KR20170105425A - 자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트, 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법 - Google Patents

자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트, 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170105425A
KR20170105425A KR1020170028841A KR20170028841A KR20170105425A KR 20170105425 A KR20170105425 A KR 20170105425A KR 1020170028841 A KR1020170028841 A KR 1020170028841A KR 20170028841 A KR20170028841 A KR 20170028841A KR 20170105425 A KR20170105425 A KR 20170105425A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic resonance
resonance imaging
circuit arrangement
current
voltage
Prior art date
Application number
KR1020170028841A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101931625B1 (ko
Inventor
폴커 모델
Original Assignee
지멘스 헬스케어 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 헬스케어 게엠베하 filed Critical 지멘스 헬스케어 게엠베하
Publication of KR20170105425A publication Critical patent/KR20170105425A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101931625B1 publication Critical patent/KR101931625B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
    • G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/389—Field stabilisation, e.g. by field measurements and control means or indirectly by current stabilisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/42—Screening
    • G01R33/422—Screening of the radio frequency field
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode

Abstract

자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트, 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법
본 발명은, 라디오-주파수 실딩 캐빈(3) 및 적어도 하나의 기본 필드 자석(5)을 포함하는 자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트를 특정한다.
이 어레인지먼트는 부가적으로,
- 라디오-주파수 실딩 캐빈(3)의 밖에 배열되며, 그리드 전압(UL)으로부터 DC 링크 전압(UZ)을 생성하는 제 1 회로 디바이스(1), 및
- 라디오-주파수 실딩 캐빈(3) 내에 배열되며, DC 링크 전압(UZ)으로부터 기본 필드 자석(5)에 대한 자화 전류(IM)를 생성하는 제 2 회로 디바이스(2)를 포함한다.
본 발명은 부가적으로, 본 발명에 따른 회로 어레인지먼트를 포함하는 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법을 특정한다.
이 아키텍처는 통합된(고정적으로 설치된) 모듈식 자화 전류 공급부에 대한 비용 효과적인 솔루션을 구현하는 것을 가능하게 한다.

Description

자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트, 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법{CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE CURRENT SUPPLY OF A MAGNETIC RESONANCE IMAGING INSTALLATION, MAGNETIC RESONANCE IMAGING INSTALLATION AND METHOD FOR OPERATING A MAGNETIC RESONANCE IMAGING INSTALLATION}
본 발명은, 라디오-주파수 실딩 캐빈(radio-frequency shielding cabin) 및 적어도 하나의 기본 필드 자석(basic field magnet)을 포함하는 자기 공명 이미징 설비(magnetic resonance imaging installation)의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트(arrangement)에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트를 포함하는 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다.
자기 공명 이미징(magnetic resonance imaging)(자기 공명 단층촬영(MRT;magnetic resonance tomography)(또한, 짧게 MR); 핵 스핀(spin) 단층촬영으로 또한 불림; MRI로 축약됨)은, 인체의 조직 및 기관들의 구조 및 기능의 표현에 대한 의료 진단에서 주로 사용되는 이미징 방법이다. 이 자기 공명 이미징은 핵 스핀 공명의 물리적 원리들에 기반하며, 그러므로 때때로, 핵 스핀 단층촬영으로 또한 지칭된다. 일반적인 세부사항들은 예컨대 위키피디아(Wikipedia)에서, http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetresonanztomographie 하에서 발견될 수 있다.
자기 공명 이미징은 기관들 및 많은 병적 기관 변화들의 어세스먼트(assessment)를 허용하는, 인체(또는 동물체)의 슬라이스 이미지(slice image)들을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 자기 공명 단층촬영은 원자 핵들(보통, 수소 양성자들)을 공명하여 여기시키는(excite), 라디오-주파수 범위의 강력한 자기장들 및 교류 전자기장들에 기반하며, 여기서 전기 신호들은 수신기 회로에서 유도된다. 자기 공명 이미징에서는 엑스레이(X-ray) 방사선도 어떠한 다른 이온화(ionizing) 방사선도 생성되거나 또는 사용되지 않는다. 상이한 타입(type)들의 조직의 상이한 이완 시간들이 이미지 대조(contrast)를 위한 필수적 기초(basis)를 형성한다. 부가하여, 상이한 조직들(예컨대, 근육, 뼈들)에서의 수소 원자들의 상이한 함량이 이미지 대조에 또한 기여한다.
