt. Die Anordnung des Abschirmelements in Bezug zu den Spulenringen der Spulenanordnung ermöglicht es vorteilhaft, dass auf eine vollständige Einhausung des Abschirmvolumens durch das Abschirmelement verzichtet werden kann. Dies reduziert die zur Ausbildung des Abschirmelements benötige Menge an Material, was sich insbesondere vorteilhaft auf die Homogenität des von der Spulenanordnung erzeugten Magnetfelds auswirkt. Es kann somit vorteilhaft eine Abschirmung des Abschirmvolumens mit einer möglichst geringen Materialmenge bzw. einer möglichst geringen Masse des Abschirmelements erreicht werden.
Durch die U-Form des Querschnitts des Abschirmelements wird das Abschirmvolumen an wenigstens drei Seiten, nämlich durch die der offenen Seite gegenüberliegenden geschlossenen Seite des U-förmigen Querschnitts sowie durch die beiden Schenkel des U-förmigen Querschnitts, umgeben. Das Abschirmelement kann insbesondere derart angeordnet sein, dass die Schenkel des U-förmigen Querschnitts entlang der Längsrichtung beabstandet zueinander sind und sich in der radialen Richtung der Spulenringe erstrecken.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement alternativ auch topfförmig, kastenförmig oder trogförmig ist, wobei das Abschirmelement das Abschirmvolumen mit Ausnahme der offenen Seite des Abschirmelements vollständig umgibt. Ein topfförmiges, kastenförmiges oder trogförmiges Abschirmelement kann einen Basisabschnitt aufweisen, von dem aus sich je nach Querschnittsgeometrie ein oder mehrere Wandabschnitte erstrecken, wobei das Abschirmvolumen von dem Basisabschnitt und der oder den Wandabschnitten umfasst bzw. begrenzt wird. Neben einer rechteckigen Querschnittsform mit vier Wandabschnitten sind auch ovale oder runde Formen mit nur einem Wandabschnitt denkbar. Gegenüber dem Basisabschnitt weist das Abschirmelement eine offene Seite auf. Diese offene Seite ermöglicht es, dass zum Beispiel eine auf einem flächigen Trägerelement befestigte elektrische Komponente in dem Abschirmvolumen des darüber geschobenen Abschirmelements angeordnet werden kann, sodass die elektrische Komponente mit Ausnahme der offenen Seite vollständig von dem Abschirmelement umgeben ist. Der Basisabschnitt kann gerade oder bogenförmig sein, wobei sich bei einem bogenförmigen Abschnitt die Wandabschnitte von der konkaven Seite des Basisabschnitts aus erstrecken bzw. das von dem Abschirmelement umschlossene Innenvolumen an die konkave Seite des Basisabschnitts angrenzt.
Verglichen mit einem Abschirmelement mit U-förmigem Querschnitt umschließt ein topfförmiges, kastenförmiges oder trogförmiges Abschirmelement das Innenvolumen weiter, sodass abhängig von dem Feldverlauf des abzuschirmenden Streufelds eine noch bessere Abschirmung erreicht werden kann.
Die offene Seite des U-förmigen Querschnitts oder die offene Seite des Abschirmelements kann erfindungsgemäß zu dem Innenvolumen weisen. Entsprechend weist die geschlossene Seite des U-förmigen Querschnitts bzw. ein Basisabschnitt des U-förmigen Abschirmelements, welche bzw. welches der offenen Seite gegenüberliegt, bzw. ein Basisabschnitt eines topfförmigen, kastenförmigen oder trogförmigen Abschirmelements, welcher der offenen Seite gegenüberliegt, von dem Innenvolumen weg und ist somit weiter von der Patientenaufnahme bzw. dem Bildaufnahmebereich in der Patientenaufnahme entfernt. Dies reduziert weiter den Einfluss, den das Abschirmelement auf die Magnetfelderzeugung durch die Spulenanordnung hat.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen der elektrischen Komponente und dem Abschirmelement ein Luftspalt ausgebildet und/oder ein amagnetisches Distanzelement angeordnet ist. Der Luftspalt und/oder das amagnetische Distanzelement verhindern, dass ein durch das Abschirmelement geführter magnetischer Fluss in die elektrische Komponente eintreten kann. Mithin wird durch die Ausbildung des Luftspalts bzw. die Anordnung des amagnetischen Distanzelements zwischen dem Abschirmelement und der elektrischen Komponente also ein magnetischer Übergangswiderstand zwischen der Abschirmung und der elektrischen Komponente erhöht, um die Abschirmwirkung des Abschirmelements zu verbessern.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement in der Umfangsrichtung oder tangential zu der Umfangsrichtung der Spulenringe länger ist als in der Längsrichtung und/oder in der radialen Richtung der Spulenringe. Bevorzugt erstreckt sich das Abschirmelement also mit seiner längsten Ausdehnung in der Richtung des Umfangs der Spulenringe oder tangential zu der Richtung des Umfangs der Spulenringe. Insbesondere durch die schmale Ausführung des Abschirmelements bezogen auf die Längsrichtung kann so erreicht werden, dass das Abschirmelement sich nur in einem Bereich mit einem geringen Gradienten des Streufeldes erstreckt. Es ist möglich, dass sich das Abschirmelement um den gesamten Umfang des Innenvolumens erstreckt, sodass das Abschirmelement eine Ringform aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass das Abschirmelement sich nur über einen Abschnitt dieses Umfangs erstreckt, wobei das Abschirmelement in dieser Umfangsrichtung gerade oder, insbesondere entsprechend dem Radius dieses Umfangs, gebogen ist.
