專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有部件的磁共振設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有部件的磁共振設(shè)備，其包括用于產(chǎn)生基本磁場(chǎng) 的磁場(chǎng)發(fā)生單元，用于產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的梯度線圈，以及用于發(fā)射和接收高 頻信號(hào)的、具有多個(gè)高頻線圈的高頻線圈裝置，這些部件可以分別由至少 一個(gè)數(shù)字組件和至少一個(gè)模擬組件按照一個(gè)序列控制，其中，所述模擬組 件設(shè)置在控制所述數(shù)字組件的控制計(jì)算機(jī)之外。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代磁共振設(shè)備包括多個(gè)部件，它們必須在測(cè)量過(guò)程的框架內(nèi)、即特 別是在 一 個(gè)序列內(nèi)在考慮固定的時(shí)間依賴(lài)關(guān)系的情況下受^ 'j控制。屬于這 些部件的例如有用于產(chǎn)生基本磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生單元，用于產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度 的梯度線圏，以及用于發(fā)射和接收高頻信號(hào)的、具有多個(gè)高頻線圈的高頻 線圈裝置。由于這些部件通常被模擬地驅(qū)動(dòng)，但控制卻是數(shù)字地執(zhí)行的， 因而在對(duì)這些部件的控制路線上設(shè)有數(shù)字組件和模擬組件。
如果考慮到高頻線圈裝置的示例性情形，那么通常在發(fā)射組件和接收 組件之間進(jìn)行區(qū)分。模擬接收組件包括例如一種用來(lái)首先對(duì)所接收信號(hào)進(jìn) 行解調(diào)的電子部件。此外，信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成接收數(shù)字信號(hào)。在 數(shù)字接收組件內(nèi)，接收數(shù)字信號(hào)被數(shù)字地解調(diào)并被進(jìn)一步處理。為此，需 要頻率發(fā)生單元(多數(shù)情況下是NCO,數(shù)字控制振蕩器)的信號(hào)，以及中 間頻率。這種接收組件能夠例如處理一定數(shù)目的接收通道。
根據(jù)對(duì)于測(cè)量方法起決定作用的、對(duì)時(shí)間表的遵守，其中每個(gè)部件都 必須在一個(gè)精確的特定時(shí)間執(zhí)行特定的動(dòng)作，因此，提出了一種集中控制 概念，其中將數(shù)字組件集成在控制計(jì)算機(jī)中。利用控制計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘 以及在必要時(shí)利用時(shí)鐘和時(shí)間標(biāo)記能夠建立同步和等時(shí)性(Isochronitat )。 例如，數(shù)字組件可以被構(gòu)造為能夠與控制計(jì)算機(jī)內(nèi)的總線相連的模塊。
在這種集中組織的控制系統(tǒng)中，必須在設(shè)計(jì)時(shí)考慮將來(lái)的最大擴(kuò)充， 因?yàn)榭刂朴?jì)算機(jī)的容量無(wú)論在空間上還是針對(duì)功率都受到了限制。不過(guò)在
設(shè)計(jì)的時(shí)間點(diǎn)，這種最大擴(kuò)充并不是對(duì)所有系統(tǒng)功能性(即部件)都可以 精確規(guī)劃的，因?yàn)榧夹g(shù)發(fā)展在快速地進(jìn)步。
因此，如果擴(kuò)展可能性不充分，在當(dāng)前控制系統(tǒng)中通常不利地頻繁出 現(xiàn)最小裝配或者甚至于出現(xiàn)瓶頸。
為解決這一問(wèn)題，業(yè)已公開(kāi)了若干壁龕解決方案(Nischenl6sung )。因 此，例如建議在與高頻線圈裝置有關(guān)的激勵(lì)側(cè)實(shí)現(xiàn)克隆設(shè)計(jì)(Klonkonzept )， 其中有多臺(tái)控制計(jì)算機(jī)并且將所述控制計(jì)算機(jī)中的 一 臺(tái)作為主計(jì)算機(jī)而其 它計(jì)算機(jī)作為從計(jì)算機(jī)布設(shè)。這一解決方案在技術(shù)上非常耗費(fèi)成本且不經(jīng) 濟(jì)，并且僅涉及一個(gè)部件的部分方面。對(duì)于接收側(cè)也已知這樣一種單個(gè)的 解決方案，其中最終建議一種從控制計(jì)算機(jī)中撤出的總線擴(kuò)展。同樣因此 沒(méi)有為上述問(wèn)題給出全面且經(jīng)濟(jì)的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種磁共振設(shè)備，它能 夠?qū)崿F(xiàn)更大且成本更低廉的系統(tǒng)可擴(kuò)充性。
為解決這一技術(shù)問(wèn)題，在本文開(kāi)頭所述類(lèi)型的磁共振設(shè)備中，根據(jù)本 發(fā)明，在控制計(jì)算機(jī)之外設(shè)置數(shù)字組件，并將所述數(shù)字組件配設(shè)給通過(guò)其 控制的模擬組件，其中，為使數(shù)字組件與控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信而設(shè)有數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)，并且為同步數(shù)據(jù)組件和控制計(jì)算機(jī)而設(shè)有同步網(wǎng)絡(luò)。
