定位磁共振系统的电源线或信号线中的错误的制作方法

1.本发明涉及磁共振(mr)领域，并且尤其涉及确定磁共振系统的电源线或信号线中的错误的位置。


背景技术：

2.ep 1 126 283 a1描述了一种用于定位包括光纤线缆的线缆中的线缆断裂的方法。线缆的导电屏蔽或铠装被分成几部分，通常在一接头处。阶跃函数电压被施加到导电屏蔽的一端。每个部分的端部的远程传感器监测作为时间的函数和在稳定状态处的电压和电流。测量数据被编码为电流脉冲并沿铠装传输到线缆端部。线缆端部处的计算机根据测量的电压和电流计算屏蔽的各部分的电容。通过比较部分的计算的电容和原始电容来识别断裂部分，并根据断裂部分的计算的电容和原始电容计算沿断裂部分到断裂的距离。


技术实现要素：

3.常规mr线圈是复杂设备，其在线圈内部使用电子器件来提供mr特异性功能，诸如信号放大、线圈失谐、a/d转换、信号处理和数字传输。为了支持这些功能，需要将一个或多个电源(即电源线或信号线)连接到线圈以供应期望的电压和/或功率。电源线或信号线通常包括若干子单元，诸如电源、到患者台处的线圈连接器(插孔)的线缆、潜在带有插头的线圈线缆以及线圈内部的电子器件。
4.由于医院mr系统的恶劣环境，这些电源线很容易出错。如果出现线圈问题，相应电源线的故障子单元则需要被定位并由服务人员更换。然而，如果错误在无源部件中，即涉及的线缆和连接器中，则没有可靠的方法来定位错误。特别是对于区分两个子单元互连恰好之前或恰好之后分配的错误(其对于部件更换至关重要)，这些方法不够准确。因此，必须通过交换一个或另一个子单元来执行繁琐的额外测试，以查看错误是否仍然存在。对于包括若干互连的子单元的信号线，可能会出现类似的问题。
5.因此，本发明的一个目的是提供一种用于沿着电源线或信号线定位错误以用于简化的可维护性的手段。
6.根据本发明，该目的由独立权利要求的主题解决。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。
7.因此，根据本发明，提供了一种包括电源线或信号线的磁共振系统，其中，电源线或信号线包括若干互连的子单元，并且其中，在互连区域中，额外阻抗耦合到电源线或信号线。优选地，电源线或信号线是用于向一个或多个mr线圈提供电压和/或电力的线或用于传达信号的信号线。
8.此外，本发明还涉及一种用于定位磁共振系统的这种电源线或信号线中的错误的方法，其中，电源线或信号线包括若干互连的子单元，并且其中，在互连区域中额外阻抗耦合到电源线或信号线，并且其中，额外阻抗提供参考阻抗值，所述方法包括以下步骤：
9.a)测量阻抗，并且
10.b)通过将所测量的阻抗与参考阻抗值进行比较来确定错误的位置。
11.本发明的基本思想是使用额外阻抗，该额外阻抗耦合到互连区域中的电源线或信号线，以用于定位电源线或信号线中的错误。术语额外阻抗指示，mr系统的操作能力或电源线或信号线本身的操作能力不需要额外阻抗。mr系统的操作能力或电源线或信号线的操作能力所需的阻抗执行专用功能以用于mr系统的操作或电源线或信号线的操作。优选地，额外阻抗的专用功能是添加定义的阻抗值以用于定位电源线或信号线中的错误。因此，额外阻抗提供了定义的参考值，该参考值可以预设为期望的数字。优选地，额外阻抗具有定义的值，该值被选择以便不干扰电源功能和/或mr系统功能。
12.子单元沿电源线或信号线彼此互连。例如，互连区域包括两个子单元彼此互连的区域和电源线或信号线的端部连接到另外的部分(例如mr系统的部分)的区域。
13.例如，电源线或信号线中的错误可能是开路故障(如线缆断裂)，或者其可能是短路。错误当然可能发生在子单元中的任何中。额外阻抗的耦合允许确定错误发生在哪个子单元中。可以通过测量阻抗来确定错误的位置。通过测量阻抗并将测量的阻抗与额外阻抗的参考值进行比较，可能确定错误被定位的子单元。由于额外阻抗在互连区域中耦合到电源线或信号线，因此可能可靠地区分分配在两个相邻子单元中的错误。
14.mr系统的电源线或信号线可以可连接到电源，或者电源可以是电源线或信号线的子单元。此外，电源线或信号线可以是电源线或信号传输线或两者的组合。mr系统中的子单元的示例例如是线缆、线圈连接器、带有插头的线圈线缆、或线圈电子器件或线圈电子器件的部分。优选地，电源线或信号线的子单元以它们可独立更换的方式配置。