자기 공명 이미징에 기반하여 이미지를 획득하기 위하여, 다시 말해서, 검사 오브젝트(object)의 자기 공명 레코딩(recording)을 생성하기 위해, 먼저, 환자의 검사될 몸 또는 몸의 일부가 정적 기본 자기장에 노출되며, 이 정적 기본 자기장은 가능한 한 균질하고, 자기 공명 이미징 설비의 자석 시스템(system)의 기본 필드 자석에 의해 생성된다. 자기 공명 이미지들의 레코딩 동안에, 공간 코딩(coding)을 위해 신속하게 스위칭되는 구배 필드(switched gradient field)들이 이 기본 자기장 상에 중첩되며, 상기 구배 필드들은 자석 시스템의 구배 코일(coil)들에 의해 생성된다. 게다가, 자기 공명 이미징 설비의 라디오-주파수 안테나(antenna)는 정의된 필드 강도를 갖는 라디오-주파수 펄스(radio-frequency pulse)들을 검사 볼륨(volume) 안으로 방사한다. 이 목적을 위해, 자기 공명 이미징 설비는 일반적으로, 고정적으로 통합된 라디오-주파수 안테나, 소위 전신 코일을 포함한다. 상기 라디오-주파수 펄스들에 의하여, 검사 오브젝트 내의 원자들은, 이 원자들이 기본 자기장에 평행하게 이어지는 그들의 평형 포지션(position)으로부터 소위 "여기 플립(excitation flip) 각도"만큼 디플렉팅되는(deflected) 방식으로 여기된다. "디플렉션 백(deflection back)" 동안에 생성되는 자기 공명 신호들은 적어도 하나의 비-정지 로컬(local) 코일에 의해 검출되고, 추가적인 프로세싱(processing)을 위해 피딩된다(fed). 이 경우, 로컬 코일은 가능한 한 환자에 가까이 배열되는데, 예컨대, 환자 상에 배치된다.
기본 필드 자석들은 일반적으로, 자기장을 설정하기 위한 에너지(energy)를 이용가능하게 하는 레귤레이팅가능한(regulatable) 전류 공급부를 요구하는 초전도 자석들이다. 자기 공명 이미징 설비의 기본 필드 자석 상에 설치되는 전자 및 전기 컴포넌트(component)들이 마찬가지로 전류 공급부를 요구한다. 전력 손실이 거의 없는 에너지 효율적인 전류 공급부를 위한 스위칭 컨버터(switching converter)들의 사용은 어려운 것으로 판명되는데, 그 이유는 스위칭 주파수들의 배수들 및 그 혼합된 프로덕트(product)들이 MR 신호에서 교란들을 유발할 수 있기 때문이다.
기술분야로부터, 서비스(service) 도구로서 서비스 전개(램프-업(ramp-up), 램프-다운(ramp-down))를 위한 초전도 자석들에 대한 전류 공급부들을 운반하는 것이 알려져 있다. 이는 물류적 복잡성을 유발하며, 철저한 사전계획을 요구한다. 즉각적인 또는 심지어 즉흥적인 전개는 가능하지 않다.
전류 공급부에 대한 추가적인 가능성은, 모바일(mobile) 변형과 유사한 방식으로, 자기장의 영향 구역 밖에서, 그리고 또한 자기 공명 이미징 설비들에 요구되는 전자기 실딩(소위 라디오-주파수 실딩 캐빈(cabin) 또는 RF 캐빈) 밖에서 셋업(set up)되어야 하는 고정된 설비를 제공하는 것에 있다.
설명된 실시예들 둘 모두에서, 일반적으로 수백 암페어(ampere)인 전체 자화 전류(때때로, "자석 전류"로 또한 지칭됨)가 긴 케이블(cable)들을 통해 그리고 일부 사례들에서는 부싱 필터(bushing filter)들을 거쳐 흘러야 한다.