與已知的背景技術(shù)相比，數(shù)字組件被從控制計(jì)算機(jī)中排除并設(shè)置于其 外、例如設(shè)置于本身的外殼中。在此，給出了一種與通過(guò)其所控制的模擬 組件尤其在空間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，根據(jù)本發(fā)明基本上建議，從一個(gè)集 中的布置過(guò)渡到 一個(gè)分散的布置。由迄今為止已知的總線系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)，使得可能實(shí)現(xiàn)近乎無(wú)限且同時(shí)成本低廉的系統(tǒng)擴(kuò)充能力，這種系統(tǒng) 擴(kuò)充能力僅僅還受到對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬的限制。不過(guò)特別有利的是，也可以 使網(wǎng)絡(luò)可縮放地設(shè)計(jì)。這樣就也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)帶寬消除所述限制。
如上所述，在磁共振設(shè)備中的精確時(shí)間順序或者說(shuō)對(duì)該時(shí)間順序的遵 守是特別關(guān)鍵性的。在根據(jù)本發(fā)明建議的配置中，控制計(jì)算機(jī)最終僅起到 通信節(jié)點(diǎn)的作用，該通信節(jié)點(diǎn)對(duì)關(guān)于下一序列的信息進(jìn)行解碼并具體地為 原理上遵守何時(shí)要做什么的命令的部件分配控制指令。為了使所述"何時(shí)" 對(duì)所述的每一個(gè)數(shù)字組件有相同的解釋?zhuān)瑥亩拍軌驅(qū)崿F(xiàn)正確的序列，一
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方面必須在控制計(jì)算機(jī)和數(shù)字組件之間有一個(gè)公共的系統(tǒng)時(shí)鐘，另一方必 須預(yù)先給定一個(gè)參考時(shí)間。數(shù)字組件的同步通過(guò)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之外設(shè)置的同 步網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)所述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸所述控制指令并顯然也傳輸例如測(cè)量
的)頻率發(fā)生單元能夠通過(guò)包含參數(shù)化以及起始時(shí)間點(diǎn)的適當(dāng)控制指令被 如下地控制，使得對(duì)磁共振測(cè)量關(guān)鍵的相關(guān)性條件得以遵守。
尤其有利的是，將數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造為至少部分等時(shí)的、尤其是等時(shí)的網(wǎng) 絡(luò)。為此必須保證在一個(gè)特定時(shí)間段內(nèi)的某些數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行交換。 這點(diǎn)通過(guò)這種部分等時(shí)的或者是等時(shí)的網(wǎng)絡(luò)得以實(shí)現(xiàn)。如果例如對(duì)特定部 件并不需要等時(shí)性，那么就出現(xiàn)了一種部分等時(shí)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在等時(shí)網(wǎng)絡(luò) 中或者在部分等時(shí)網(wǎng)絡(luò)的等時(shí)部分中，確保了在特定的周期時(shí)間窗口內(nèi)的 數(shù)據(jù)已經(jīng)到達(dá)了它們的特定位置，在此是它們的特定數(shù)字組件或者控制計(jì)
算機(jī)。這種時(shí)間窗口例如為lOias或者lOms。所有的數(shù)字組件都必須在這 樣的時(shí)間窗口內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)獲得它們的相應(yīng)信息。這點(diǎn)在環(huán)形拓樸結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò) 中可以例如是數(shù)據(jù)包通過(guò)整個(gè)環(huán)的時(shí)間，從而相應(yīng)的數(shù)字組件就在數(shù)據(jù)包 通過(guò)其時(shí)獲取其信息。在這種關(guān)聯(lián)中對(duì)于控制指令而言重要的是，這些控 制指令在各種情況下都在其執(zhí)行的時(shí)間點(diǎn)之前已經(jīng)到達(dá)相應(yīng)的數(shù)字組件并 /人到達(dá)所述時(shí)間點(diǎn)起有效。
特別有利的可以是，將至少一個(gè)數(shù)字組件與至少一個(gè)通過(guò)其所控制的 模擬組件共同安裝在一個(gè)外部工作設(shè)備、尤其是功率放大器內(nèi)。然后將一 個(gè)或多個(gè)數(shù)字組件和所屬的模擬組件在結(jié)構(gòu)上組合成一個(gè)外部的設(shè)備。在 梯度線圈或者高頻線圈的激勵(lì)側(cè)的例子中，可以例如將數(shù)字組件放置到無(wú) 論如何都存在的功率放大器外殼里。
適當(dāng)?shù)氖?，同步網(wǎng)絡(luò)可以包括一個(gè)設(shè)置在控制計(jì)算機(jī)中的同步組件， 該同步組件通過(guò)同步導(dǎo)線控制設(shè)置在數(shù)字組件或工作設(shè)備中的同步單元。
