DE102016215788B4

DE102016215788B4 - Power supply for local shim coils of a magnetic resonance tomograph

Info

Publication number: DE102016215788B4
Application number: DE102016215788.4A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kramer
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2036-08-24
Also published as: DE102016215788A1; CN207832994U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgung für lokale Shim-Spulen eines Magnetresonanztomographen. Die Stromversorgung weist eine Versorgungsleitung auf und eine Mehrzahl an Schaltreglern, die in elektrischer Verbindung mit der Versorgungsleitung stehen. Die Schaltregler stellen jeweils unterschiedliche Spannungen zur Versorgung von Linearreglern bereit, mit denen jeweils ein vorbestimmter Shim-Strom für eine oder mehrere Shim-Spulen eingestellt wird.The invention relates to a power supply for local shim coils of a magnetic resonance tomograph. The power supply has a supply line and a plurality of switching regulators which are in electrical connection with the supply line. The switching regulators each provide different voltages for the supply of linear regulators, with each of which a predetermined shim current for one or more shim coils is set.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgung für eine lokale Shim-Spule sowie eine lokale Shim-Spule und einen Magnetresonanztomographen. Die Stromversorgung weist Schaltregler auf.The invention relates to a power supply for a local shim coil as well as a local shim coil and a magnetic resonance tomograph. The power supply has switching regulator.

Magnetresonanztomographen sind bildgebende Vorrichtungen, die zur Abbildung eines Untersuchungsobjektes Kernspins des Untersuchungsobjektes mit einem starken äußeren Magnetfeld ausrichten und durch ein magnetisches Wechselfeld zur Präzession um diese Ausrichtung anregen. Die Präzession bzw. Rückkehr der Spins aus diesem angeregten in einen Zustand mit geringerer Energie wiederum erzeugt als Antwort ein magnetisches Wechselfeld, auch als Magnetresonanzsignal bezeichnet, das über Antennen empfangen wird.Magnetic resonance tomographs are imaging devices which, in order to image an examination subject, align nuclear spins of the examination subject with a strong external magnetic field and excite them by means of an alternating magnetic field for precession. The precession or return of the spins from this excited to a lower energy state, in turn, produces in response an alternating magnetic field, also referred to as a magnetic resonance signal, which is received via antennas.

Mit Hilfe von magnetischen Gradientenfeldern wird den Signalen eine Ortskodierung aufgeprägt, die nachfolgend eine Zuordnung von dem empfangenen Signal zu einem Volumenelement ermöglicht. Das empfangene Signal wird dann ausgewertet und eine dreidimensionale bildgebende Darstellung des Untersuchungsobjektes bereitgestellt.With the aid of magnetic gradient fields, a spatial coding is impressed on the signals, which subsequently enables an assignment of the received signal to a volume element. The received signal is then evaluated and a three-dimensional imaging of the examination subject is provided.

Zur Anregung der Präzession der Spins sind magnetische Wechselfelder mit einer Frequenz, die der Larmorfrequenz bei der jeweiligen statischen Magnetfeldstärke entspricht, und sehr hohen Feldstärken bzw. Leistungen erforderlich. Zur Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses des von den Antennen empfangenen Magnetresonanzsignals werden häufig als Lokalspulen bezeichnete Antennen verwendet, die unmittelbar am Patienten angeordnet werden.To stimulate the precession of the spins magnetic alternating fields with a frequency corresponding to the Larmor frequency at the respective static magnetic field strength, and very high field strengths or powers required. In order to improve the signal-to-noise ratio of the magnetic resonance signal received by the antennas, antennas designated as local coils are often used, which are arranged directly on the patient.