전자기 실딩 내에서 동작되는 전자 및 전기 컴포넌트들에 대한 전류 공급부들은 일반적으로, 실딩 캐빈의 밖에 설치된다. 부싱 필터들을 각각 요구하는 다수의 라인(line)들을 통해 전압이 피딩 인된다(fed in). 대응하는 필터링(filtering)을 갖는 선형 레귤레이터(regulator)들 또는 스위칭 컨버터들이 컴포넌트들 자체 내에서 보통 사용된다. 페라이트(ferrite)-함유 유도성 컴포넌트들 또는 (강)자성 컴포넌트들의 사용은 특정 문제를 제기하는데, 그 이유는 포화 효과들, 기본 자기장의 변형, 및 상당한 힘 작용들이 여기서 발생할 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적은 초전도 기본 필드 자석들의 간단한 피딩(feeding)을 가능하게 하는, 자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트, 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법을 특정하는 것이다.
본 발명에 따라, 셋팅된(set) 목적은 독립 특허 청구항들의 회로 어레인지먼트, 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법에 의해 달성된다. 유리한 전개들은 종속 청구항들에서 특정된다.
본 발명에 따라, 실질적으로 두 개의 기능 블록(block)들로 구성된 회로 어레인지먼트가 특정되며, 여기서 제 1 기능 블록은 RF 캐빈의 밖에 배열되며, DC 링크(link) 전압을 생성한다. DC 링크 전압은, 기본 필드 자석에 자화 전류를 공급하는 DC-DC 컨버터들을 갖는 제 2 기능 블록 ―RF 캐빈에 놓임― 에 케이블을 통해 피딩된다.
DC-DC 컨버터는, 입력부에 피딩 인된 DC 전압을 더 높거나, 더 낮거나 또는 인버팅된(inverted) 전압 레벨(level)을 갖는 DC 전압으로 컨버팅하는(convert) 전기 회로를 의미한다. 주기적으로 동작하는 전자 스위치(switch) 및 하나 또는 그 초과의 에너지 저장부들의 도움으로 컨버전(conversion)이 이루어진다. DC-DC 컨버터들은 자려식(self-commutated) 전력 컨버터들로 분류된다. 전기 전력 엔지니어링(engineering) 분야에서, 이 DC-DC 컨버터들은 DC 초퍼(chopper)들로 또한 지칭된다.
본 발명에 따른 아키텍처(architecture)는 전류 공급부의 개별 구성성분들의 기능적 및 로컬 분리에 기반한다. 선택적으로, 개별 기능 블록들의 대안적 사용이 제공될 수 있다. 개별 기능 블록들은 최대 전력 요구를 갖는 동작 상태에 따라 설계되며, 어셈블리(assembly)들 전부가 매 동작 상태마다 활성(active)이어야 하는 것은 아님이 가정된다.
자화 전류 공급부에 대한 최대 전력은 기본 필드 자석의 충전(램프-업) 동안에 요구된다. 다른 전기 및 전자 컴포넌트들은 램프-업 동안에 요구되지 않는다. 그러므로, 자화 전류 공급부는 자기 공명 이미징 설비의 고정적으로 설치된 구성성분이다. 자기 공명 이미징 설비가 동작중일 동안에, 자화 전류 공급부는 요구되지 않는다. 다른 전기 및 전자 컴포넌트들은 전류 공급부의 일부분들(예컨대, 트랜스포머, 정류기 회로, 케이블링(cabling), 제어 및 모니터링(monitoring))을 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명은, 라디오-주파수 실딩 캐빈 및 적어도 하나의 기본 필드 자석을 포함하는 자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트를 청구한다. 이 어레인지먼트는:
- 라디오-주파수 실딩 캐빈의 밖에 배열되며, 그리드(grid) 전압으로부터 DC 링크 전압을 생성하는 제 1 회로 디바이스(device), 및
- 라디오-주파수 실딩 캐빈 내에 배열되며, DC 링크 전압으로부터 기본 필드 자석에 대한 자화 전류를 생성하는 제 2 회로 디바이스를 포함한다.
이 아키텍처(architecture)는 통합된(고정적으로 설치된) 모듈식(modular) 자화 전류 공급부에 대한 비용 효과적인 솔루션(solution)을 구현하는 것을 가능하게 한다. 링크 회로에 의한 기본 필드 자석으로의 전력 전송은 전력 손실들을 감소시킨다. 케이블들, 커넥터(connector)들 및 필터들은 더 낮은 전류들에 대해 설계되어야 한다. 상이한 동작 상태들의 개별 전기 및 전자 컴포넌트들의 선택적인 대안적 사용은 회로 및 비용 지출들을 감소시킨다. 모듈식 구조는 자기 공명 이미징 설비의 상이한 실시예들에 대한 시스템 전류 공급부의 유연한 적응을 가능하게 한다.