單元的信號(hào)。通過(guò)同步網(wǎng)絡(luò)尤其可以傳輸一個(gè)由同步組件產(chǎn)生的系統(tǒng)時(shí)鐘。 這種例如可以為10 MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘業(yè)已用于現(xiàn)有4支術(shù)中所采用的集中布 置。如果據(jù)此按照同一系統(tǒng)時(shí)鐘對(duì)數(shù)字組件和控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行同步，那么 可以繼續(xù)使用已知的電子部件，就好像它還是設(shè)置在控制計(jì)算機(jī)中一樣。 如果被構(gòu)造為部分等時(shí)、尤其是等時(shí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘是系統(tǒng)時(shí)
鐘的整數(shù)倍，那么就形成了一種非常有利的實(shí)施方式。由此可以容易地壓 制由等時(shí)網(wǎng)絡(luò)造成的干擾信號(hào)。此外，在等時(shí)網(wǎng)絡(luò)中可以出現(xiàn)發(fā)射和接收
單元之間的數(shù)據(jù)滑動(dòng)(Datenschlupf)。在另 一種實(shí)施方式中也可以考慮，至 少部分等時(shí)的網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘率(Taktrate )精確地與系統(tǒng)時(shí)鐘相對(duì)應(yīng)。這樣， 可以例如將控制指令在一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘內(nèi)發(fā)送給不同的數(shù)字組件，并在隨后 的一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘內(nèi)獲得其有效性。在這一情形下，除了系統(tǒng)時(shí)鐘以外的其 它時(shí)間參考不再是必需的，因?yàn)橄到y(tǒng)時(shí)鐘本身可以用作時(shí)間標(biāo)記。
為了提供時(shí)間參考并且使得控制指令能夠按照正確的時(shí)間點(diǎn)被執(zhí)行， 在根據(jù)本發(fā)明的磁共振設(shè)備中有多種實(shí)施方式是可以考慮的。原理上，在 此可以在一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸?shù)臅r(shí)間標(biāo)記以及包含在各個(gè)數(shù)字組件或同步單 元和同步組件內(nèi)的計(jì)時(shí)器(尤其是時(shí)鐘)之間進(jìn)行區(qū)分，所述計(jì)時(shí)器同步 運(yùn)行并在特定的時(shí)間點(diǎn)被設(shè)置成相同時(shí)間。
因此，可以在系統(tǒng)時(shí)鐘之外傳輸一個(gè)用于標(biāo)記參考時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記。 可以根據(jù)本發(fā)明按照不同的類(lèi)型實(shí)現(xiàn)對(duì)例如可以以規(guī)則的、即周期的間隔 實(shí)現(xiàn)的該時(shí)間標(biāo)記的傳輸。首先可以考慮的是，在系統(tǒng)時(shí)鐘上調(diào)制該時(shí)間 標(biāo)記。在這種情況下，在接收組件中設(shè)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的濾波裝置，其可以實(shí) 現(xiàn)分離。此外，可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的幅度提升來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間標(biāo)記。這樣做 的優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的相位不會(huì)出現(xiàn)任何干擾影響。為了完全避免這 種干擾影響，也可以使同步網(wǎng)絡(luò)包括用于傳輸系統(tǒng)時(shí)鐘的第 一 同步導(dǎo)線和 用于傳輸時(shí)間標(biāo)記的第二同步導(dǎo)線。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中也可以設(shè)置為， 可以通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間標(biāo)記。不過(guò)，在這種情形下必須保證所述時(shí)間 標(biāo)記同時(shí)(必要時(shí)在一個(gè)小的、允許的時(shí)間公差內(nèi))到達(dá)數(shù)字組件，以便 能夠維持所迷序列順序和相關(guān)性條件。例如如果數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有星形拓樸結(jié) 構(gòu)則可以考慮這種實(shí)現(xiàn)。
在已經(jīng)提到的作為替換的實(shí)施方式中，數(shù)字組件或同步單元以及同步 組件可以包括計(jì)時(shí)器，其中，可以通過(guò)同步網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有的計(jì)時(shí)器進(jìn)行同步 并且可以通過(guò)該同步網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將它們調(diào)整至相同的時(shí)間。由此在整 個(gè)控制系統(tǒng)中確定了 一個(gè)所謂的全局時(shí)間，其中根據(jù)該時(shí)間給出包含在控 制指令中的有效時(shí)間點(diǎn)。為了調(diào)整至相同的時(shí)間上， 一方面可以設(shè)想可以 傳輸一個(gè)用于同步重新啟動(dòng)所有計(jì)時(shí)器的復(fù)位信號(hào)，另一方面或附加地可 以傳輸 一 個(gè)時(shí)間信號(hào)，該時(shí)間信號(hào)包括 一 個(gè)可按所述計(jì)時(shí)器調(diào)整到其上的