Für eine optimale Bildgebung ist ein statisches Magnetfeld von möglichst hoher Homogenität erforderlich. Die Homogenität wird zum einen durch die supraleitende Feldspule begrenzt und zum andern durch den Patienten beeinflusst, sodass in Bereichen mit Übergängen zwischen vielen unterschiedlichen Gewebetypen wie Genick, Hand, Füße etc. und auch durch die Grenzflächen zur Umgebung durch wechselnde Werte der Permeabilität Inhomogenitäten auftreten. Eine Möglichkeit, derartige Inhomogenitäten zu reduzieren sind lokale Shim-Spulen, die an den kritischen Bereichen angeordnet werden und durch stromdurchflossene Spulen das statische Magnetfeld B0 homogenisieren. Dazu sind je Spulenwicklung der lokalen Shim-Spule individuell einzustellende und hochkonstante Ströme erforderlich. Jede Spulenwicklung erfordert daher eine separate Stromversorgung. Die Vielzahl an Kabeln, die darüber hinaus auch noch Mantelwellensperren zum Schutz vor induzierten Hochfrequenzströmen aufweisen, machen jedoch die lokalen Shim-Spulen aufwändig und teuer.For optimal imaging, a static magnetic field of the highest possible homogeneity is required. Homogeneity is limited on the one hand by the superconducting field coil and on the other hand influenced by the patient, so that in areas with transitions between many different tissue types such as neck, hand, feet, etc. and also through the interfaces to the environment by changing values of permeability inhomogeneities occur. One possibility for reducing such inhomogeneities is local shim coils, which are arranged at the critical regions and homogenize the static magnetic field B0 by means of current-carrying coils. For each coil winding of the local shim coil are individually set and highly constant currents required. Each coil winding therefore requires a separate power supply. However, the large number of cables, which moreover have sheath wave barriers for protection against induced high-frequency currents, makes the local shim coils complicated and expensive.

Aus der Druckschrift DE 43 04 517 C2 ist eine Stromversorgung bekannt für vorwiegend induktive Lasten mit mindestens zwei steuerbaren Spannungsquellen mit jeweils einer Spannungsstelleinheit, die eingangsseitig mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist und eine gesteuerte potentialgetrennte Ausgangsspannung abgeben kann. Die erste steuerbare Spannungsquelle ist für einen Grundlastbetrieb zur Lieferung einer Grundausgangsspannung ausgebildet und die mindestens zweite steuerbare Spannungsquelle ist für einen Spitzenlastbetrieb zur Lieferung von die Grundausgangsspannung übersteigenden Spitzenausgangsspannungen ausgebildet.From the publication DE 43 04 517 C2 a power supply is known for predominantly inductive loads with at least two controllable voltage sources, each with a voltage adjustment unit, which is connected on the input side to a DC voltage source and can deliver a controlled potential-separated output voltage. The first controllable voltage source is configured for base load operation to provide a base output voltage and the at least second controllable voltage source is configured for peak load operation to provide peak output voltages exceeding the base output voltage.

Die Druckschrift DE 100 44 416 B4 beschreibt ein Verstärkersystem zum Treiben einer Last, das ein erstes und ein zweites Verstärkermodul, jeweils mit einem Signalausgang, aufweist. Das erste Verstärkermodul, das zweite Verstärkermodul und die Last bilden eine Reihenschaltung, um Ausgangsleistung an die Last zu bringen. Das Verstärkermodul weist weiterhin einen Regler auf, der ein Rückkopplungssignal, gebildet aus der Versorgungsspannung oder dem Versorgungsstrom des zweiten Verstärkermoduls, empfängt und Steuersignale an die Verstärkermodule ausgibt, abhängig von dem Rückkopplungssignal, um die Ausgangsleistung des zweiten Verstärkermoduls zu senken und diejenige des ersten Verstärkermoduls anzuheben.The publication DE 100 44 416 B4 describes an amplifier system for driving a load having a first and a second amplifier module, each with a signal output. The first amplifier module, the second amplifier module and the load form a series circuit to bring output power to the load. The amplifier module further comprises a regulator which receives a feedback signal formed by the supply voltage or the supply current of the second amplifier module and outputs control signals to the amplifier modules depending on the feedback signal to lower the output power of the second amplifier module and to raise that of the first amplifier module ,

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen lokale Shim-Spule bereitzustellen, die einfacher zu handhaben und kostengünstiger ist.It is therefore the object of the invention to provide a local shim coil, which is easier to handle and less expensive.

Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäße Stromversorgung nach Anspruch 1 sowie eine erfindungsgemäße lokale Shim-Spule nach Anspruch 6 gelöst.The object is achieved by a power supply according to the invention according to claim 1 and a local shim coil according to the invention according to claim 6.