Ein Abschirmelement mit U-förmigem Querschnitt ist bevorzugt derart angeordnet, dass die Schenkel des U-förmigen Abschnitts in Längsrichtung beabstandet sind und sich in radialer Richtung der Spulenringe erstrecken. Die offene Seite des U-förmigen Querschnitts erstreckt sich dabei in der Längsrichtung und in der Umfangsrichtung und weist bevorzugt zu dem Innenvolumen hin. Ein topfförmiges, kastenförmiges oder trogförmiges Abschirmelement ist bevorzugt ebenfalls derart angeordnet, dass die offene Seite des Abschirmelements zum Innenvolumen weist.
Dabei kann das Abschirmelement in der radialen Richtung beispielsweise eine Länge zwischen 5 cm und 25 cm, insbesondere von 10 cm, aufweisen. Auch in Längsrichtung kann das Abschirmelement eine Länge zwischen 5 cm und 25 cm, insbesondere von 10 cm, aufweisen. In der Umfangsrichtung der Spulenringe bzw. tangential zu der Umfangsrichtung der Spulenringe kann das Abschirmelement eine Länge zwischen 15 cm und 50 cm, insbesondere von 25 cm, aufweisen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement zumindest teilweise aus Eisen besteht. Beispielsweise kann das Abschirmelement aus Baustahl bestehen und eine Materialstärke bzw. eine Wanddicke zwischen 5 mm und 15 mm, insbesondere von 10 mm, aufweisen. Die Verwendung eines zumindest teilweise aus Eisen bestehenden Abschirmelements hat den Vorteil, dass Eisen verglichen mit anderen Materialien zur magnetischen Abschirmung eine höhere Sättigungsmagnetisierung aufweist. Dies verhindert eine Sättigung der Magnetisierung des Abschirmelements bei der Anordnung des Abschirmelements zwischen den Spulenringen. Insbesondere, da in diesen Bereichen auch in Luft magnetische Flussdichten im Bereich zwischen 50 mT und 500 mT vorliegen können, ist eine hohe Sättigungsmagnetisierung des Abschirmelements wünschenswert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung eine innere Abdeckung aufweist, welche die Spulenanordnung umgibt, wobei das Abschirmelement an der inneren Abdeckung angeordnet ist. Die innere Abdeckung kann beispielsweise zumindest im Wesentlichen die Form eines Zylindermantels aufweisen. Die innere Abdeckung kann beispielsweise ein zur Erzeugung einer Supraleitung in der Spulenanordnung benötigtes Kühlmittel umgeben. Die Abdeckung des Abschirmelements kann dabei an einer äußeren Seite, das heißt einer entgegengesetzt zu dem Innenvolumen liegenden Seite der inneren Abdeckung, angeordnet bzw. befestigt sein. Die Befestigung kann direkt oder indirekt über wenigstens ein Trägerelement erfolgen.