회로 어레인지먼트의 일 전개에서, 그리드 전압은 3상 AC 전압일 수 있다.
추가적인 실시예에서, 제 1 회로 디바이스는 직렬로 연결되는 트랜스포머 및 3상 인버터(inverter)를 포함한다.
일 전개에서, 3상 인버터는 6-펄스(pulse) 정류기로서 또는 12-펄스 정류기로서 설계될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 제 2 회로 디바이스는 전류 싱크(sink)를 포함할 수 있으며, 이 전류 싱크는 필요에 따라 레귤레이팅되는(regulated) 방식으로 기본 필드 자석을 방전시킨다.
추가적인 구성에서, 제 2 회로 디바이스는 직렬로 연결되는 입력 필터, 복수의 병렬 연결된 제 1 DC-DC 컨버터들, 및 전류/전압 측정 디바이스를 포함한다.
일 전개에서, 제 1 DC-DC 컨버터는 전압 제한을 갖는 레귤레이팅가능한 전류원들로서 설계될 수 있다.
추가적인 구성에서, 제 2 회로 디바이스는 제어 및 평가 유닛(unit)을 포함할 수 있으며, 이 제어 및 평가 유닛은 전류 싱크, 제 1 DC-DC 컨버터들, 및 전류/전압 측정 디바이스를 제어한다.
추가적인 구성에서, 어레인지먼트는 적어도 하나의 피드 라인(feed line) 및 적어도 하나의 리턴(return) 라인을 포함하는 케이블(cable)을 포함하며, 상기 케이블은 제 1 회로 디바이스와 제 2 회로 디바이스를 연결한다.
일 전개에서, 제 2 회로 디바이스는 제 2 DC-DC 컨버터를 포함하며, 이 제 2 DC-DC 컨버터는 DC 링크 전압에 의해 피딩되며(fed), 라디오-주파수 실딩 캐빈 내의 전기 및 전자 유닛들에 전류를 공급한다.
본 발명은 또한, 전류 공급부를 위한 본 발명에 따른 회로 어레인지먼트를 포함하는 자기 공명 이미징 설비를 청구한다.
게다가, 본 발명은 본 발명에 따른 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법을 청구하며, 여기서 기본 필드 자석을 충전시키기 위해, 제 1 DC-DC 컨버터들이 스위칭 온되며(switched on) 제 2 DC-DC 컨버터가 스위칭 오프된다(switched off).
방법의 일 전개에서, 기본 필드 자석의 충전 이후에, 제 1 DC-DC 컨버터들은 스위칭 오프되며 제 2 DC-DC 컨버터는 스위칭 온된다.
본 발명의 추가적인 특별한 특징들 및 장점들은 개략적인 도면들을 참조하여 복수의 예시적 실시예들에 대한 하기의 설명들로부터 명백해질 것이다.
도면들에서:
도 1은 전류 공급부의 블록 다이어그램(diagram)을 도시하고, 그리고
도 2는 전류 공급부의 회로 다이어그램을 도시한다.
도 1은 DC 링크 전압(UZ)을 생성하기 위한 제 1 회로 디바이스(1) 및 자화 전류(IM)를 실제로 생성하기 위한 제 2 회로 디바이스(2)로 분할되는, 기본 필드 자석(5)에 피딩(feeding)하기 위한 전류 공급부의 블록 다이어그램을 도시한다.
3상 AC 그리드 전압(UL)이 트랜스포머(6)에 피딩된다. 스텝다운식(stepped-down) AC 전류가 3상 인버터(7)에 인가되며, 이 3상 인버터(7)는 DC 링크 전압(UZ)을 생성한다. 특히, 잔여 리플(ripple)이 또한, 부싱 필터(8)에 의해 감소된다. DC 링크 전압(UZ)은 최대 60 V의 값을 갖는다. 트랜스포머(6) 및 3상 인버터(7)는 실딩되지 않은 기술적 룸(non-shielded technical room)(4) 내에 놓인다.