Die erfindungsgemäße Stromversorgung für lokale Shim-Spulen eines Magnetresonanztomographen weist eine Versorgungsleitung, eine Mehrzahl an Schaltreglern, die in elektrischer Verbindung mit der Versorgungsleitung stehen und eine Mehrzahl an Schaltreglerausgängen zur Versorgung von Linearreglern auf. Die Versorgungsleitung steht mit der Mehrzahl an Schaltreglern in elektrischer Verbindung und versorgt diese mit elektrischer Energie. Dabei wird ein erheblicher Anteil, beispielsweise mehr als ein Viertel, ein Drittel oder der Hälfte der Mehrzahl der Schaltregler über eine gemeinsame elektrische Zuführung mit einer einzigen gemeinsamen Spannung versorgt. Vorzugsweise werden alle Schaltregler über die gemeinsame Versorgungsleitung über zwei Adern nur mit einer gemeinsamen Versorgungsspannung versorgt. Es ist aber beispielsweise auch denkbar, dass die Versorgungsleitung drei Adern aufweist und zwei Versorgungsspannungen unterschiedlicher Polarität und eine Bezugsmasse aufweist.The inventive power supply for local shim coils of a magnetic resonance tomograph has a supply line, a plurality of switching regulators, which are in electrical connection with the supply line and a plurality of switching regulator outputs for the supply of linear regulators. The supply line is in electrical connection with the plurality of switching regulators and supplies them with electrical energy. In this case, a significant proportion, for example, more than a quarter, one third or half of the majority of the switching regulator is supplied via a common electrical supply with a single common voltage. Preferably, all switching regulators are supplied via the common supply line via two wires only with a common supply voltage. However, it is also conceivable, for example, that the supply line has three wires and has two supply voltages of different polarity and a reference ground.

Die Schaltregler sind ausgelegt, an Schaltreglerausgängen jeweils unterschiedliche Spannungen für Linearregler bereitzustellen. Vorzugsweise sind die Schaltregler ausgelegt, dass in einem vorbestimmten Spannungsbereich jeder Schaltregler einen anderen Spannungswert konstant bereitstellt, sodass in dem vorbestimmten Spannungsbereich eine Vielzahl unterschiedlicher Spannungen gleichzeitig bereitgestellt wird. Die erfindungsgemäße Stromversorgung weist eine Mehrzahl an Linearreglern mit Stromversorgungseingängen auf. Die Linearregler sind ausgelegt, an Linearreglerausgängen jeweils einen vorbestimmten Shim-Strom für eine oder mehrere Shim-Spulen bereitzustellen. Als Linearregler werden insbesondere Strom- bzw. Spannungsregler angesehen, die ungetaktet den Strom bzw. die Spannung regeln, beispielsweise durch eine analoge Regelschleife. Eine Charakteristik der Regelschleife kann dabei auch von einer linearen Kennlinie abweichen. The switching regulators are designed to provide different voltages for linear regulators at switching controller outputs. Preferably, the switching regulators are designed such that in a predetermined voltage range each switching regulator constantly provides a different voltage value, so that a multiplicity of different voltages are simultaneously provided in the predetermined voltage range. The power supply according to the invention has a plurality of linear regulators with power supply inputs. The linear regulators are designed to each provide a predetermined shim current to one or more shim coils at linear regulator outputs. As a linear regulator in particular current or voltage regulator are considered, the clocked control the current or voltage, for example, by an analog control loop. A characteristic of the control loop can also deviate from a linear characteristic curve.

Auf vorteilhafte Weise vereint die zweistufige Architektur der erfindungsgemäßen Stromversorgung eine effiziente Umsetzung der Spannung durch die Schaltregler mit einer genauen und von Wechselspannungsanteilen weitgehend freien Ausgangsspannung der Linearregler.Advantageously, the two-stage architecture of the power supply according to the invention combines an efficient implementation of the voltage by the switching regulator with an accurate output voltage of the linear regulator which is largely free of AC voltage components.

Die erfindungsgemäße lokale Shim-Spule mit einer erfindungsgemäßen Stromversorgung teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen Stromversorgung und kann so effizient ein präzises und störungsfreies B0-Shim-Feld bereitstellen.The inventive local shim coil with a power supply according to the invention shares the advantages of the power supply according to the invention and can thus efficiently provide a precise and trouble-free B0 shim field.

Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph zieht ebenso Vorteile aus der erfindungsgemäßen Stromversorgung, denn mit einer erfindungsgemäßen Stromversorgung in dem Magnetresonanztomographen lässt sich zumindest die Zahl der Kabel zwischen einem Technikraum mit unterschiedlichen Spannungsquellen und dem Magnetresonanztomographen reduzieren. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The magnetic resonance tomograph according to the invention also benefits from the power supply according to the invention, because with a power supply according to the invention in the magnetic resonance tomograph at least the number of cables between a technical room with different voltage sources and the magnetic resonance tomograph can be reduced. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgung weist diese eine Mehrzahl an Schalterelemente auf. Die Schalterelemente sind ausgelegt, die Stromversorgungseingänge der Linearregler mit auswählbaren Schaltreglerausgängen aus einer Mehrzahl von Schaltreglerausgängen zu verbinden. Schalterelemente können dabei beispielsweise Relais oder elektronische Bauelemente wie MOS-FET sein, die ausgelegt sind, in einer Umgebung mit einem B0-Feld mit mehr als 0,5 T, 1 T, 3 T oder größerer Feldstärke zu arbeiten.In one possible embodiment of the power supply according to the invention, this has a plurality of switch elements. The switch elements are configured to connect the linear regulator power supply inputs to selectable switching regulator outputs from a plurality of switching regulator outputs. Switch elements may be, for example, relays or electronic components such as MOS-FET, which are designed to operate in an environment with a B0 field of more than 0.5 T, 1 T, 3 T or greater field strength.

Auf vorteilhafte Weise erlaubt es die variable Verschaltung der Stromversorgungseingänge der Linearregler mit Schaltreglerausgängen, flexibel unterschiedliche Spannungen bereitzustellen. Dies erlaubt eine effiziente Versorgung der Linearregler mit jeweils möglichst gut angepassten Eingangsspannungen bei einer geringen Anzahl an Schaltreglern.Advantageously, the variable connection of the power supply inputs of the linear regulators with switching regulator outputs makes it possible to flexibly provide different voltages. This allows an efficient supply of the linear regulators with in each case the best possible adjusted input voltages with a small number of switching regulators.

In einer denkbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgung nach Anspruch weist die Stromversorgung weiterhin eine Steuerung auf. Dabei ist die Steuerung ausgelegt, eine Schaltereinstellung der Schalterelemente in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Shim-Strom einzustellen. Die Steuerung kann dabei beispielsweise auch aus einer Mehrzahl an Steuerungen der einzelnen Linearregler bestehen.In a conceivable embodiment of the power supply according to the invention according to claim, the power supply further comprises a controller. In this case, the controller is designed to set a switch setting of the switch elements in dependence on the predetermined shim current. For example, the controller can also consist of a plurality of controllers of the individual linear regulators.

Auf vorteilhafte Weise ist die erfindungsgemäße Stromversorgung durch die Steuerung in der Lage, selbsttätig die Schalterelemente einzustellen und so den Energieverbrauch der Stromversorgung zu optimieren. Die Stromversorgung kann daher transparent an unterschiedlichen Magnetresonanztomographen eingesetzt werden, ohne dass eine Anpassung der Software nötig wäre.Advantageously, the power supply according to the invention by the controller is able to automatically adjust the switch elements and so to optimize the power consumption of the power supply. The power supply can therefore be used transparently on different magnetic resonance tomographs without any need for adaptation of the software.

In einer anderen Ausführungsform ist es denkbar, dass die Steuerung Teil eines Magnetresonanztomographen ist und Steuersignale zur Einstellung der Shim-Ströme über eine Steuerleitung oder drahtlos von einer Einstelleinheit der Stromversorgung empfang- und ausführbar sind.In another embodiment, it is conceivable that the controller is part of a magnetic resonance tomograph and control signals for adjusting the shim currents via a control line or wirelessly from a setting unit of the power supply can be received and executed.

Auf diese Weise kann die Stromversorgung möglichst einfach gehalten werden, sodass sie zum Beispiel gegen Störeinflüsse unempfindlicher ist.In this way, the power supply can be kept as simple as possible, so that it is less sensitive to interference, for example.

In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgung weist jeder Linearregler zwei Stromversorgungsanschlüsse auf, die über je ein Schalterelement mit unterschiedlichen Schaltreglerausgängen verbindbar sind.In one possible embodiment of the power supply according to the invention, each linear regulator has two power supply connections, which can be connected via a respective switch element with different switching controller outputs.