15.可以将用于测量阻抗的设备并入到mr系统中。备选地，用于测量阻抗的设备可以是便携式的，并且因此不一定要并入到mr系统中。例如，用于测量阻抗的便携式设备可以由技术人员或由服务人员用于定位电源线或信号线中的错误。通过测量阻抗，与额外阻抗的参考值相比，阻抗的改变表示电源线或信号线中错误的位置。因此，不必通过交换一个或另一个子单元以检查错误是否持续存在来执行繁琐的额外测试。因此，可能通过阻抗测量可靠地定位错误，并且高度简化了可维护性。在互连区域中使用额外阻抗来定位错误的基本思想可以用于必须经由无源部件(例如，线缆和连接器)可靠地传输功率的设备和/或系统。
16.根据本发明的一个实施例，子单元包括连接器，并且额外阻抗集成在连接器中。优选地，连接器将子单元彼此互连和/或将电源线或信号线与mr系统的另外的部分互连。因此，连接器位于电源线或信号线的互连区域中。在连接器中集成额外阻抗很容易实施。此外，由于连接器容易可访问，因此简化了维护。
17.根据本发明的一个实施例，额外阻抗被提供为电容器、电阻器、电感器和/或谐振电路。额外阻抗可以实现为额外电容、额外电阻、额外电感和/或额外lc组合。优选地，额外阻抗被实现为额外电容并且被提供为电容器。理想电容器具有纯虚阻抗，因此仅在施加的功率中移位电压和电流的相角。更优选地，特别是对于主导地承载恒定电源电流的电源线或信号线，电容器具有大约100pf到1nf的电容。该电容值允许不干扰mr系统的电源线或信号线的功能，并使错误的可靠定位可能。电容器可以并入在连接器中。当将额外阻抗与扫频阻抗测量组合时，将额外阻抗实现为额外lc组合是特别有利的。可以通过考虑谐振频率的数量和lc组合的谐振频率来确定沿电源线或信号线的错误的位置。
18.根据本发明的一个实施例，额外阻抗在互连区域中与电源线或信号线并联连接。
这指示额外阻抗不是沿着电源线或信号线的单个导电路径连接而是并联连接，即额外阻抗沿着电源线或信号线的多个路径连接。当额外阻抗被实现为额外电容并且被提供为电容器时或者当额外阻抗被实现为额外lc组合并且被提供为谐振电路时，这是有利的。在这种情况下，可能很容易地将开路故障(如线缆断裂)的位置确定为电源线或信号线中的错误。
19.根据本发明的一个实施例，额外阻抗在互连区域中串联连接到电源线或信号线。这指示额外阻抗沿电源线或信号线的单个导电路径连接。当额外阻抗被实现为额外电感并且被提供为电感器时，这是有利的。在这种情况下，可能很容易确定短路的位置，如电源线或信号线中的错误。
20.根据本发明的一个实施例，在每个互连区域中，至少一个额外阻抗耦合到电源线或信号线。因此，额外阻抗的数量优选地采取子单元的数量、等于子单元的数量或大于子单元的数量的量级。这有利于定位电源线或信号线中的错误。当然，电源线或信号线中的错误能够发生在任何子单元中。为了区分分配在一个子单元中的错误和分配在相邻子单元中的错误并确定发生错误的确切子单元，将至少一个额外阻抗耦合到每个互连区域中的电源线或信号线是有利的。优选地，至少一个额外阻抗，更优选地两个额外阻抗被耦合到每一个子单元中的电源线或信号线。
21.根据本发明的实施例，磁共振系统包括电源和阻抗测量设备，其中，阻抗测量设备集成在电源中。出于简化可维护性的原因，将阻抗测量设备并入在mr系统的电源中是有利的。通过将电源线或信号线连接到电源，可以使用阻抗测量设备测量阻抗。因此，可能定位电源线或信号线中的错误。因此，服务人员无需携带便携式阻抗测量设备。因此，阻抗测量设备的集成消除了忘记便携式阻抗测量设备的风险。
22.根据本发明的一个实施例，额外阻抗被提供为耦合到互连区域中的电源线或信号线的高电阻感测线，或者提供为耦合到该互连区域中的电源线或信号线的高电阻感测线网络。换言之，额外阻抗可以被实现为额外电阻。优选地，高电阻感测线具有至少1kω/m的电阻。该电阻值是有利的，因为mr系统的线圈的磁场不会在感测线中引起过多的电流，并且降低了损坏mr系统或伤害患者的风险。
23.为了容易地定位电源线或信号线中的错误，将若干不同的感测线耦合到电源线或信号线是有利的。备选地，高电阻感测线的网络可以耦合到电源线或信号线。此外，可以将额外电阻器连接到高电阻感测线或高电阻感测线的网络，以进一步添加额外阻抗。这增加了电源线或信号线中不同错误位置的测量阻抗的差异，并简化了错误位置的确定。高电阻感测线可以例如由具有低电导率的材料(优选合金)制成，或者可以由非常薄的导电材料(例如作为覆盖非导电材料和/或细丝的导电材料的薄金属表面)制成。
24.根据本发明的一个实施例，用于定位磁共振系统的电源线或信号线中的错误的方法还包括将额外阻抗耦合到互连区域中的电源线或信号线的步骤。为了区分分配在一个子单元中的错误和分配在相邻子单元中的错误，将若干额外阻抗耦合到电源线或信号线是有利的。优选地，至少一个额外阻抗在电源线或信号线的每个子单元中或在每个互连区域中耦合到电源线或信号线。更优选地，两个额外阻抗在电源线或信号线的每个子单元中耦合到电源线或信号线。