時(shí)間。信號(hào)的傳輸可以基本上按照與傳輸時(shí)間標(biāo)記時(shí)相同的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)。 因此，可以在系統(tǒng)時(shí)鐘上調(diào)制所述信號(hào)或者通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘的幅度提升來(lái)實(shí) 現(xiàn)，所述同步網(wǎng)絡(luò)包括用于傳輸系統(tǒng)時(shí)鐘的第 一 同步導(dǎo)線和用于傳輸所述 信號(hào)的第二同步導(dǎo)線，或者可以通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸所述信號(hào)。
不過(guò)，也可以將控制計(jì)算機(jī)構(gòu)造用于通過(guò)使用網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整算法來(lái)調(diào)整 所述計(jì)時(shí)器。這種調(diào)整算法是收斂的算法，該算法導(dǎo)致所有的計(jì)時(shí)器都在 系統(tǒng)內(nèi)指示一個(gè)相同的值。后面將描述這種算法的一個(gè)例子。因此可以規(guī)
定，在磁共振設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)接通時(shí)起動(dòng)一個(gè)學(xué)習(xí)階段(Lemphase)。然后控制 計(jì)算機(jī)將當(dāng)前計(jì)時(shí)器狀態(tài)、即當(dāng)前時(shí)鐘時(shí)間發(fā)送給數(shù)字組件。數(shù)字組件將 其計(jì)時(shí)器設(shè)置到到來(lái)的時(shí)鐘時(shí)間上，并且將其當(dāng)前時(shí)鐘時(shí)間發(fā)送回控制計(jì) 算機(jī)。控制計(jì)算機(jī)將到來(lái)的時(shí)鐘時(shí)間與它的時(shí)鐘時(shí)間相比較并求出差，然 后將所述差的 一半加到它的當(dāng)前時(shí)鐘時(shí)間上并將所得到的值發(fā)送給所述數(shù) 字組件。數(shù)字組件再次將其計(jì)時(shí)器設(shè)置到到來(lái)的時(shí)鐘時(shí)間上并且將當(dāng)前時(shí) 鐘時(shí)間發(fā)送回控制計(jì)算機(jī)。控制計(jì)算機(jī)加上上面得到的差并與其當(dāng)前時(shí)鐘 時(shí)間相比較。如果總是還存在一個(gè)差，那么就將該差的一半在此加到控制 計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘時(shí)間上并將該值發(fā)送給數(shù)字組件。這些步驟在必要時(shí)可以重 復(fù)，直至若干次循環(huán)后所有計(jì)時(shí)器都已同步運(yùn)行并指示相同值。
因此，借助于一個(gè)被構(gòu)造為等時(shí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)同步網(wǎng)絡(luò)能夠 理想地遵守所有時(shí)間條件。通過(guò)等時(shí)網(wǎng)絡(luò)大致同時(shí)地控制所有關(guān)鍵部件。 然后，通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘以及時(shí)間標(biāo)記或計(jì)時(shí)器的時(shí)鐘時(shí)間保證最終的同步。 在這種系統(tǒng)中尤其也可能的是，適當(dāng)?shù)乜刂片F(xiàn)在分布地存在的頻率發(fā)生單 元、尤其是NCO的頻率發(fā)生單元，使得高頻信號(hào)的頻率和相位條件、即相 關(guān)性條件得以保證。
為了防止同步網(wǎng)絡(luò)中的不同運(yùn)行時(shí)間，同步網(wǎng)絡(luò)可以具有星形拓樸結(jié) 構(gòu)，該結(jié)構(gòu)理想地適于盡可能地防止不同的運(yùn)行時(shí)間。這種星形拓樸結(jié)構(gòu) 可以例如通過(guò)至少一個(gè)分路器(Splitter)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)該分路器可以將信號(hào) 同時(shí)提供給不同的導(dǎo)線。
數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以具有樹(shù)形拓樸結(jié)構(gòu)或者環(huán)形拓樸結(jié)構(gòu)或者星形拓樸結(jié) 構(gòu)。通常由于較低的連接成本而采用環(huán)形拓樸結(jié)構(gòu)。
作為部件可以在已經(jīng)說(shuō)明的部件之外還提供填隙片系統(tǒng)(Shimsystem) 和/或監(jiān)控系統(tǒng)和/或線圏接口 。也可以在根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)中毫無(wú)困難
地集成在磁共振設(shè)備的運(yùn)行框架內(nèi)被控制的其它部件。


根據(jù)下面描述的實(shí)施例并結(jié)合附圖給出了本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。
在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的磁共振設(shè)備，