가장 간단한 경우, 3상 인버터(정류기 회로)는 단일 정류기, 스위칭되는 정류기, 또는 PFC를 갖는 능동 정류기로 구성된다. DC 링크 전압(UZ)은 그리드 전압(UL)의 피크(peak) 값보다 더 낮지만, 최고 전력 요구를 갖는 출력 전압보다는 배수로 더 높다. 전압비는 트랜스포머(6)에 의해 또는 능동 정류기에 의해 셋팅될(set) 수 있다. 트랜스포머(6) 또는 정류기는, 그것이 서지(surge), 아이솔레이션(isolation), 누설 등에 대하여 전원 유닛(unit)들로 만들어지는 규범적 요건들을 충족시키도록 설계된다.
전기 케이블(9)을 통해, DC 링크 전압(UZ)은 제 2 회로 디바이스(2)의 입력 필터(11)(가장 간단한 경우, 커패시터(capacitor))에 피딩된다. 따라서, 유일하게, 송출 라인 및 리턴 라인을 갖는 단일 케이블(9)이 기본 필드 자석(5)의 전류 공급부에 요구된다. 케이블(9) 및 입력 필터(11)는 최대 전력 요구에 따라 설계된다. 이 경우, 외부 자화 전류 공급부와 비교하여, 사실상 DC 링크 전압(UZ) 대 자화 전류 공급부의 출력 전압의 비율로서, 전류 부하 용량이 크게 감소될 수 있다. 마찬가지로, DC 링크 회로는, 특히 AC 공급부와 비교하여, 로런츠(Lorentz) 힘에 의해 유발되는 컴포넌트들 및 케이블들 상의 교란들 및 (변화하는) 힘 효과들을 감소시킨다.
이후, 이러한 방식으로 필터링된(filtered) DC 링크 전압(UZ)은, 기본 필드 자석(5)의 충전(램프-업)을 위해 대략 400 A(최대 600 A까지) 크기의 요구되는 자화 전류(IM)를 제공하기 위하여, 복수의 병렬 연결된 제 1 DC-DC 컨버터들(12)에서 저전압 레벨(level)에 이르게 된다. 자화 전류(IM) 및 출력 전압은 전류/전압 측정 디바이스(13)의 도움으로 모니터링된다(monitored). 다른 전기 및 전자 컴포넌트들은 제 2 DC-DC 컨버터들(15)의 도움으로 공급받을 수 있다.
입력 필터(11), 제 1 DC-DC 컨버터들(12), 제 2 DC-DC 컨버터(15), 및 전류/전압 측정 디바이스는 라디오-주파수 실딩 캐빈(3) 내에 놓이며, 제 2 회로 디바이스(2)의 일부이다.
제 1 DC-DC 컨버터들(12)은, 비교적 낮은 DC 링크 전압(UZ) 때문에, 높은 클록(clock) 주파수로 동작될 수 있다. 이 경우, 페라이트-프리(ferrite-free) 유도성 컴포넌트들이 사용될 수 있으며, 이 페라이트-프리 유도성 컴포넌트들의 기능은 기본 자기장에 의해 영향받지 않는다. 자기 공명 이미징 설비의 동작 동안에 활성인 제 2 DC-DC 컨버터(15)는 또한, 자기 공명 이미징 설비의 주파수 플랜(plan)에 매칭되며(match) 그에 따라 어떠한 교란들도 유발할 수 없는 주파수들로 동작될 수 있다.
자화 전류 공급부는 전압 제한을 갖는 복수의 병렬 연결된 전류원들에 의해 구현되며, 이 복수의 병렬 연결된 전류원들은 최적 마크-공간 비율(mark-space ratio)로, 또는 하나의 또는 복수의 병렬 고분해능(high-resolution) 전류원들로 동작될 수 있다. DAC의 기능은 개별 모듈(module)들의 구조, 연결 및 연결해제로부터 생긴다. 이 아키텍처는 또한, 고전력 요구에 대해 다른 전류 공급부들에 적용될 수 있다.
도 2는 자기 공명 이미징 설비에 대한 전류 공급부, 특히, 초전도 기본 필드 자석을 충전시키기 위한 전류 공급부의 회로 다이어그램을 도시한다. 전류 공급부는 두 개의 기능 블록들: DC 링크 전압(UZ)을 생성하기 위한, 실딩되지 않은 기술적 룸(4) 내의 제 1 회로 디바이스(1), 그리고 자화 전류(IM)를 생성하기 위한, 라디오-주파수 실딩 캐빈(3) 내의 제 2 회로 디바이스(2)로 세분된다. 제 1 회로 디바이스(1)는 케이블(9)을 통해 제 2 회로 디바이스(2)에 전기적으로 연결된다. 간섭을 억제시키기 위해, 쌍으로 단락되는 네 개의 트위스팅된 코어(twisted core)들이 사용된다.