Dabei ist es in einer Ausführungsform denkbar, dass jeder Schaltregler der unterschiedlichen Schaltregler eine unterschiedliche Polarität der Versorgungsspannung des Linearreglers bereitstellt. Die Spulenwicklung kann dabei mit einem Anschluss mit einem Massepunkt verbunden sein, sodass je einer der beiden Schaltregler jeweils für eine Richtung eines Stromflusses den Strom liefern.It is conceivable in one embodiment that each switching regulator of the different switching regulator provides a different polarity of the supply voltage of the linear regulator. The coil winding can be connected to a terminal with a ground point, so that each one of the two switching regulators each provide the current for one direction of a current flow.

Es ist aber auch eine andere Ausführungsform denkbar. Durch die Spulenwicklungen der lokalen Shim-Spule muss zur Erzeugung eines gewünschten B0-Shimfeldes ein vorbestimmter Strom fließen. Dabei ist das Bezugspotential dieses Stromes gleichgültig, es können also auch beide Anschlüsse der Spulenwicklung an Potentialen liegen, die ungleich Masse sind. Ein Stromfluss durch die Spulenwicklung der lokalen Shim-Spule erfolgt dabei vorzugsweise von einem ersten Schaltreglerausgang unterschiedlicher Schaltreglerausgänge über den Linearregler und die Spulenwicklung zu einem zweiten Schaltreglerausgang der unterschiedlichen Schaltreglerausgänge.But it is also another embodiment conceivable. Through the coil windings of the local shim coil, a predetermined current must flow to produce a desired B0 shim field. The reference potential of this current is indifferent, so it can also be both terminals of the coil winding at potentials that are unequal mass. A current flow through the coil winding of the local shim coil is preferably carried out by a first switching regulator output different switching controller outputs via the linear regulator and the coil winding to a second switching controller output of the different switching controller outputs.

Auf vorteilhafte Weise ist es daher möglich, durch geeignete Wahl beider Bezugspotentiale der Spulenwicklung an unterschiedlichen Schaltreglerausgängen mittels geeigneter Kombination durch elektrische Schalter und der Verschaltung der Stromversorgungseingänge der Linearregler jeweils mit zwei unterschiedlichen Schaltreglerausgängen, mit möglichst wenigen Schaltreglern eine große Anzahl an unterschiedlichen Spannungsdifferenzen bereitzustellen. Dies erlaubt durch die Kombinationsmöglichkeiten eine effiziente Versorgung der Linearregler mit jeweils möglichst gut angepassten Eingangsspannungen bei einer möglichst geringen Anzahl an Schaltreglern. Insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Stromversorgung in der Lokalspule angeordnet ist, lässt sich so die Anzahl der Kabel zu der Lokalspule minimieren.Advantageously, it is therefore possible to provide a large number of different voltage differences by suitable choice of both reference potentials of the coil winding at different switching controller outputs by means of suitable combination by electrical switches and the interconnection of the power supply inputs of the linear regulator with two different switching controller outputs, with as few switching regulators. This allows through the combination options an efficient supply of the linear regulator with respectively well adapted input voltages with the lowest possible number of switching regulators. In particular, if the power supply according to the invention is arranged in the local coil, then the number of cables to the local coil can be minimized.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:Further advantages and details will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings. In a schematic representation:

1 eine erfindungsgemäße Stromversorgung für eine erfindungsgemäße lokale Shim-Spule; 1 a power supply according to the invention for a local shim coil according to the invention;

2 eine erfindungsgemäße lokale Shim-Spule. 2 a local shim coil according to the invention.

1 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgung 60 für eine lokale Shim-Spule 50 für einen Magnetresonanztomographen. 1 schematically shows a possible embodiment of the power supply according to the invention 60 for a local shim coil 50 for a magnetic resonance tomograph.

Die erfindungsgemäße Stromversorgung wird über eine Versorgungsleitung 61 mit Strom versorgt. Vorzugsweise wird dabei nur ein gemeinsames Adernpaar für eine einzige Spannung genützt. Es ist aber auch denkbar, dass beispielsweise drei Adern vorgesehen sind, von denen zwei jeweils Spannungen unterschiedlicher Polarität in Bezug auf die dritte Ader, eine Masseleitung, aufweisen. Die Versorgungsleitungen 61 sind mit den Schaltreglern 62 elektrisch verbunden, sodass alle Schaltregler 62 die gleiche Spannung zugeführt bekommen.The power supply according to the invention is via a supply line 61 powered. Preferably, only one common pair of wires is used for a single voltage. But it is also conceivable that, for example, three wires are provided, of which two each have voltages of different polarity with respect to the third wire, a ground line. The supply lines 61 are with the switching regulators 62 electrically connected, so all the switching regulator 62 get the same voltage.

