制造梯度线圈的方法、梯度线圈单元、梯度线圈和磁共振成像装置制造方法及图纸

为得到良好的线性而不降低磁场产生效率，假设半圆螺旋线的绕线模式；电流分布以连续函数Ｊ＃－［ｘ］（ｘ）表达，使得Ｘ轴电流分布轮廓不位于正负两极；连续函数Ｊ＃－［ｘ］（ｘ）的参数被优化来使得可获得要求的线性；并且半圆螺旋线的直线部分１Ｘｔ１Ｌ的位置被确定来使得实现由优化的连续函数Ｊ＃－［ｘ］（ｘ）给出的电流分布轮廓。结果得到的模式被对称地复制来产生梯度线圈单元１Ｘｔ，并且大量的梯度线圈单元１Ｘｔ被组合来形成梯度线圈。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造梯度线圈的方法、梯度线圈单元、梯度线圈和MRI(磁共振成像)装置，并且尤其涉及可提供不降低磁场产生效率的良好的线性的制造梯度线圈的方法、梯度单元、梯度线圈和MRI(磁共振成像)装置。在公开号为No．6-14900的日本公开专利中公开的“制造梯度线圈的方法、梯度线圈单元和梯度线圈”中，梯度线圈的绕线模式基本上如下来确定(1)假设绕线模式具有大量弓形螺旋线，如附图说明图1所示，并且它在r方向上的电流分布以下面的等式(2)表示，在φ方向的电流分布以等式(3)表示 其中r是径向位置、φ是角度方向的位置，R0是最大半径，Sn，n，Cm和m是为优化而控制的参数。(2)对于Sn，n，Cm和m的优化值在φ=0处获得。特别是，对于Sn，n，Cm和m的适当的值被假设来计算要求的区域中的磁场的线性误差，并且控制Sn，n，Cm和m来使得线性误差落入允许值的范围内，以得到优化值。(3)在φ=0线上的电流分布轮廓从等式(3)用结果得到的Sn，n，Cm和m替代而得到。作为线Jφ=0和由线Jφ=0得到的电流分布轮廓的正的部分包围的小区域的区域之和的Ap被位置数目N分割，在这些位置处梯度线圈的绕线截断线φ=0，并且结果得到的值被定义为ΔAp。(4)线Jφ=0和线Jφ=0的电流分布轮廓的正的部分包围的整个区域被ΔAp分割为子区域。各个子区域中间的r位置被定义为各个绕线把线φ=0截断的位置。(5)步骤(3)-(4)被反复进行，同时依次在第一象限内变化φ值以获得第一象限内的绕线模式，如图2所示。(6)结果得到的第一象限内的绕线模式相对于X轴(线φ=0)被对称复制以用反向的电流方向获得第四象限内的绕线模式。而且，考虑电流方向，增加连接第一和第四象限内的绕线模式的模式，从而一个线圈可作为一个整体被形成。这样得到一侧上的绕线模式。(7)一侧上的绕线模式相对于Y轴(与X轴正交的轴)被对称复制。从而得到梯度线圈单元的绕线模式。(8)把大量梯度线圈单元组合在一起。在上述的传统的梯度线圈的绕线模式中(参见图1和2)，一些相邻的路径在一些位置(在图2中在4个位置上)上承载相反方向的电流流动。为了这一原因，尽管可得到良好的线性，产生磁场的效率被降低。因此本专利技术的一个目标是提供一种可提供不降低磁场产生效率的良好的线性的制造梯度线圈的方法、梯度线圈单元、梯度线圈和MRI装置。根据本专利技术的第一方面，提供一种制造梯度线圈的方法，包括步骤(1)假设一个半圆螺旋线的绕线模式，并且以下面的电流分布等式来表达它的X轴电流分布Jx(x)=ΣnAn·sin(π2nxR0)+ΣmBm·sin(π2mxR0)]]>这里X轴是把半圆螺旋线分为两个相等的部分的轴，R0是最大半径，An，n，Bm和m是为优化而控制的参数。(2)假设An，n，Bm和m的适当值，从而用An，n，Bm和m值替代的以电流分布等式表达的X轴电流分布轮廓不位于正负两极，在多个磁场测量点计算磁场的线性误差，并且控制An，n，Bm和m使得线性误差落入允许值的范围内，以得到对An，n，Bm和m的优化值。(3)把电流分布轮廓和线Jx=0包围的区域用位置数目N去分割，在这些位置处构成半圆螺旋线的直线部分的直线段截断X轴，并且定义结果得到的值为ΔAp；(4)把电流分布轮廓和线Jx=0包围的整个区域通过ΔAp分割为子区域，定义各个子区域中间的X位置为半圆螺旋线的直线部分的各个直线段截断X轴的位置；(5)形成半圆螺旋线的弧形部分，以成为具有半径R0的半圆，从而产生一侧上的绕线模式；(6)相对于彼此相邻的直线部分对称复制一侧上的绕线模式，从而产生梯度线圈单元的绕线模式；和(7)把大量梯度线圈单元组合在一起。在第一方面的制造梯度线圈的方法中，假设了一个半圆螺旋线的绕线模式；它的电流分布以连续的函数来表达，从而X轴电流分布轮廓不都位于正负两极；连续函数的参数被优化从而可获得要求的线性；并且确定构成半圆螺旋线的直线部分的各个直线段的位置，使得实现了由优化的连续函数给出的电流分布轮廓。然后，结果得到的模式被对称地复制来产生梯度线圈单元，并且多个梯度线圈单元被组合来形成梯度线圈。