圖2示出了按照第一實(shí)施方式的根據(jù)本發(fā)明的磁共振設(shè)備的控制系統(tǒng)， 圖3示出了按照第二實(shí)施方式的根據(jù)本發(fā)明的磁共振設(shè)備的控制系統(tǒng)， 圖4示出了按照第三實(shí)施方式的根據(jù)本發(fā)明的磁共振設(shè)備的控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的磁共振設(shè)備1。該磁共振設(shè)備包括磁鐵 單元2，在該磁鐵單元中也構(gòu)造有患者容納空間3,在該患者容納空間內(nèi)在 同心(Isozentrum)中產(chǎn)生盡可能均勻的磁場(chǎng)。此外，磁共振設(shè)備1包括多 個(gè)部件4，它們?cè)诖藘H僅被示意地示出。在這種情況下，部件4包括》茲場(chǎng)發(fā) 生單元5、梯度線圈6、高頻線圈裝置7、用于改善磁場(chǎng)均勻度的填隙片系 統(tǒng)8、用于一般的監(jiān)控任務(wù)的監(jiān)控系統(tǒng)9、以及線圈接口 10。在這種情況下， 部件4分別被配設(shè)給一個(gè)工作設(shè)備11。不過(guò)也可以考慮這樣的格局，其中 為多個(gè)部件4配設(shè)一個(gè)工作設(shè)備11或者為 一個(gè)部件4配設(shè)多個(gè)工作設(shè)備11 。 工作設(shè)備11包含不同的單元，它們可以包括例如控制單元、供電單元、測(cè) 量單元等。尤其在工作設(shè)備11中分別包含至少一個(gè)數(shù)字組件12和至少一 個(gè)為該數(shù)字組件配設(shè)的模擬組件13,它們根據(jù)一個(gè)序列控制所述部件4。 為清楚起見(jiàn)，僅在兩個(gè)外部顯示的工作設(shè)備11內(nèi)顯示模擬組件13和數(shù)字 組件12。工作設(shè)備也可以完成其它功能。例如用于高頻線圈裝置7和/或梯 度線圈6的工作設(shè)備11可以是相應(yīng)的功率放大器。
另外提供一種控制計(jì)算機(jī)，該控制計(jì)算機(jī)例如從外部(例如操縱單元 15或外部計(jì)算機(jī)16 )得到待執(zhí)行的序列。
顯然，數(shù)字組件12設(shè)在控制計(jì)算機(jī)14外部并被配設(shè)給受其控制的模 擬組件13,兩者在這種情況下被安裝在一個(gè)共同的工作設(shè)備11內(nèi)。為了進(jìn) 行通信，數(shù)字組件12和控制計(jì)算機(jī)14構(gòu)成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)、即數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和同步 網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在結(jié)合用于不同實(shí)施例的圖2至圖4對(duì)它們進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的磁共振設(shè)備1的控制系統(tǒng)?？刂朴?jì)算
機(jī)14在此通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)(即，具有環(huán)形拓樸結(jié)構(gòu)的等時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17和 具有星形拓樸結(jié)構(gòu)的同步網(wǎng)絡(luò)18)與數(shù)字組件12聯(lián)網(wǎng)。
在工作設(shè)備11中，分別包含至少一個(gè)模擬組件13和至少一個(gè)數(shù)字組 件12,其中，在下面一行左側(cè)設(shè)置的工作設(shè)備11中示出了另一種可能的格 局，即，存在兩個(gè)分別具有為其配設(shè)的模擬組件的數(shù)字組件12或者存在一 個(gè)具有兩個(gè)為其配設(shè)的模擬組件13的數(shù)字組件12。當(dāng)然，其它的格局也是 可以考慮的。
因此，例如可能的是，將不同的、由至少一個(gè)數(shù)字組件12和至少一個(gè) 模擬組件13組成的功能單元分別配設(shè)給不同的接收通道，其中，這些功能 單元的每一個(gè)都可以被設(shè)置在工作設(shè)備11內(nèi)。這種接收功能單元通常被標(biāo) 記為"RX"，而發(fā)射單元被標(biāo)記為"TX"。不過(guò)也可以考慮，將所有這些功能 單元配設(shè)給一個(gè)唯一的工作設(shè)備11。同樣還可以考慮，用一個(gè)數(shù)字部件12 控制多個(gè)部件4，從而為這些部件4也只配設(shè)一個(gè)工作設(shè)備11。據(jù)此，各 個(gè)功能在各個(gè)數(shù)字組件12和工作設(shè)備11上的任意分布都是可能的，其中 將這些功能全都從控制計(jì)算機(jī)14中去除。
在控制計(jì)算機(jī)14中，主要要區(qū)分兩個(gè)功能單元，即按照適當(dāng)?shù)目刂浦?令C建立從所謂的對(duì)象中建立序列的電子部件19,所述控制指令通過(guò)等時(shí) 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17被發(fā)送給數(shù)字組件12。在此，對(duì)象是部件4對(duì)在特定時(shí)間點(diǎn)的 所期望行為的定義。