Auf diese Weise kann das Abschirmelement und die wenigstens eine von dem Abschirmelement abgeschirmte elektrische Komponente in einem Inneren der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung angeordnet werden. Die innere Abdeckung, welche die Spulenanordnung umgibt, kann ihrerseits von einer äußeren Geräteabdeckung der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung abgedeckt werden, welche bei Anordnung des Abschirmelements an der inneren Abdeckung auch das Abschirmelement sowie die darin angeordnete elektrische Komponente und/oder eine die elektrische Komponente umfassende elektrische Schaltungsanordnung einhaust. Bei einer zumindest im Wesentlichen zylindermantelförmigen Ausbildung der inneren Abdeckung kann sich die längste Ausdehnung des Abschirmelements insbesondere in der Umfangsrichtung oder tangential zu der Umfangsrichtung der inneren Abdeckung erstrecken, wobei das Abschirmelement insbesondere an einer beliebigen Position der inneren Abdeckung bzw. an einer beliebigen Position um die innere Abdeckung herum angeordnet werden kann.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzbildgebungseinrichtung,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung,
3 eine Detailansicht des zweiten Schaltungsteils der elektrischen Schaltungsanordnung,
4 eine Ansicht der Anordnung des zweiten Schaltungsteils an der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung,
5 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion des Abschirmelements der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung,
6 ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Abschirmelements der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung, und
7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Abschirmelements der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung,

In 1 ist eine erfindungsgemäße Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 dargestellt. Die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 umfasst eine elektrische Schaltungsanordnung 2, welche aus einem ersten Schaltungsteil 3 und einem zweiten Schaltungsteil 4 sowie einer Steuereinrichtung 5 besteht. Die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 ist von einer Abschirmung 6 umgeben, welche die von der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 erzeugten Magnetfelder abschirmt. Der erste Schaltungsteil 3 der elektrischen Schaltungsanordnung 2 ist außerhalb dieser Abschirmung 6 angeordnet und kann sich z.B. in einem an die Abschirmung 6 angrenzenden Technikraum befinden. Der zweite Schaltungsteil 4 sowie die Steuereinrichtung 5 befinden sich innerhalb der Abschirmung 6 und sind direkt als ein Teil der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 ausgeführt. Das zweite Schaltungsteil 4 sowie die Steuereinrichtung 5 können beispielsweise in einem Inneren eines die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 einhausenden Gehäuse angeordnet sein, wie nachfolgend näher beschrieben wird.
Der erste Schaltungsteil 3 dient dazu, aus einer Wechselspannung U₁ eine Gleichspannung als Zwischenkreisspannung U_Z zu erzeugen. Der zweite Schaltungsteil 4 ist als eine durch die Zwischenkreisspannung U_Z gespeiste Stromquelle ausgebildet, wobei ein Ausgangsstrom des zweiten Schaltungsteils 4 zum Bestromen eines Magneten der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 dient. Dieser Magnet kann aus einer Spulenanordnung 7, welche zwei Spulenringe 8, 9 umfasst, gebildet werden oder die Spulenanordnung 7 mit den Spulenringen 8, 9 umfassen. Der Magnet der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 ist insbesondere supraleitend, wobei durch die elektrische Schaltungsanordnung 2 der Magnet bestromt werden kann, um durch den Supraleiter fließende Ströme ein Magnetfeld zu erzeugen. Durch die elektrische Schaltungsanordnung 2 kann z.B. bei einem Abfallen der magnetischen Feldstärke, welche von dem Magneten bzw. den Spulenringen 8, 9 erzeugt wird, ein erneutes Bestromen des Magneten, beispielsweise durch das Anlegen eines rampenförmigen Stromverlaufs, erfolgen.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltungsanordnung 2 der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 dargestellt. Der erste Schaltungsteil 3 umfasst einen Transformator 10, welcher die eingangsseitige Wechselspannung U₁ transformiert und in einen Gleichrichter 11 speist. Dabei können durch den Gleichrichter 11 eine oder mehrere Phasen der Wechselspannung U₁, bei der es sich beispielsweise um eine dreiphasige Netzspannung handelt, gleichgerichtet werden. Der Gleichrichter 11 kann insbesondere einen aktiven oder einen passiven Leistungsfaktor Korrekturfilter (auch als „power factor correction“ oder PFC bezeichnet) umfassen. Der Gleichspannungswandler 11 erzeugt die Zwischenkreisspannung U_Z, mittels welcher der zweite Schaltungsteil 4 gespeist wird. Dabei kann der Gleichspannungswandler 11 als ein Aufwärtswandler bzw. als ein Hochsetzsteller ausgeführt werden, welcher die Zwischenkreisspannung U_Z heraufsetzt, so dass nur ein vergleichsweise geringer Zwischenkreisstrom zwischen dem ersten Schaltungsteil 3 und dem zweiten Schaltungsteil 4 fließt.
Der erste Schaltungsteil 3 ist mit dem zweiten Schaltungsteil 4 über ein beispielsweise als zweiadriges Kabel ausgebildetes Verbindemittel 12 verbunden. An dem Verbindemittel 12 liegt die Zwischenkreisspannung U_Z an, so dass der zweite Schaltungsteil 4 über den Zwischenkreisstrom gespeist werden kann. Über das Verbindemittel 12 und eine in der Abschirmung 6 angeordnete Filtereinrichtung 13 zum Filtern elektromagnetischer Störungen (EMI-Filter) ist der zweite Schaltungsteil 4 mit dem ersten Schaltungsteil 3 verbunden.
In 3 ist eine Detailansicht des zweiten Schaltungsteils 4 der elektrischen Schaltungsanordnung 2 dargestellt. Der zweite Schaltungsteil 4 umfasst einen Abwärtswandler 14, einen Transformator 15, eine als Vollbrücke ausgebildete Schalteinrichtung 22 sowie einen Gleichrichter 16. Schematisch dargestellt ist ebenfalls der Magnet 17 der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1, welcher durch den zweiten Schaltungsteil 4 bestrombar ist.
Mittels des Abwärtswandlers 14 wird aus der Zwischenkreisspannung U_Z ein in eine Primärseite 18 des Transformators 15 gespeister Primärstrom I₁ erzeugt. Der Primärstrom I₁ kann dabei über die als Vollbrücke ausgebildete Schalteinrichtung 22 in unterschiedlichen Stromrichtungen in die Primärseite 18 des Transformators 15, welche in den Brückenzweig der Vollbrücke geschaltet ist, gespeist werden. Dazu kann die Schalteinrichtung 22 von der Steuereinrichtung 15 getaktet werden. Dabei ist die Steuereinrichtung 5 dazu ausgebildet, den Primärstrom I₁ über die Schalteinrichtung 22 abwechselnd in unterschiedlicher Stromrichtung in die Primärseite 18 des Transformators 15 zu speisen.
Dabei kann durch die Steuereinrichtung 5 ein Betriebszyklus eingestellt werden, in dem der Primärstrom I₁ der Primärseite 18 abwechselnd und ohne Totzeit in den unterschiedlichen Stromrichtungen zugeführt wird (50 % duty cycle). Auf diese Weise wird an der Primärseite 18 ein nahezu idealer Rechteckstrom erzeugt, sodass die im Transformator 15 gespeicherte Energiemenge bei der Stromübertragung des Primärstroms I₁ minimiert werden kann. Der Betriebszyklus kann dabei unabhängig von einer zu erzeugenden Stromstärke des Sekundärstroms I₂ eingestellt werden, da die Stromstärke des Sekundärstroms I₂ über den Primärstrom I₁ bzw. den Abwärtswandler 14 eingestellt werden kann. Zur Erzeugung des Betriebszyklus können die Schaltelemente 44 der Vollbrücke, welche beispielsweise als Transistoren, insbesondere als Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) oder Bipolartransistoren ausgeführt sind, mit einer Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz, insbesondere zwischen 10 kHz und 100 kHz, angesteuert werden, wobei sich die zeitliche Auslastung aus dem Verhältnis der Zeitdauern mit jeweils geöffneten und jeweils geschlossenen Schaltelementen, also aus den Zeiten, in denen der Primärstrom I₁ in die Primärseite 18 des Transformators 15 gespeist wird, und den Zeiten, in denen der Primärstrom I₁ nicht in die Primärseite 18 des Transformators 15 gespeist wird, ergibt.
Der Transformator 15 dient zur Impedanzwandlung und weist einen hohen Übertragungsfaktor bzw. ein hohes Übersetzungsverhältnis, insbesondere zwischen 50:1 und 150:1, zwischen der Primärseite 18 und der Sekundärseite 19 auf. Die Sekundärspulen 20, 21 können insbesondere jeweils eine Einzelwicklung oder jeweils mehrere parallel geschaltete Wicklungen aufweisen, sodass sekundärseitig nur eine Wicklung vorhanden ist. Durch das hohe Übersetzungsverhältnis kann an der Sekundärseite ein Strom erzeugt werden, dessen Stromstärke erheblich größer als die des Primärstroms I₁ auf der Primärseite 18 des Transformators 15 ist, sodass durch den Gleichrichter 16 ein Gleichstrom mit hoher Stromstärke als Sekundärstrom I₂ erzeugt werden kann.
Die Sekundärseite 19 des Transformators 15 ist zur Erzeugung des Sekundärstroms I₂, welcher in den Magneten 17 gespeist wird, mit dem Gleichrichter 16 verbunden. Die Sekundärseite 19 des Transformators 15 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei Sekundärspulen 20, 21, welche zum Abgreifen jeweils einer Halbwelle der durch den Primärstrom I₁ an der Sekundärseite 19 des Transformators 15 induzierten Stroms ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Gleichrichter 16 als ein mehrere Schaltelemente 43 zur Gleichrichtung des an der Sekundärseite 19 des Transformators abgegriffenen Stromes ausgebildet. Die Schaltelemente 43 sind beispielsweise als Transistoren, insbesondere als Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) oder Bipolartransistoren ausgeführt. Ferner umfasst der Gleichrichter 16 einen Schalter 23 zum Abschalten des Sekundärstroms I₂. Ausgangsseitig am Gleichrichter 16 ist ein Kondensator 45 angeordnet, welcher zur Glättung des Sekundärstroms I₂ dient. Der Kondensator 45 ist dabei ein Kondensator des Abwärtswandlers 14, wobei die Anordnung des Kondensators 45 an der Ausgangsseite des Gleichrichters 16 einen kompakten Schaltungsaufbau ermöglicht.
Der Abwärtswandler 14 kann ein oder mehrere Schaltelemente 24 aufweisen, welche z.B. über einen mit der Steuereinrichtung 5 verbundenen Bootstrap-Schaltung 25 geschaltet werden können. Weiterhin umfasst der Abwärtswandler 14 eine Induktivität 26, welche größer als die Induktivität der Primärspule 18 des Transformators 15 ist. Auf diese Weise wird der in den Transformator 15 eingespeiste Primärstrom I₁ weitestgehend durch den Abwärtswandler 14 bestimmt, so dass über eine Einstellung des Primärstroms I₁ durch die Steuereinrichtung 5 auch der Sekundärstrom I₂ eingestellt werden kann.
Der zweite Schaltungsteil 4 der elektrischen Schaltungsanordnung 2 umfasst weiterhin ein erstes Strommessmittel 27, über welches ein den Primärstrom I₁ beschreibender erster Messwert erfassbar ist. Weiterhin umfasst der zweite Schaltungsteil 4 ein zweites Messmittel 28, über welches ein den Sekundärstrom I₂ beschreibender Messwert erfassbar ist. Die Steuereinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, den Abwärtswandler 14 in Abhängigkeit der Messwerte des ersten Strommessmittels 27 und des zweiten Strommessmittels 28 anzusteuern.
Dabei ist das Strommessmittel 27 für eine Strommessung mit hoher Bandbreite und folglich niedriger Integrationszeit ausgebildet, so dass über die Messung des Primärstroms I₁ und eine entsprechende Regelung des Abwärtswandlers 14 Störungen wie beispielsweise Netzschwankungen der Wechselspannung U₁, welche ebenfalls Schwankungen der Zwischenkreisspannung U_Z bewirken, ausgeregelt werden können. Das erste Strommessmittel 27 kann beispielsweise als ein Sigma-Delta Modulator oder als ein Sigma-Delta-Wandler ausgeführt sein. Auch die Verwendung eines anderen Typs von Stromsensor als erstes Strommessmittel 27 ist möglich.
Das zweite Strommessmittel 28 ist für eine Strommessung mit niedriger Bandbreite und hoher Integrationszeit ausgebildet, um eine sehr präzise Absolutwertmessung des in den Magnet 17 gespeisten Sekundärstroms I₂ zu ermöglichen. Durch die Steuereinrichtung 5 kann der Abwärtswandler 14 adaptiv nachgeführt werden, um beispielsweise Schwankungen in der Erzeugung des Sekundärstroms I₂, welche auf ein schwankendes Kopplungsverhältnis im Transformator 15 und/oder auf den Gleichrichter 16 zurückgehen, adaptiv angepasst werden. Diese Art der Stromregelung ermöglicht es vorteilhaft, auf Stromsensoren zu verzichten, welche nicht in einem magnetischen Streufeld betrieben werden können. Weiterhin wird so eine hohe Absolutwertgenauigkeit des Sekundärstroms I₂, insbesondere mit Abweichungen lediglich in einem Bereich von einigen hundert ppm der Stromstärke des Sekundärstroms I₂, erreicht. Auch kann eine hohe Reproduzierbarkeit eines Stromes bzw. einer Stromstärke erreicht werden, wobei die Abweichung zwischen den Stromstärken von zwei auf denselben Nennwert eingestellten Sekundärströmen insbesondere unter hundert ppm betragen kann. Auch das zweite Strommessmittel 28 kann beispielsweise als ein Sigma-Delta Modulator oder als ein Sigma-Delta-Wandler ausgeführt sein. Auch die Verwendung eines anderen Typs von Stromsensor als zweites Strommessmittel 28 ist möglich.
Die Ansteuerung des Abwärtswandlers 14, der Schalteinrichtung 22 sowie die Verbindung zu dem ersten Strommessmittel 27 zu der Steuereinrichtung 5 kann über Mittel 46 zur galvanischen Trennung, zum Beispiel über Optokoppler und/oder andere galvanisch trennende Übertrager, erfolgen, so dass die Steuereinrichtung 5 und der Abschnitt des zweiten Schaltungsteils 4 ab der Sekundärseite 19 des Transformators 15 von den weiter eingangsseitig liegenden Komponenten, d.h. insbesondere der Primärseite 18 des Transformators 15, dem Abwärtswandler 14 und dem ersten Schaltungsteil 3, vollständig galvanisch getrennt werden kann.
Der zweite Schaltungsteil 4 der elektrischen Schaltungsanordnung 2 kann einen oder mehrere Gleichspannungswandler 29 aufweisen, welche zum Bestromen der Schaltelemente 24 des Abwärtswandlers 14, der Steuereinrichtung und des Strommessmittels 27 sowie eventueller weiterer Komponenten des zweiten Schaltungsteils 4 verwendet wird. Zusätzlich ist auch möglich, dass das zweite Schaltungsteil 4 weitere Gleichspannungswandler (hier nicht dargestellt) aufweist, welche aus der Zwischenkreisspannung U_Z weitere Komponenten der elektrischen Schaltungsanordnung 2 und/oder der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 bestromen können.