Die Schaltregler 62 sind getaktete Regler, die mittels Energiespeicher eine Ausgangsspannung erzeugen, die kleiner oder auch größer als die Eingangsspannung sein kann. Dabei wird auch bei einem heruntersetzen die Leistung aus Spannungsdifferenz mal Strom nicht in Wärme umgesetzt, sondern zwischengespeichert, sodass der Ausgangsstrom größer als der Eingangsstrom sein kann. Als Energiespeicher werden häufig Induktivitäten eingesetzt. In der Umgebung eines Magnetresonanztomographen sind jedoch Ferrite als Spulenkern schädlich für die Bildgebung, sodass vorzugsweise Kapazitäten als Energiespeicher der erfindungsgemäßen Stromversorgung 60 verwendet werden. Dabei sind die Schaltregler so ausgelegt, dass an den Schaltreglerausgängen 63 unterschiedliche Spannungen in Bezug zum Massepotential zur Verfügung stehen. Die Frequenz der Schaltregler 62 ist dabei so ausgelegt, dass Oberwellen nicht mit einer bevorzugten Larmorfrequenz des entsprechenden Magnetresonanztomographen übereinstimmen.The switching regulator 62 are clocked regulators, which generate an output voltage by means of energy storage, which can be smaller or greater than the input voltage. In this case, power is not converted into heat even when the power difference from the voltage difference times is reduced, but buffered so that the output current can be greater than the input current. As energy storage inductors are often used. In the environment of a magnetic resonance tomography, however, ferrites as a coil core are detrimental to imaging, so that preferably have capacities as energy stores of the power supply according to the invention 60 be used. The switching regulators are designed so that at the switching controller outputs 63 different voltages in relation to the ground potential are available. The frequency of the switching regulator 62 is designed so that harmonics do not match a preferred Larmorfrequenz of the corresponding magnetic resonance tomograph.

Zwischen den Schaltreglerausgängen 63 und den Linearreglern 65 ist ein Schaltnetzwerk aus Schalterelementen 66 und elektrischen Verbindungsleitungen vorgesehen. Das Schaltnetzwerk erlaubt je nach Einstellung der Schalterelemente 66, die Linearregler 65 mit unterschiedlichen Eingangsspannungen zu versorgen. In der 1 ist dazu eine Steuerleitung 68 vorgesehen, die einer Steuerung 64 je Linearregler 65 vorgibt, welche Ströme der Linearregler 65 an eine Spulenwicklung der lokalen Shim-Spule 50 abzugeben ist. Dies kann beispielsweise als digitales Signal codiert für jede Steuerung 64 über eine gemeinsame Steuerleitung 68 oder auch einen drahtlosen Verbindungsweg erfolgen.Between the switching controller outputs 63 and the linear regulators 65 is a switching network of switch elements 66 and electrical connection lines provided. The switching network allows depending on the setting of the switch elements 66 , the linear regulator 65 to supply with different input voltages. In the 1 is a control line 68 provided that of a controller 64 each linear regulator 65 specifies which currents of the linear regulator 65 to a coil winding of the local shim coil 50 is to be delivered. This can be coded, for example, as a digital signal for each controller 64 via a common control line 68 or a wireless connection path.

Die Steuerung 64 schaltet dann die Schalterelemente 66 so, dass eine Verlustleistung minimiert wird, z. B. so dass die Versorgungsspannung der Linearregler nur jeweils knapp über einer Spannung liegt, die erforderlich ist, um den gewünschten Strom durch die Spulenwicklung zu treiben. Die Schalterelemente können als elektronische Schalter, beispielsweise als MOS-FET ausgeführt sein.The control 64 then switches the switch elements 66 so that a power loss is minimized, z. B. so that the supply voltage of the linear regulator is only slightly above a voltage that is required to drive the desired current through the coil winding. The switch elements can be designed as electronic switches, for example as a MOS-FET.