25.根据本发明的一个实施例，测量阻抗的步骤包括测量电源线或信号线的阻抗。优选地，阻抗的测量被集成在mr系统的电源中。更优选地，测量电源线或信号线的阻抗的步骤
包括将电源线或信号线连接到电源并且测量作为时间的函数的电源线或信号线的电压和电流的步骤。此外，可以通过在电源电压之上连续使用正弦信号、通过依次使用电源电压的小跳跃并测量时间响应、和/或通过顺序使用频率扫掠并测量频谱响应来测量阻抗。
26.根据本发明的一个实施例，测量阻抗的步骤包括测量高电阻感测线与电源线或信号线之间的阻抗。例如，可以经由高电阻感测线和电源线或信号线感测电压，确保阻抗测量设备的输入阻抗足够高。备选地，可以测量高电阻感测线与电源线或信号线之间的电阻。如果在子单元之一中分配的电源线或信号线中存在错误，则针对不同的错误分配测量不同的阻抗。因此，可以确定电源线或信号线中的错误的位置。
附图说明
27.参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将显而易见并得到阐述。然而，这样的实施例不一定表示本发明的全部范围，并且因此参考权利要求和本文以解释本发明的范围。
28.在附图中：
29.图1示意性地描绘了包括电源线的磁共振系统的一个可能的实施例，其中，额外阻抗被提供为电容器；
30.图2示意性地描绘了包括电源线的磁共振系统的另一个可能的实施例，其中，额外阻抗被提供为高电阻感测线；并且
31.图3示意性地描绘了包括信号线的磁共振系统的另一个可能的实施例，其中，额外阻抗被提供为高电阻感测线的网络。
32.附图标记列表
33.磁共振系统
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34.电源线或信号线
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12
35.子单元、电源、第一信号传输线
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14
36.子单元、线圈连接器线缆、第二信号传输线
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16
37.子单元、线圈线缆、第三信号传输线
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38.子单元、线圈电子器件
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39.互连区域
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40.额外阻抗
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41.连接器
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26
42.电容器
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28
43.电阻器、高电阻感测线
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30
44.电源
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32
45.阻抗测量设备
具体实施方式
46.图1描绘了如本文所公开的磁共振系统10的一种可能的实施例。mr系统10包括电源线12，用于向线圈内部的线圈电子器件20传输电力，所述线圈电子器件提供mr特异性功能，诸如信号放大、线圈失谐、a/d转换、信号处理和数字传输。电源线12包括若干子单元14、
16、18、20。在该实施例中，子单元是电源14、线圈连接器线缆16、线圈线缆18和线圈电子器件20。
47.子单元14、16、18、20互连，即电源14连接到线圈连接器线缆16，线圈连接器线缆16连接到线圈线缆18，并且线圈线缆18连接到线圈电子器件20。在两个子单元的互连区域22中，即在电源14连接到线圈连接器线缆16的区域22中，在线圈连接器线缆16连接到线圈线缆18的区域22中和在线圈线缆18连接到线圈电子器件20的区域22中，额外阻抗24耦合到电源线12。