由于使用半圆螺旋线的绕线模式仅提供两个相邻路径承载相反方向的电流流动的位置，并且该路径是彼此远离的，从而它提供了良好的线性，并且避免了磁场产生效率的降低。根据本专利技术的第二方面，提供一种制造与第一方面相关的梯度线圈的方法，其中多个磁场测量点是不包含电流成分的球面上的点。在第二方面的制造梯度线圈的方法中，选择不包含电流成分的球面上的点作为磁场测量点，检查线性，从而在球内部也确保线性。因此，由于仅需要球面上的很小数目的磁场测量点用于计算，计算时间可被减少。根据本专利技术的第三方面，提供一种具有通常结构的梯度线圈单元，从而其中每个形成一个半圆螺旋线的一对绕线模式被对称地设置为使它们各自的直线部分彼此相邻，其中，当将把半圆螺旋线分为两个相等的部分的轴被定义为X轴时，经半圆螺旋线之一由通过电流产生的X轴电流分布基本上以不位于正负两极的连续函数表达。在根据本专利技术的第三方面的梯度线圈单元中，由于使用具有基本上以不位于正负两极的连续函数表达的电流分布的半圆螺旋线的绕线模式，仅提供两个相邻路径承载相反方向的电流流动的位置，并且该路径是彼此远离的，从而可避免磁场产生效率的降低。而且通过优化连续函数的参数可获得良好的线性，因此能得到要求的线性。根据本专利技术的第四方面，提供一种与上述第三方面相关的梯度线圈单元，其中连续函数由正交函数的组合构成。在第四方面的梯度线圈单元中，由于使用正交函数的组合构成的连续函数，计算可作为分离的过程来执行，从而使计算过程简单。根据本专利技术的第五方面，提供一种包括上面第三或第四方面所述的多个梯度线圈单元的组合的梯度线圈。在第五方面的梯度线圈中，由于使用具有基本上以不位于正负两极的连续函数表达的电流分布的半圆螺旋线的绕线模式，仅提供两个相邻路径承载相反方向的电流流动的位置，并且该路径是彼此远离的，从而可避免磁场产生效率的降低。而且通过优化连续函数的参数可获得良好的线性，因此能得到要求的线性。根据本专利技术的第六方面，提供一种包括上面第五方面所述的梯度线圈的MRI装置。在第六方面的MRI装置中，由于使用具有半圆螺旋线的绕线模式和具有基本上以不位于正负两极的连续函数表达的电流分布的梯度线圈，仅提供两个相邻路径承载相反方向的电流流动的位置，并且该路径是彼此远离的，从而可避免磁场产生效率的降低，从而降低耗电量。而且由于通过优化连续函数的参数可获得良好的线性，因此能得到要求的线性，提高图像质量。从而，根据本专利技术的制造梯度线圈的方法、梯度单元、梯度线圈和MRI装置，可不降低磁场产生效率而获得良好线性。本专利技术的另外的目标和优点从下面结合附图的对优选实施例的描述中将变得更明显。图1是解释传统的梯度线圈单元的图；图2是解释被优化后的传统的梯度线圈单元的图；图3是表示根据本专利技术的一个实施例的MRI装置的配置框图；图4是表示图3的MRI装置中的磁体组件的主要部分的简图；图5是X轴梯度线圈的透视图；图6图示出梯度线圈单元中的电流分布；图7是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造梯度线圈的方法，包括步骤： （１）假设一个半圆螺旋线的绕线模式，并且以下面的电流分布等式来表达它的Ｘ轴电流分布： ＊＊＊ 这里Ｘ轴是把半圆螺旋线分为两个相等部分的轴，Ｒ↓［０］是最大半径，Ａ↓［ｎ］，ｎ，Ｂ↓［ｍ］和ｍ是为优化而控制的参数； （２）假设Ａ↓［ｎ］，ｎ，Ｂ↓［ｍ］和ｍ的适当值，从而用Ａ↓［ｎ］，ｎ，Ｂ↓［ｍ］和ｍ值代入的电流分布等式表达的Ｘ轴电流分布轮廓不位于正负两极，在多个磁场测量点计算磁场的线性误差，并且控制Ａ↓［ｎ］，ｎ，Ｂ↓［ｍ］和ｍ使得线性误差落入允许值的范围内，以得到对Ａ↓［ｎ］，ｎ，Ｂ↓［ｍ］和ｍ的优化值； （３）把电流分布轮廓和线Ｊ↓［ｘ］＝０包围的区域用位置数目Ｎ去分割，在这些位置处构成半圆螺旋线的直线部分的直线段截断Ｘ轴，并且定义结果得到的值为ΔＡ↓［ｐ］； （４）把电流分布轮廓和线Ｊ↓［ｘ］＝０包围的整个区域通过ΔＡ↓［ｐ］分割为子区域，定义各个子区域中间的Ｘ位置为半圆螺旋线的直线部分的各个直线段截断Ｘ轴的位置； （５）形成半圆螺旋线的弧形部分，以成为具有半径Ｒ↓［０］的半圆，从而产生一侧上的绕线模式； （６）相对于彼此相邻的直线部分对称复制一侧上的绕线模式，从而产生梯度线圈单元的绕线模式； （７）把大量梯度线圈单元组合在一起。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤隆男，井上勇二，
申请(专利权)人：通用电器横河医疗系统株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]