In der dargestellten Ausführungsform stehen dabei vier unterschiedliche Spannungen der verschiedenen Schaltregler 62 zur Verfügung: Die Grundspannung V0 jeweils erhöht bzw. erniedrigt um die Spannungswerte a und b. In dieser Ausführungsform nicht dargestellt, aber grundsätzlich möglich wären darüber hinaus auch die Kombinationen (V0 + a, V0 + b) bzw. (V0 – b, V0 – a). Insbesondere für eine Vielzahl an lokalen Shim-Spulen 50 und der damit erforderlichen Anzahl an Linearreglern 65 kann mit einer relativ kleinen Anzahl an Schaltreglern 62 effektiv eine Vielzahl an Spannungswerten für die Mehrzahl an Linearreglern 65 bereitgestellt werden. Dabei ist es denkbar, dass die Spulenwicklung 51 potentialfrei verschaltet ist, d. h. keiner der beiden Anschlüsse der Spulenwicklung 51 ist fest mit Masse oder einem anderen festen Potential verbunden. Ein Strom durch eine Spulenwicklung kann dann beispielsweise von einem ersten Schaltreglerausgang 63 durch ein erstes Schaltelement 66, einen Linearregler 65, durch die Spulenwicklung 51 und zurück zu dem Linearregler 65, durch ein zweites Schaltelement 66 und einen zweiten Schaltreglerausgang 63 fließen. Auf diese Weise lässt sich bei der gleichen Anzahl der Schaltregler 63 die Anzahl der bereitgestellten Spannungen bzw. Spannungsdifferenzen für die Linearregler 65 weiter erhöhen. Über ein Sensorelement 67, z. B. einen Shunt-Widerstand erfasst die Steuerung 65 den fließenden Strom und regelt ihn über den Linearregler 65 auf den gewünschten Wert. Dabei ist es auch denkbar, dass getrennte Einheiten die Aufgabe der Kommunikation über die Steuerleitung und den Regelvorgang mit dem Linearregler 65 und dem Sensorelement 67 übernehmen.In the illustrated embodiment, there are four different voltages of the various switching regulator 62 available: The base voltage V0 is increased or decreased respectively by the voltage values a and b. Not shown in this embodiment, but in principle also possible would be the combinations (V0 + a, V0 + b) and (V0 - b, V0 - a). Especially for a variety of local shim coils 50 and the required number of linear regulators 65 can with a relatively small number of switching regulators 62 effectively a variety of voltage values for the majority of linear regulators 65 to be provided. It is conceivable that the coil winding 51 is connected floating, ie, neither of the two terminals of the coil winding 51 is permanently connected to ground or another fixed potential. A current through a coil winding can then, for example, from a first switching regulator output 63 by a first switching element 66 , a linear regulator 65 , through the coil winding 51 and back to the linear regulator 65 , by a second switching element 66 and a second switching regulator output 63 flow. In this way can be at the same number of switching regulator 63 the number of provided voltages or voltage differences for the linear regulators 65 continue to increase. Via a sensor element 67 , z. B. a shunt resistor detects the controller 65 the flowing current and regulates it via the linear regulator 65 to the desired value. It is also conceivable that separate units the task of communication via the control line and the control process with the linear regulator 65 and the sensor element 67 take.

2 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen lokalen Shim-Spule 50 in einer schematischen Darstellung. 2 shows a possible embodiment of a local shim coil according to the invention 50 in a schematic representation.

In einem Gehäuse 52 ist eine Matrix an Spulenwicklungen 51 zur Erzeugung eines räumlich anpassbaren B0-Shimfeldes vorgesehen. Die räumliche Ausrichtung ist nur schematisch und kann je nach Verwendung der lokalen Shim-Spule 50 unterschiedlich ausfallen. Beispielsweise können die Spulenwicklungen 51 auch senkrecht oder andersartig im Raum in Bezug zu der Ebene der der Matrix orientiert sein.In a housing 52 is a matrix of coil windings 51 provided for generating a spatially adaptable B0 shim field. The spatial orientation is only schematic and may vary depending on the use of the local shim coil 50 be different. For example, the coil windings 51 also be oriented vertically or otherwise in space in relation to the plane of the matrix.