為了能夠遵守對(duì)于磁共振設(shè)備1關(guān)鍵的時(shí)間點(diǎn)，必須一方面在控制計(jì) 算機(jī)14和數(shù)字組件12內(nèi)出現(xiàn)相同的系統(tǒng)時(shí)鐘S,以及確定控制指令C何時(shí) 有效的參考時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)同步，提供了同步網(wǎng)絡(luò)18。其包括設(shè)置于控制 計(jì)算機(jī)14內(nèi)的同步組件20，該同步組件包括一個(gè)產(chǎn)生例如10MHz的系統(tǒng) 時(shí)鐘S的時(shí)鐘發(fā)生器。通過(guò)同步導(dǎo)線21將該系統(tǒng)時(shí)鐘S傳遞到各數(shù)字組件 12內(nèi)的同步單元22。由于同步網(wǎng)絡(luò)18的星形拓樸結(jié)構(gòu)，這些信號(hào)也同時(shí) 到達(dá)全部提供系統(tǒng)時(shí)鐘S的同步單元22。在此，這些同步單元22包含在數(shù) 字組件12內(nèi)，不過(guò)也可以在一個(gè)工作設(shè)備11內(nèi)有多個(gè)數(shù)字組件12的情況 下使該工作設(shè)備僅包括一個(gè)同步單元22。
同步網(wǎng)絡(luò)18的星形拓樸結(jié)構(gòu)可以由一個(gè)分路器23實(shí)現(xiàn)，在此，也可 以設(shè)有多個(gè)級(jí)聯(lián)的分路器。
等時(shí)網(wǎng)絡(luò)17將控制指令C傳輸給數(shù)字組件12,該數(shù)字組件包括用于 執(zhí)行期望功能的特定電子部件24。電子部件24可以例如包含一個(gè)NCO， 尤其是在發(fā)射和接收系統(tǒng)的情況下。這樣，有關(guān)該NCO的控制指令包含例 如它的參數(shù)化和要啟動(dòng)參數(shù)化的時(shí)間點(diǎn)?？刂浦噶頒通過(guò)等時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17 這樣發(fā)送，使得該控制指令在各種情況下都在相應(yīng)的數(shù)字組件12執(zhí)行或有 效的時(shí)間點(diǎn)之前達(dá)到該數(shù)字組件。這點(diǎn)通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17的等時(shí)性實(shí)現(xiàn)，其中 環(huán)形循環(huán)在此基本上在一個(gè)(等時(shí)網(wǎng)絡(luò)17的時(shí)間時(shí)鐘的)周期性地重復(fù)出 現(xiàn)的時(shí)間間隔內(nèi)完成。在所示實(shí)例中，控制指令C沿順時(shí)針?lè)较虼┻^(guò)該環(huán) 傳送，其中，各個(gè)數(shù)字組件12相互接續(xù)地取出其控制指令C以及其它數(shù)據(jù)， 并且在必要時(shí)在該環(huán)上給出自身的數(shù)據(jù)。然后，基本上從該環(huán)的一個(gè)循環(huán) 中確定等時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17的時(shí)間時(shí)鐘。
為了也在正確的時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行控制指令C，在圖2所示實(shí)施例中也傳輸 一個(gè)時(shí)間標(biāo)記T。該時(shí)間標(biāo)記表示一個(gè)參考時(shí)間點(diǎn)，根據(jù)其可以確定何時(shí)控 制指令C有效。時(shí)間標(biāo)記T在此也通過(guò)同步網(wǎng)絡(luò)18傳輸，其中，該時(shí)間標(biāo) 記或者可以被調(diào)制在系統(tǒng)時(shí)鐘S上、或者可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘S的幅度提 升而被編碼。在第一種情況下，在同步單元22中還需要有濾波器，以便將 信號(hào)再次分離。理論上也可以考慮，通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17傳輸時(shí)間標(biāo)記T，不 過(guò)這時(shí)星形拓樸結(jié)構(gòu)會(huì)更合適，以便時(shí)間標(biāo)記T可以在同一時(shí)間到達(dá)所有 數(shù)字組件12。
等時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17的時(shí)間時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí)鐘S的整數(shù)倍相對(duì)應(yīng)。因此降低 了干擾效應(yīng)。理論上也可以考慮，將等時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17的時(shí)間時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí) 鐘S相對(duì)應(yīng)。這樣，可以在該系統(tǒng)時(shí)鐘S內(nèi)就傳輸要在下一系統(tǒng)時(shí)鐘S期 間執(zhí)行的控制指令，其中，系統(tǒng)時(shí)鐘S本身可以用作參考時(shí)間。這樣就不 不需要時(shí)間標(biāo)記T 了。
在下面的實(shí)施例中，相同的附圖標(biāo)記表示控制系統(tǒng)的相同組成部分。 為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，僅對(duì)有改動(dòng)的特性加以說(shuō)明。
圖3所示實(shí)施例與圖2所示實(shí)施例的區(qū)別僅在于時(shí)間標(biāo)記T的傳輸類(lèi) 型。在此，同步導(dǎo)線包括用于傳輸系統(tǒng)時(shí)鐘S的第一同步導(dǎo)線21a以及用 于傳輸時(shí)間標(biāo)記T的第二同步導(dǎo)線21b。由此，可以不對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘S造成干 擾影響。
在圖4中示出了第三實(shí)施例。其中，等時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17并未構(gòu)造為環(huán)，