48.在图1中描绘的实施例中，额外阻抗24被实现为额外电容并且被提供为电容器28。电容器28在互连区域22中并联连接到电源线12。在该实施例中，子单元14、16、18、20包括用于将子单元14、16、18、20彼此互连的连接器26。电容器12集成在连接器26中。电容器28各自具有大约100pf到1nf的电容；足够小以不干扰电源线12和mr系统10的功能的电容以及对错误的可靠位置而言足够高的电容。
49.此外，mr系统10包括集成在电源14中的阻抗测量设备34。例如，阻抗测量设备可以是lcr表(电感(l)、电容(c)和电阻(r))。lcr表可以测量部件的电感、电阻和电容，并且从这些值可以确定任何频率下的阻抗。例如，为了测量电源线12的阻抗，可以测量作为时间的函数的电源线12的电压和电流。通过测量电源线12的阻抗，可以确定电源线12中的错误的位置。对于图1中描绘的mr系统10，假设理想(无损)部件，电源线12中的错误的位置与测量的电容之间的关系例如如下：
50.[0051][0052]
图2描绘了如本文所公开的磁共振系统10的另一个可能的实施例。mr系统10包括电源线12，用于向线圈内部的线圈电子器件20传输电力，所述线圈电子器件提供mr特异性功能，诸如信号放大、线圈失谐、a/d转换、信号处理和数字传输。电源线12包括若干子单元14、16、18、20，在该实施例中，子单元是电源14、线圈连接器线缆16、线圈线缆18和线圈电子器件20。
[0053]
子单元14、16、18、20互连，即电源14连接到线圈连接器线缆16，线圈连接器线缆16连接到线圈线缆18，并且线圈线缆18连接到线圈电子器件20。在两个子单元的互连区域22中，即在电源14连接到线圈连接器线缆16的区域22中，在线圈连接器线缆16连接到线圈线缆18的区域22中和在线圈线缆18连接到线圈电子器件20的区域22中，额外阻抗24耦合到电源线12。
[0054]
在图2所描绘的实施例中，额外阻抗24被实现为额外电阻并被提供为高电阻感测线30。在该实施例中，一个高电阻感测线30耦合到每个互连区域22，因此三个高电阻感测线30用于定位电源线12中的错误。高电阻感测线30耦合到电源线12的一个路径。然而，电源线12的每个路径装备有高电阻感测线30是可能的。mr系统10的错误分析可以示出，对于电源线12的一个路径到另一个路径，错误的可能性是不同的，尤其是当使用诸如同轴线缆的不对称电源线12时。
[0055]
此外，在图2所描绘的实施例中，额外电阻器串联连接到高电阻感测线30，以进一步添加额外阻抗。这增加了对于电源线12中的错误的不同位置的测量阻抗的差异。高电阻感测线30的电阻优选地>1kω/m，以确保没有通过mr系统10的线圈的磁场在高电阻感测线30中感应出过多电流。为了确定错误的位置，可以测量高电阻感测线30和电源线12之间的
阻抗。例如，可以经由高电阻感测线30和电源线12感测电压，从而确保阻抗测量设备的输入阻抗足够高。如果在子单元14、16、18、20之一中分配的供电线12中存在错误，则针对不同的错误分配测量不同的阻抗。因此，可以确定电源线12中的错误的位置。因此，不必通过更换电源线12的一个或另一个子单元14、16、18、20以查看错误是否持续来执行繁琐的额外测试。
[0056]
在图3中描绘的另外实施例中，mr系统10包括信号线12，用于从线圈内部的线圈电子器件20传输mr信号。信号线12包括若干子单元14、16、18、20，在该实施例中，子单元为第一信号传输线14、患者台内的第二信号传输线16、第三信号传输线18以及线圈电子器件20。同样在图2所描绘的实施例中，子单元14、16、18、20互连。在两个子单元14、16、18、20的互连区域22中，额外阻抗24耦合到信号线12。
[0057]
在图3中描绘的实施例中，额外阻抗24被实现为额外电阻并且被提供为高电阻感测线30的网络。在该实施例中，高电阻感测线30的网络耦合到每个互连区域22以用于定位信号线12中的错误。高电阻感测线30的网络耦合到信号线12的一个路径，并且额外电阻器连接至高电阻感测线30的网络以进一步添加额外阻抗。这增加了信号线中的错误的不同位置的测量阻抗的差异。为了确定错误的位置，可以测量高电阻感测线30和信号线12之间的阻抗。
[0058]
尽管已经在附图和前述说明中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和说明被认为是说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践请求保护的本发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。此外，为了清楚起见，并非附图中的所有元件可能已经被提供有附图标记。