3상 AC 그리드 전압(UL)은 아이런(iron) 코어를 갖는 트랜스포머(6)에, 그리고 이차 측에서는, (퓨즈(fuse)로서) 열자기 스위치(switch)들(16)을 통해 3상 인버터(7)에 피딩된다. 3상 인버터(7)는 스위치들(16)의 스위칭 포지션(switching position)에 따라 12-펄스 정류기 또는 6-펄스 정류기이다. 출력부에서 발생하는 DC 링크 전압(UZ)은 또한, 전류 흐름의 경우, 두 개의 부싱 필터들(8)에 의하여, 특히 이 DC 링크 전압(UZ)의 잔여 리플이 제거된다. 부싱 필터들(8)(이 부싱 필터들(8)의 실딩 효과는 라디오-주파수 실딩 캐빈(3)의 실딩 효과에 대응함)은 실질적으로, 라디오-주파수 실딩 캐빈(3)의 안팎으로 라인-전도되는 전자기 간섭을 억제시키기 위한 역할을 한다.
케이블(9)을 통해, DC 링크 전압(UZ)은 입력 필터(11)를 통해 병렬 연결된 제 1 DC-DC 컨버터들(12)에 전달되며, 이 제 1 DC-DC 컨버터들(12)은 전류/전압 측정 디바이스를 통해 자화 전류(IM)를 공급한다.
기본 필드 자석의 방전(램프-다운)을 위해, 제 1 DC-DC 컨버터들(12)의 출력부들에 연결된 전류 싱크(10)가 사용된다. 제어 및 평가 유닛(14)은 제 1 DC-DC 컨버터들(12) 및 전류 싱크(10)를 제어하며, 전류/전압 측정 디바이스(13)의 측정 데이터(data)를 평가한다. 대안적으로, 방전은 또한, 제 1 DC-DC 컨버터들(12) 및 3상 인버터(7)에 의한 그리드 피드백(feedback)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명이 예시적 실시예들에 의하여 더욱 구체적으로 예시되고 상세히 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예들에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 보호 범위로부터 벗어나지 않고, 이 개시된 예들로부터 기술분야의 당업자에 의해 다른 변형들이 도출될 수 있다.
1 제 1 회로 디바이스
2 제 2 회로 디바이스
3 라디오 주파수 실딩 캐빈
4 기술적 룸
5 기본 필드 자석
6 트랜스포머
7 3상 인버터
8 부싱 필터
9 네 개의 코어들을 갖는 케이블
10 전류 싱크
11 입력 필터
12 제 1 DC-DC 컨버터
13 전류/전압 측정 디바이스
14 제어 및 평가 유닛
15 제 2 DC-DC 컨버터
16 스위치
IM 자화 전류
UL 그리드 전압
UZ DC 링크 전압

Claims (13)

  1. 라디오-주파수 실딩 캐빈(radio-frequency shielding cabin)(3) 및 적어도 하나의 기본 필드(field) 자석(5)을 포함하는 자기 공명 이미징 설비(magnetic resonance imaging installation)의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트(arrangement)로서,
    상기 라디오-주파수 실딩 캐빈(3)의 밖에 배열되며, 그리드(grid) 전압(UL)으로부터 DC 링크(link) 전압(UZ)을 생성하도록 설계되는 제 1 회로 디바이스(device)(1), 및
    상기 라디오-주파수 실딩 캐빈(3) 내에 배열되며, 상기 DC 링크 전압(UZ)으로부터 상기 기본 필드 자석(5)에 대한 자화 전류(IM)를 생성하도록 설계되는 제 2 회로 디바이스(2)
    를 포함하는,
    회로 어레인지먼트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그리드 전압(UL)은 AC 전압인,
    회로 어레인지먼트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 디바이스(1)는,
    트랜스포머(transformer)(6) 및 3상 인버터(inverter)(7)를 포함하며,
    상기 트랜스포머(transformer)(6) 및 상기 3상 인버터(inverter)(7)는 직렬로 연결되는,
    회로 어레인지먼트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 3상 인버터(7)는 12-펄스(pulse) 정류기 또는 6-펄스 정류기로서 설계되는,
    회로 어레인지먼트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    필요에 따라 상기 기본 필드 자석(5)을 방전시키도록 설계되는, 상기 제 2 회로 디바이스(2)의 전류 싱크(sink)(10)를 포함하는,
    회로 어레인지먼트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 회로 디바이스(2)는,
    입력 필터(filter)(11), 복수의 병렬 연결된 제 1 DC-DC 컨버터(converter)들(12), 및 전류/전압 측정 디바이스(13)를 포함하며,
    상기 입력 필터(filter)(11), 상기 복수의 병렬 연결된 제 1 DC-DC 컨버터(converter)들(12), 및 상기 전류/전압 측정 디바이스(13)는 직렬로 연결되는,
    회로 어레인지먼트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 DC-DC 컨버터들(12)은, 선택적으로 조절가능한 전압 제한을 갖는 레귤레이팅가능한(regulatable) 전류원들로서 설계되는,
    회로 어레인지먼트.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 싱크(10), 상기 제 1 DC-DC 컨버터들(12) 및 상기 전류/전압 측정 디바이스(13)를 제어하도록 설계되는, 상기 제 2 회로 디바이스(2)의 제어 및 평가 유닛(unit)(14)을 포함하는,
    회로 어레인지먼트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 피드 라인(feed line) 및 적어도 하나의 리턴(return) 라인을 포함하는 케이블(cable)(9)을 포함하며, 상기 케이블은 상기 제 1 회로 디바이스(1)와 상기 제 2 회로 디바이스(2)를 연결하는,
    회로 어레인지먼트.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 회로 디바이스(2)는 제 2 DC-DC 컨버터(15)를 포함하며,
    상기 제 2 DC-DC 컨버터(15)는 상기 DC 링크 전압(UZ)에 의해 피딩되며(fed), 상기 라디오-주파수 실딩 캐빈(3) 내의 전기 및 전자 유닛들에 전류를 공급하도록 설계되는,
    회로 어레인지먼트.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트를 포함하는 자기 공명 이미징 설비.