而是構(gòu)造為具有兩分支的樹(shù)形拓樸結(jié)構(gòu)的雙向網(wǎng)絡(luò)。在此，可以例如將下 面的分支構(gòu)造用于接收任務(wù)，而將上面的分支用于發(fā)射任務(wù)和其它任務(wù)。
此外，數(shù)字組件12的同步單元22包括一個(gè)計(jì)時(shí)器25，另一計(jì)時(shí)器25 被設(shè)在控制計(jì)算機(jī)14的同步組件20內(nèi)。控制系統(tǒng)現(xiàn)在這樣構(gòu)造，使得計(jì) 時(shí)器25全部彼此同步，并指示同一時(shí)間。此外，復(fù)位信號(hào)U和時(shí)間信號(hào)V 可以通過(guò)同步網(wǎng)絡(luò)18被傳輸給同步單元22的計(jì)時(shí)器25 。復(fù)位信號(hào)U使計(jì) 時(shí)器25復(fù)位，從而使得其全部重新啟動(dòng)。時(shí)間信號(hào)V包括將計(jì)時(shí)器25設(shè) 定在其上的時(shí)間。這樣，計(jì)時(shí)器25的相同設(shè)定是可能的。通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘S 再次實(shí)現(xiàn)同步。
顯然也可能通過(guò)等時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17傳輸信號(hào)U、 V。作為替代，也可能 提供用于系統(tǒng)時(shí)鐘S的第 一 同步導(dǎo)線2la和用于信號(hào)U、 V的第二同步導(dǎo)線 21b,如在圖3中已經(jīng)示出的那樣。
對(duì)時(shí)鐘的相同設(shè)定不必一定要如在此示出的那樣通過(guò)信號(hào)U、 V實(shí)現(xiàn)， 而是也可以使用一種尤其通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17工作的調(diào)整算法實(shí)現(xiàn)，在此可以 使用各種收斂的算法。
在所有實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)17、 18被可縮放地設(shè)計(jì)，使得它的帶寬可以被 任意地展寬。
權(quán)利要求
1.一種帶有若干部件(4)的磁共振設(shè)備，這些部件包括用于產(chǎn)生基本磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生單元(5)，用于產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的梯度線圈(6)，以及用于發(fā)射和接收高頻信號(hào)的、具有多個(gè)高頻線圈的高頻線圈裝置(7)，這些部件(4)可以分別由至少一個(gè)數(shù)字組件(12)和至少一個(gè)模擬組件(13)根據(jù)一個(gè)序列進(jìn)行控制，其中，所述模擬組件(13)被設(shè)置在控制所述數(shù)字組件(12)的控制計(jì)算機(jī)(14)之外，其特征在于，所述數(shù)字組件(12)被設(shè)置在所述控制計(jì)算機(jī)(14)之外并且被配設(shè)給如果該數(shù)字組件所控制的模擬組件(13)，其中，為了使所述數(shù)字組件(12)與該控制計(jì)算機(jī)(14)進(jìn)行通信而提供一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(17)，為了該數(shù)字組件(12)和該控制計(jì)算機(jī)(14)的同步而提供一個(gè)同步網(wǎng)絡(luò)(18)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(17) 被構(gòu)造為一種至少部分等時(shí)的、特別是等時(shí)的網(wǎng)絡(luò)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)數(shù) 字組件(12)與至少一個(gè)通過(guò)其所控制的模擬組件(13)被共同安裝在一 個(gè)外部工作設(shè)備(ll)內(nèi)，尤其是在功率放大器內(nèi)。
4. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述同 步網(wǎng)絡(luò)(18)包括一個(gè)設(shè)置在所述控制計(jì)算機(jī)(14)中的同步組件(20), 該同步組件通過(guò)同步導(dǎo)線(21, 21a, 21b)控制設(shè)置在所述數(shù)字組件(12) 或工作設(shè)備(11 )內(nèi)的同步單元(22)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，可以通過(guò)所述同 步網(wǎng)絡(luò)(18)傳輸一個(gè)由所述同步組件(20)產(chǎn)生的系統(tǒng)時(shí)鐘(S)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述被構(gòu)造為部 分等時(shí)的、尤其是等時(shí)的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(17)的時(shí)間時(shí)鐘是所述系統(tǒng)時(shí) 鐘(S)的整數(shù)倍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，可以另外傳 輸一個(gè)用于標(biāo)記參考時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記(T )。