Die einzelnen Spulenwicklungen 51 werden von einer erfindungsgemäßen Stromversorgung 60 individuell mit Strom versorgt, sodass das B0-Shimfeld variabel einstellbar ist. Über die Versorgungsleitung 61 wird der lokalen Shim-Spule 50 Energie zugeführt und über die Steuerleitung 68 kann über die Steuerungen 64 der Stromversorgung 60 das B0-Shim-Feld über die Stromstärke durch die einzelnen Spulenwicklungen 51 eingestellt werden.The individual coil windings 51 be from a power supply according to the invention 60 individually powered, so that the B0 Shimfeld is variably adjustable. About the supply line 61 becomes the local shim coil 50 Energy supplied and via the control line 68 can over the controls 64 the power supply 60 the B0 shim field on the current through the individual coil windings 51 be set.

Auch ein Magnetresonanztomograph mit einer lokalen Shim-Spule 50 mit mehreren Spulenwicklungen 51 kann von der erfindungsgemäßen Stromversorgung 60 profitieren, selbst wenn die Stromversorgung 60 nicht in einem Gehäuse der Lokalspule 50 angeordnet ist. Bei einem Magnetresonanztomographen ist üblicherweise die Stromversorgung in einen Technikraum ausgelagert, um elektromagnetische Störungen in der Umgebung des Untersuchungsbereichs zu minimieren und auch um die Kühlung zu vereinfachen. Die Kabel werden dann durch elektrische Filter geschaltet und zu dem Magnetresonanztomographen geleitet. Durch die erfindungsgemäße Stromversorgung lässt sich auf vorteilhafte Weise auch die Anzahl dieser Kabel reduzieren.Also a magnetic resonance tomograph with a local shim coil 50 with several coil windings 51 can from the power supply of the invention 60 benefit even when the power supply 60 not in a housing of the local coil 50 is arranged. In a magnetic resonance tomograph, the power supply is usually outsourced to a technical room in order to minimize electromagnetic interference in the vicinity of the examination area and also to simplify cooling. The cables are then switched by electrical filters and sent to the magnetic resonance tomograph. By the power supply according to the invention can be advantageously reduce the number of cables.

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.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Power supply for local shim coils ( 50 ) of a magnetic resonance tomograph, wherein the power supply ( 60 ) comprises: a supply line ( 61 ); a plurality of switching regulators ( 62 ) in electrical connection with the supply line ( 61 ) and a plurality of switching controller outputs ( 63 ), the switching regulators ( 62 ) at the switching regulator outputs ( 63 ) different voltages for the supply of linear regulators ( 65 ) to provide; a plurality of linear regulators ( 65 ) with power supply inputs, the linear regulators ( 65 ) at linear regulator outputs each have a predetermined shim current for one or more local shim coils ( 50 ).

Power supply according to claim 1, wherein the power supply ( 60 ) a plurality of switch elements ( 66 ), wherein the switch elements ( 66 ), the power supply inputs of the linear regulators ( 65 ) with selectable switching controller outputs ( 63 ) from a plurality of switching regulator outputs ( 63 ) connect to.

Power supply according to claim 2, wherein the power supply ( 60 ), a controller ( 64 ), wherein the controller ( 64 ), a switch setting of the switch elements ( 66 ) in response to the predetermined shim current.

Power supply according to one of claims 1 or 2, wherein the power supply ( 60 ) has a setting unit for adjusting the shim currents and the setting unit is designed to control signals for adjusting the shim currents via a control line ( 68 ) or wirelessly receive and execute.

Power supply according to one of claims 2 to 4, wherein each linear regulator ( 65 ) has two power supply terminals, each having a switch element ( 66 ) with different switching controller outputs ( 63 ) are connectable.

Local shim coil, with the local shim coil ( 50 ) a plurality of coil windings ( 51 ) and a power supply ( 60 ) according to one of claims 1 to 5.

A local shim coil according to claim 6, comprising a power supply according to claim 5, wherein the coil winding ( 51 ) in such a way with the linear regulator ( 65 ) and the different switching controller outputs, a current flow from a first switching controller output of the different switching controller outputs via the linear regulator ( 65 ) and the Coil winding ( 51 ) to a second switching controller output of the different switching controller outputs.

Magnetic resonance tomograph, wherein the magnetic resonance tomograph a power supply ( 60 ) according to one of claims 1 to 5 and a local shim coil ( 50 ) having a plurality of coil windings ( 51 ) having.