  12. 제 11 항 또는 제 10 항에 따른 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법으로서,
    상기 기본 필드 자석(5)을 충전시키기 위해, 상기 제 1 DC-DC 컨버터들(12)이 스위칭 온되며(switched on) 상기 제 2 DC-DC 컨버터(15)가 스위칭 오프되는(switched off),
    자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기본 필드 자석(5)의 충전 이후에, 상기 제 1 DC-DC 컨버터들(12)이 스위칭 오프되며 상기 제 2 DC-DC 컨버터(15)가 스위칭 온되는,
    자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법.
KR1020170028841A 2016-03-09 2017-03-07 자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트, 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법 KR101931625B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016203817.6A DE102016203817B3 (de) 2016-03-09 2016-03-09 Schaltungsanordnung zur Stromversorgung einer Magnetresonanzbildgebungsanlage, Magnetresonanzbildgebungsanlage und Verfahren zum Betrieb einer Magnetresonanzbildgebungsanlage
DE102016203817.6 2016-03-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170105425A true KR20170105425A (ko) 2017-09-19
KR101931625B1 KR101931625B1 (ko) 2019-03-13

Family

ID=57914767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170028841A KR101931625B1 (ko) 2016-03-09 2017-03-07 자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트, 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9823320B2 (ko)
EP (1) EP3217185B1 (ko)
KR (1) KR101931625B1 (ko)
CN (1) CN107174247B (ko)
DE (1) DE102016203817B3 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6064982B2 (ja) * 2014-12-12 2017-01-25 株式会社明電舎 直流遮断装置
US11864862B2 (en) * 2020-09-11 2024-01-09 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Power distribution in a medical imaging system
DE102020214443A1 (de) 2020-11-17 2022-05-19 Siemens Healthcare Gmbh Magnetresonanzbildgebungseinrichtung
DE102020214442A1 (de) 2020-11-17 2022-05-19 Siemens Healthcare Gmbh Elektrische Schaltungsanordnung zum Bestromen eines Magneten einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung und Magnetresonanzbildgebungseinrichtung
CN112803471B (zh) * 2021-02-25 2022-05-31 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 海上柔性直流换流站直流场布置结构及其尺寸计算方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009017642A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Hitachi Medical Corp マルチレベルインバータ及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置
US20090309598A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Pengcheng Zhu Apparatus for supplying stable, isolated dc power and method of making same
JP2011194179A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 磁気シールド装置および磁気共鳴イメージング装置
US20120182012A1 (en) * 2011-01-19 2012-07-19 Yuri Lvovsky Apparatus and method for protecting a magnetic resonance imaging magnet during quench
US20130147485A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-13 Motohisa Yokoi Magnetic resonance imaging apparatus

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19516641A1 (de) * 1995-05-05 1996-11-07 Siemens Ag Entstörte Baugruppe
JP4519331B2 (ja) * 2001-01-18 2010-08-04 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー ノイズ干渉制御装置およびこれを用いたｍｒｉ装置ならびにノイズ干渉制御方法
CN1853563B (zh) * 2005-04-29 2010-04-28 通用电气公司 用于计算机断层扫描系统的多通道无接触功率传递系统
CA2673298C (en) * 2006-12-20 2016-05-17 Analogic Corporation Non-contact rotary power transfer system
DE102008038989A1 (de) * 2008-08-13 2009-10-08 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Anlage