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述時(shí)間標(biāo)記(T) 被調(diào)制在所述同步時(shí)鐘(S)上或者是通過(guò)該系統(tǒng)時(shí)鐘(S)的幅度提升來(lái) 實(shí)現(xiàn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述同步網(wǎng)絡(luò)(18 ) 包括用于傳輸所述系統(tǒng)時(shí)鐘(S)的第一同步導(dǎo)線(21a)和用于傳輸所述 時(shí)間標(biāo)記(T)的第二同步導(dǎo)線(21b)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，可以通過(guò)所述數(shù) 據(jù)網(wǎng)絡(luò)(17)傳輸所述時(shí)間標(biāo)記(T)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述同步單 元(22)和所述同步組件(20)包括計(jì)時(shí)器(25),其中，所有的計(jì)時(shí)器(25) 都可以通過(guò)所述同步網(wǎng)絡(luò)(18)進(jìn)行同步并且可以通過(guò)所述同步網(wǎng)絡(luò)(18) 或所述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(17)被調(diào)整到相同的時(shí)間上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，可以傳輸一個(gè) 用于同步地重新啟動(dòng)所有計(jì)時(shí)器(25)的復(fù)位信號(hào)(U)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述磁共振設(shè)備，其特征在于，可以傳輸一 個(gè)包括一個(gè)時(shí)間的時(shí)間信號(hào)(V),其中，所述計(jì)時(shí)器(25)可以被調(diào)整到 該時(shí)間上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述信號(hào) (U, V)被調(diào)制在所述同步時(shí)鐘(S)上或者是通過(guò)對(duì)所述系統(tǒng)時(shí)鐘(S)的幅度提升來(lái)實(shí)現(xiàn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述同步 網(wǎng)絡(luò)(18)包括用于傳輸所述系統(tǒng)時(shí)鐘(S)的第一同步導(dǎo)線(21a)和用 于傳輸所述信號(hào)(U, V)的第二同步導(dǎo)線(21b)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，可以通過(guò) 所述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(17)傳輸所述信號(hào)(U, V)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備，其特征在于， 所述控制計(jì)算機(jī)(14)被構(gòu)造用于，通過(guò)一種利用網(wǎng)絡(luò)(17, 18)的調(diào)整 算法來(lái)調(diào)整所述計(jì)時(shí)器(25)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備，其特征在于， 所述網(wǎng)絡(luò)(17， 18)被可縮放地設(shè)計(jì)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備，其特征在于， 所述同步網(wǎng)絡(luò)(18)具有一種星形拓樸結(jié)構(gòu)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(17)具有一種樹(shù)形拓樸結(jié)構(gòu)或環(huán)形拓樸結(jié)構(gòu)或星形拓樸結(jié) 構(gòu)或任意混合形式。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述部件(4)還包括填隙片系統(tǒng)(8)和/或監(jiān)控系統(tǒng)(9)和/或線圈接口 (10)。
全文摘要
一種帶有若干部件(4)的磁共振設(shè)備，包括用于產(chǎn)生基本磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生單元(5)、用于產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的梯度線圈(6)、以及用于發(fā)射和接收高頻信號(hào)的具有多個(gè)高頻線圈的高頻線圈裝置(7)，這些部件(4)可以分別由至少一個(gè)數(shù)字組件(12)和至少一個(gè)模擬組件(13)根據(jù)序列進(jìn)行控制，其中，模擬組件(13)被設(shè)置在控制該數(shù)字組件(12)的控制計(jì)算機(jī)(14)之外，并且，數(shù)字組件(12)被設(shè)置在控制計(jì)算機(jī)(14)之外并被配設(shè)給通過(guò)其控制的模擬組件(13)，其中，為了使數(shù)字組件(12)與控制計(jì)算機(jī)(14)進(jìn)行通信而提供數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(17)，為了數(shù)字組件(12)和控制計(jì)算機(jī)(14)的同步而提供同步網(wǎng)絡(luò)(18)。
文檔編號(hào)G01R33/36GK101178431SQ200710165860
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者喬格·皮可, 尼可拉斯·德姆哈特, 拉迪·鮑姆哈特 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司