Die Schaltungstopologie des zweiten Schaltungsteils 4 ermöglicht es vorteilhaft, nur ein Minimum an Bauteilen mit magnetisierbaren Elementen zu verwenden. Magnetisierbare Elemente umfassen können insbesondere die Induktivität 26 des Abwärtswandlers 14, welche z.B. als Spule mit einem magnetisierbaren Ferrit-Kern ausgebildet ist, und/oder der Gleichspannungswandler 29 sein. Auch der Transformator 15 kann einen magnetisierbaren Kern aufweisen, sodass eine Abschirmung der Induktivität 26, des Transformators 15 und/oder eines gegebenenfalls vorhandenen Gleichspannungswandlers 29 bei Anordnung des zweiten Schaltungsteils 4 an der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 erforderlich sein kann.
Wie in 4 dargestellt ist, sind die Induktivität 26 des Abwärtswandlers 14 sowie der Transformator 15 derart angeordnet, dass sie von einem Abschirmelement 30 der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 abgeschirmt werden. Der zweite Schaltungsteil 4 der elektrischen Schaltungsanordnung 2 ist in oder an einem Gehäuse der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 und somit im Bereich eines Streufeldes der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 angeordnet.
Die Anordnung des Abschirmelements 30 sowie der von dem Abschirmelement 30 abgeschirmten elektrischen Komponenten, nämlich der Induktivität 26 und des Transformators 15, erfolgt derart, dass das Abschirmelement 30 und die elektrischen Komponenten mittig zwischen den zwei Ringspulen 8, 9 der Spulenanordnung 7 angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine besonders gute Abschirmung durch das Abschirmelement 30 ermöglicht. In dem mittigen Bereich zwischen den Ringspulen 8, 9 verlaufen die magnetischen Felder bzw. die magnetischen Flussdichten B₁ und B₂, welche von den Spulenringen 8 bzw. 9 erzeugt werden, wie dargestellt in unterschiedliche Richtungen, sodass sie sich zumindest teilweise aufheben.
Dies ist schematisch in 5 durch den Verlauf einer gesamten magnetischen Flussdichte B_G dargestellt, welche sich aus der magnetischen Flussdichte B₁ des ersten Spulenrings 8 und der magnetischen Flussdichte B₂ des zweiten Spulenrings 9 zusammensetzt. Zwischen der Position z₁ des ersten Spulenrings 8 und der Position z₂ des zweiten Spulenrings 9 wird in der mittigen Position z₃ zwischen den Spulenringen 8, 9, in der das Abschirmelement 30 angeordnet ist, nur eine geringe magnetische Flussdichte B_G erreicht, wobei der Bereich mit der geringen Flussdichte aus Symmetriegründen ringförmig ist und mittig zwischen den Spulenringen 8, 9 liegt.
Die Ringspulen 8, 9 der Spulenanordnung 7 sind dazu ausgebildet, in einem von den Spulenringen 8, 9 zumindest teilweise umschlossene Innenvolumen 31, welches eine sich in der Längsrichtung (z-Richtung) erstreckende Patientenaufnahme 32 umfasst, zumindest bereichsweise ein insbesondere homogenes Magnetfeld auszubilden. Das Abschirmelement 30 ist außerhalb des Innenvolumens mittig zwischen den Spulenringen 8, 9 angeordnet, sodass die auf das Abschirmelement wirkende Gesamtflussdichte B_G möglichst gering ist. Auch der Transformator 15 und die Induktivität 26 als abgeschirmte elektrische Komponenten sind mittig zwischen den Spulenringen 8, 9 angeordnet, sodass sie von dem Abschirmelement abgeschirmt werden.
Das Abschirmelement 30 und/oder der zweite Schaltungsteil 4 können insbesondere an einem die Spulenanordnung 7 umgebenden inneren Abdeckungselement 33 der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 angeordnet werden. Das innere Abdeckungselement 33 kann zum Beispiel zumindest im Wesentlichen die Form eines Zylindermantels aufweisen, wobei das Abschirmelement 30 und der zweite Schaltungsteil 4 an der Außenseite des inneren Abdeckelements 33 angeordnet und/oder befestigt sind. Das innere Abdeckelement 33 und der zweite Schaltungsteil 4 sowie das Abschirmelement 30 können von einem äußeren Gehäuse der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 eingehaust werden, sodass der zweite Schaltungsteil 4 und das Abschirmelement 30 in die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 1 integriert sind.
In 6 ist ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels des Abschirmelements 30 dargestellt. Das Abschirmelement 30 umgibt zumindest teilweise ein Abschirmvolumen 34, in welchem die elektrischen Komponenten 15, 26 angeordnet ist. Zwischen der elektrischen Komponenten 15, 26 und dem Inneren des Abschirmelements 30 ist ein Luftspalt 35 ausgebildet. Durch den Luftspalt 35 wird verhindert, dass der durch das Abschirmelement geführte magnetische Fluss, welcher durch die Feldlinienabschnitte der magnetischen Flüsse B₁ und B₂ schematisch dargestellt ist, in die elektrischen Komponenten 8 übergehen kann. Zusätzlich oder alternativ zu dem Luftspalt 35 kann auch ein amagnetisches Distanzelement zwischen dem Abschirmelement 30 und den elektrischen Komponenten 15, 26 angeordnet werden. Der Luftspalt bzw. das Distanzelement können eine Dicke zwischen 0,5 cm und 1,5 cm, insbesondere von 1 cm, aufweisen.
Das Abschirmelement 30 umfasst einen U-förmigen Querschnitt 36. Die offene Seite 37 des U-förmigen Querschnitts 36 ist dabei in Richtung des Innenvolumens 6, also zu der Patientenaufnahme 5 weisend, angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die der offenen Seite 37 gegenüberliegende, geschlossene Seite 38 des U-förmigen Querschnitts 36 weiter von dem Innenvolumen 6 bzw. einem Bildaufnahmebereich in der Patientenaufnahme 5 entfernt angeordnet ist. Dies reduziert den Einfluss, den das Abschirmelement 30 auf die Ausbildung des magnetischen Feldes insbesondere in dem Bildaufnahmebereich hat.
Die Schenkel 39 des U-förmigen Querschnitts 36 können in der radialen Richtung r der Spulenringe 3, 4 jeweils eine Länge zwischen 5 cm und 25 cm, insbesondere von 10 cm, aufweisen. Auch die offene Seite 37 und die der offenen Seite gegenüberliegende geschlossene Seite 38 können in der Längsrichtung jeweils eine Ausdehnung zwischen 5 cm und 25 cm, insbesondere von 10 cm, aufweisen. Die Länge des Abschirmelements 30 entlang der Umfangsrichtung oder tangential zu der Umfangsrichtung, also orthogonal zu der Zeichenebene in 3, ist länger als die Schenkel 39 und länger als die offene Seite 37 und die geschlossene Seite 38. Die Länge des Abschirmelements in der Umfangsrichtung bzw. tangential zu der Umfangsrichtung kann zwischen 5 cm und 50 cm, insbesondere 25 cm, betragen. Das Abschirmelement 30 kann zumindest teilweise aus Eisen, insbesondere aus Baustahl, bestehen. Die Materialstärke des Abschirmelements 30 kann zwischen 5 mm und 38 mm, insbesondere 10 mm betragen.
In 7 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Abschirmelements 30 dargestellt. Das Abschirmelement 30 weist einen Basisabschnitt 40 sowie vier Wandabschnitte 41, 42 auf, welche eine Trogform des Abschirmelements ausbilden. Der Basisabschnitt 40 ist entlang der Umfangsrichtung U gebogen, wobei die Wandabschnitte 41, 42 an der konkaven Seite des Basisabschnitts 40 anschließen. Der Basisabschnitt 40 und die Wandabschnitte 41, 42 umschließen das Abschirmvolumen 34 des Abschirmelements 30 mit Ausnahme der dem Basisabschnitt 40 gegenüberliegenden offenen Seite 37 des Abschirmelements 30.
Die Länge der Wandabschnitte 41 in radialer Richtung r sowie in Längsrichtung z kann zwischen 5 cm und 25 cm, insbesondere 10 cm, betragen. Auch die Länge der Wandabschnitte 42 sowie des Basisabschnitts 40 in Längsrichtung z kann zwischen 5 cm und 25 cm, insbesondere 10 cm, betragen. Der Basisabschnitt 40 und die Wandabschnitte 41 können in der Umfangsrichtung U eine Ausdehnung zwischen 5 cm und 50 cm, insbesondere von 25 cm, aufweisen, wobei das Abschirmelement in Umfangsrichtung U insbesondere länger als in der radialen Richtung r und der Längsrichtung z ist.
Alternativ ist es möglich, dass der Basisabschnitt 40 auch gerade ausgeführt ist, sodass er sich tangential zu der Umfangsrichtung U erstreckt und sich eine Kastenform des Abschirmelements 30 ergibt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Ausdehnung des Abschirmelements 30 in der Umfangsrichtung bzw. tangential zu der Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen der Ausdehnung des Abschirmelements in der Längsrichtung entsprechen, sodass sich eine Topfform des Abschirmelements 30 ergibt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016203817 B3 [0006]

Claims

Elektrische Schaltungsanordnung zum Bestromen eines Magneten (17) einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung (1), umfassend einen ersten Schaltungsteil (3), einen zweiten Schaltungsteil (4) und eine Steuereinrichtung (5), wobei der erste Schaltungsteil (3) dazu ausgebildet ist, aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung als Zwischenkreisspannung zu erzeugen und der zweite Schaltungsteil (4) als eine durch die Zwischenkreisspannung gespeiste Stromquelle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaltungsteil einen durch die Steuereinrichtung (5) gesteuerten Abwärtswandler (14), einen durch die Steuereinrichtung (5) geschalteten Transformator (15) und einen Gleichrichter (11) umfasst, wobei mittels des Abwärtswandlers (14) aus der Zwischenkreisspannung ein Primärstrom erzeugbar ist, wobei der Primärstrom über eine von der Steuereinrichtung (5) geschaltete Schalteinrichtung (22) in eine Primärseite (18) des Transformators einspeisbar ist und mittels des mit einer Sekundärseite (19) des Transformators verbundenen Gleichrichters (16) ein Sekundärstrom zum Bestromen des Magneten (17) erzeugbar ist.
Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Induktivität (26) des Abwärtswandlers (14) größer als eine Induktivität der Primärspule des Transformators (15) ist.
Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung eine Vollbrücke ist, wobei die Primärseite (18) des Transformators (15) in den Brückenzweig der Vollbrücke geschaltet ist und die Vollbrücke mit dem Abwärtswandler (14) verbunden ist.
Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) dazu ausgebildet ist, den Primärstrom über die Schalteinrichtung (22) abwechselnd in unterschiedlicher Stromrichtung in die Primärseite (18) des Transformators (15) zu speisen.
Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Transformator (15) ein Sekundärstrom mit einer höheren Stromstärke als der Primärstrom erzeugbar ist und/oder dass der Transformator (15) zwei Sekundärspulen (20, 21) aufweist, welche mit dem Gleichrichter (16) verbunden sind.
Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltungsanordnung (2) ein erstes Strommessmittel (27) zur Messung des Primärstroms und ein zweites Strommessmittel (28) zur Messung des Sekundärstroms umfasst, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Abwärtswandler (14) in Abhängigkeit wenigstens eines den Primärstrom beschreibenden ersten Messwerts des ersten Strommessmittels (27) und wenigstens eines den Sekundärstrom beschreibenden zweiten Messwerts des zweiten Strommessmittels (28) anzusteuern.
Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) zur Regelung des Primärstroms in Abhängigkeit des ersten Messwerts und zu einer adaptiven Nachführung des Primärstroms in Abhängigkeit des zweiten Messwerts ausgebildet ist.
Magnetresonanzbildgebungseinrichtung umfassend eine elektrische Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Magnetresonanzbildgebungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung (1) wenigstens einen Magneten (17) umfasst, wobei der zweite Schaltungsteil (4) der elektrischen Schaltungsanordnung (2) mit dem Magneten (17) verbunden und zum Bestromen des Magneten (17) ausgebildet ist.
Magnetresonanzbildgebungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaltungsteil (4) in und/oder an einem Gehäuse der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung (1) angeordnet ist.
Magnetresonanzbildgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzbildgebungseinrichtung (1) eine sich in einer Längsrichtung erstreckende Patientenaufnahme (32), ein magnetisches Abschirmelement (30) und eine wenigstens zwei Spulenringe (8, 9) umfassende Spulenanordnung (7) aufweist, wobei die zwei Spulenringe (8, 9) entlang der Längsrichtung versetzt angeordnet sind und die Spulenanordnung (7) dazu ausgebildet ist, in einem von den Spulenringen (8, 9) teilweise umgebenen, die Patientenaufnahme (32) zumindest teilweise umfassenden Innenvolumen (31) ein Magnetfeld auszubilden, wobei das Abschirmelement (30) und wenigstens eine elektrische Komponente des zweiten Schaltungsteils (4) der elektrischen Schaltungsanordnung (2) außerhalb des Innenvolumens in der Längsrichtung mittig zwischen den Spulenringen (8, 9) angeordnet sind, wobei das Abschirmelement (30) die elektrische Komponente abschirmt.
Magnetresonanzbildgebungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (30) einen U-förmigen Querschnitt (36) aufweist, wobei das Abschirmelement (30) das Abschirmvolumen (34) an drei Seiten umgibt.
Magnetresonanzbildgebungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement topfförmig, kastenförmig oder trogförmig ist, wobei das Abschirmelement (30) das Abschirmvolumen (34) mit Ausnahme der offenen Seite (37) des Abschirmelements (30) vollständig umgibt.
Magnetresonanzbildgebungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Seite (37) des U-förmigen Querschnitts (36) oder die offene Seite (37) des Abschirmelements (30) zu dem Innenvolumen (31) weisen.
Magnetresonanzbildgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (30) in der Umfangsrichtung der Spulenringe (8, 9) oder tangential zu der Umfangsrichtung der Spulenringe (8, 9) länger ist als in der Längsrichtung und/oder als in der radialen Richtung der Spulenringe (8, 9).