EP2184615A1 (en) * 2008-11-05 2010-05-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. A magnetic resonance imaging system comprising a power supply unit adapted for providing direct current electrical power
DE102010015906A1 (de) * 2010-03-10 2011-09-15 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Verfahren zur Kompensation von Systemtoleranzen in induktiven Kopplern
DE102010016652A1 (de) * 2010-04-27 2011-10-27 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Induktive Drehübertrager für Computertomographen mit Ripplekompensation
WO2013024401A2 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Universal voltage converter and inductive power coupling
US9389288B2 (en) * 2012-09-14 2016-07-12 General Electric Company System and method for maintaining soft switching condition in a gradient coil driver circuit
WO2015101962A1 (en) * 2014-01-06 2015-07-09 Koninklijke Philips N.V. Application of piezo technology to convert alternating current (ac) line power to isolated direct current (dc) power in high external magnetic fields

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009017642A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Hitachi Medical Corp マルチレベルインバータ及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置
US20090309598A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Pengcheng Zhu Apparatus for supplying stable, isolated dc power and method of making same
JP2011194179A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 磁気シールド装置および磁気共鳴イメージング装置
US20120182012A1 (en) * 2011-01-19 2012-07-19 Yuri Lvovsky Apparatus and method for protecting a magnetic resonance imaging magnet during quench
US20130147485A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-13 Motohisa Yokoi Magnetic resonance imaging apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP3217185A1 (de) 2017-09-13
CN107174247B (zh) 2019-06-04
DE102016203817B3 (de) 2017-04-13
US20170261575A1 (en) 2017-09-14
CN107174247A (zh) 2017-09-19
US9823320B2 (en) 2017-11-21
EP3217185B1 (de) 2018-08-08
KR101931625B1 (ko) 2019-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101931625B1 (ko) 자기 공명 이미징 설비의 전류 공급부를 위한 회로 어레인지먼트, 자기 공명 이미징 설비, 및 자기 공명 이미징 설비를 동작시키기 위한 방법
US11841408B2 (en) Electromagnetic shielding for magnetic resonance imaging methods and apparatus
US20200341085A1 (en) Portable magnetic resonance imaging methods and apparatus
US20190250227A1 (en) Rotatable magnet methods and apparatus for a magnetic resonance imaging system
JP6469340B2 (ja) 画像診断装置
EP3080629B1 (en) Method to enable standard alternating current (ac)/direct current (dc) power adapters to operate in high magnetic fields
US10921403B2 (en) Systems and methods for providing gradient power for an MRI system
US9488684B2 (en) Modular excitation system
US11009571B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and a power source supply system therefor
JP2014068990A (ja) 磁気共鳴イメージング装置及びその異常検出方法
Miśkiewicz et al. Analysis and investigations of inductive power transfer (IPT) systems in terms of efficiency and magnetic field distribution properties
CN114114111B (zh) 一种局部线圈、磁共振成像系统的功率控制系统和方法
CN207832994U (zh) 用于磁共振断层成像设备的局部匀场线圈的电源、局部匀场线圈以及磁共振断层成像设备
CN115224919A (zh) 一种用于直流电源的加扰装置以及方法
Kozlov et al. Influence of External Cables on EM Exposure Investigated with a Human Model in a 3T MRI Coil
EP3695497A1 (en) Compensating apparatus for reducing leakage current

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant