梯度线圈系统技术方案

一种适用于MRI系统的梯度线圈系统。该梯度线圈系统具有梯度体，该梯度体具有延伸通过其中的孔和围绕该孔布置的至少一个截头圆锥部分。所述孔的第一端的直径大于所述孔的第二端的直径。该梯度线圈系统还包括围绕该孔布置的梯度线圈组件，该梯度线圈组件具有与该梯度体的至少一个截头圆锥形部分基本一致的至少一个截头圆锥形部分，该梯度线圈组件在球形体积的直径(DSV)中生成用于医学成像的梯度场。积的直径(DSV)中生成用于医学成像的梯度场。积的直径(DSV)中生成用于医学成像的梯度场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】梯度线圈系统
[0001]本专利技术涉及用于磁共振成像(MRI)设备和装置的梯度线圈系统。特别地，本专利技术涉及使用匀场(shimming)来改善成像的截头圆锥形梯度线圈系统。

技术介绍

[0002]对现有技术的方法、装置或文档的任何引用不应被视为构成它们形成或形成公知常识的一部分的任何证据或承认。
[0003]磁共振成像在1980年代被引入，并且已经发展为主要的医学成像模态。
[0004]临床MRI的成功依赖于产生强且均匀的磁场。MRI机器被设计成产生要求在预定区域上基本均匀的静磁场，在本领域中被称为“直径球形成像体积”或“DSV”。在DSV上静态磁场均匀性的偏差通常要求小于百万分之20的峰峰值(或百万分之1rms)。
[0005]自从引入第一封闭圆柱体系统以来，MRI设备已经经历了许多改进。特别地，通过提高信噪比和引入高和超高场磁体，已经在图像的质量/分辨率方面产生了改进。图像分辨率的提高又导致MRI成为越来越多的专家选择的模态，用于结构解剖和功能人体MRI成像。
[0006]用于产生人类研究的诊断图像的典型磁共振系统的基本部件包括主磁体(通常是在DSV中产生基本均匀的静磁场(B0场)的超导磁体)、一组或多组匀场(shim)线圈、一组梯度线圈和一个或多个RF线圈。关于MRI的讨论，可以在例如Haacke等人的磁共振成像：物理原理和序列设计，John Wiley&Sons,Inc.,纽约，1999(Magnetic Resonance Imaging:Physical Principles and Sequence Design,John Wiley&Sons,Inc.,New York,1999)。还可参见Crozier等人的美国专利5,818,319、Crozier等人的美国专利6,140,900、Crozier等人的美国专利6,700,468、Dorri等人的美国专利5,396,207、Dorri等人的美国专利5,416,415、Knuttel等人的美国专利5,646,532和Laskaris等人的美国专利5,801,609，其内容全部并入本文。
[0007]全身MRI磁体通常是长度为大约1.6
‑
2.0米的圆柱形，具有在0.6
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0.8米范围内的轴向孔。通常，磁体是对称的，使得DSV的中点位于磁体结构沿其主轴线的几何中心处。并不奇怪，许多人在被置于这样的空间中时会遭受幽闭恐怖症。而且，对象身体的被成像的部分与磁体系统的端部之间的大距离意味着医生在MRI过程期间不能容易地辅助或个人地监视对象。
[0008]除了其对对象的影响之外，磁体的尺寸是确定MRI机器的成本以及安装这种机器的成本的主要因素。另一个重要的考虑是将系统保持在低温温度所需的氦的体积。由于其尺寸大，这种全身磁体用于产生小尺寸对象的图像是昂贵的，所述小尺寸对象例如头部、四肢和新生儿等。
[0009]如上所述，梯度线圈是磁共振成像(MRI)扫描器中的基本系统部件，在扫描期间提供核磁共振(NMR)信号的空间编码。在诸如扩散加权成像和回波平面成像(EPI)的快速成像模态中需要强且线性的磁场梯度。通过向线圈添加更多的线匝，可以简单地实现整体梯度强度的改进，然而，这种方法导致电感和电阻的增加。
[0010]梯度强度也可以通过使用更强的梯度放大器来提高，但是这种方法不是成本有效
的。使用较大的梯度功率/电流也可导致在人体中感应的较大电场，并引起外周神经刺激(PNS)。
[0011]增加梯度强度的另一实用方式是通过在全身MRI系统内应用局部梯度线圈，诸如可插入的头部线圈。可插入的梯度线圈已经显示出它们的优点，例如增强梯度强度和最小化电感，表现出高的开关速度和潜在的更高的PNS极限。
[0012]从几何学上讲，因为头部进入线圈受到肩部尺寸的限制，所以头部梯度线圈通常使用非对称配置。
[0013]因此，需要改进的线圈系统以用于MRI系统。对象
[0014]本专利技术的目的是提供一种梯度线圈系统，其克服或改善了上述一个或多个缺点或问题，或者其至少提供了有用的商业替代方案。
[0015]本专利技术的其它优选目的将从以下描述中变得显而易见。

技术实现思路

[0016]在第一方面，本专利技术在于一种梯度线圈系统，其具有一个或多个截头圆锥形部分、一个或多个具有不同半径的圆柱形部分、或者一个或多个截头圆锥形部分和一个或多个圆柱形部分的组合。
[0017]在另一方面，本专利技术在于一种适于在MRI系统中使用的梯度线圈系统，该梯度线圈系统包括：梯度体，所述梯度体具有延伸穿过所述梯度体的孔和围绕所述孔布置的至少一个截头圆锥形部分，其中所述孔的第一端的直径大于所述孔的第二端的直径；以及梯度线圈组件，所述梯度线圈组件具有基本上与所述梯度体的所述至少一个截头圆锥形部分一致的至少一个截头圆锥形部分。
[0018]优选地，在使用中，与系统相关联的球形体积的直径(DSV)从系统的几何中心偏移，以允许更容易地对头部和四肢两者成像。
[0019]在一些实施例中，梯度线圈组件的截头圆锥形部分的高效率(即，高转换速率和梯度强度)提供了更高的最大扫描速度(即，快速成像)。
[0020]在一些实施方式中，系统的梯度体包括在第一端和第二端之间沿着孔的长度延伸的一个(或单个)截头圆锥形部分。
[0021]优选地，所述梯度体包括围绕孔布置的至少一个圆柱形部分。优选地，圆柱形部分邻接截头圆锥形部分。替代地或附加地，具有直径的第一圆柱形部分邻接具有直径的第二圆柱形部分，其中第一圆柱形部分的直径大于第二圆柱形部分的直径。优选地，多个截头圆锥形部分和/或圆柱形部分限定了阶梯状直径孔。
[0022]在一些实施例中，梯度线圈组件包括具有至少一个基本截头圆锥形部分的初级线圈结构。
[0023]梯度线圈组件还可包括具有至少一个基本截头圆锥形部分的屏蔽层结构。
[0024]优选地，梯度体位于磁体的室内。
[0025]优选地，初级线圈结构包括在DSV区域中生成三个正交线性初级梯度场的第一、第二和第三初级线圈分段。优选地，第一初级线圈分段包括产生沿着纵轴(z
‑
轴)的第一初级
梯度场的轴向线圈。优选地，第二和第三初级线圈分段各自包括相对于彼此旋转90度的横向线圈，从而生成彼此正交并且与第一初级梯度场正交的第二和第三初级梯度场。优选地，第二初级线圈分段位于第一和第三初级线圈分段之间。
[0026]优选地，屏蔽层结构包括第一、第二和第三屏蔽线圈分段。优选地，屏蔽层结构的每个线圈分段被布置成生成与由初级线圈结构的对应分段生成的梯度场相反的正交梯度场，从而主动屏蔽初级梯度场并且减少磁体中和DSV中的涡流。优选地，屏蔽层结构围绕初级线圈结构设置，并且基本上沿着孔的整个轴向长度延伸。优选地，每个屏蔽线圈分段的直径大于初级线圈分段中的任何一个的直径。屏蔽层结构和相关线圈用于将环境与磁线圈产生的磁场屏蔽开。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适于在MRI系统中使用的梯度线圈系统，该梯度线圈系统包括：梯度体，具有延伸穿过所述梯度体的孔和围绕所述孔布置的至少一个截头圆锥形部分，其中所述孔的第一端的直径大于所述孔的第二端的直径；以及梯度线圈组件，围绕所述孔被布置，所述梯度线圈组件具有与所述梯度体的所述至少一个截头圆锥形部分基本上一致的至少一个截头圆锥形部分，所述梯度线圈组件在球形体积的直径(DSV)中生成用于医学成像的梯度场。2.根据权利要求1所述的梯度线圈系统，其中所述梯度体包括围绕所述孔被布置的一个或多个圆柱形部分，其中所述一个或多个圆柱形部分中的至少一个邻接所述至少一个截头圆锥形部分中的一个或多个。3.根据权利要求2所述的梯度线圈系统，其中具有一直径的第一圆柱形部分邻接具有一直径的第二圆柱形部分，其中所述第一圆柱形部分的所述直径大于所述第二圆柱形部分的所述直径。4.根据权利要求1所述的梯度线圈系统，其中所述梯度体包括限定阶梯状直径孔的多个截头圆锥形部分和/或多个圆柱形部分。5.根据前述权利要求中的任一项所述的梯度线圈系统，其中所述梯度线圈组件包括具有至少一个基本截头圆锥形部分的初级线圈结构。6.根据权利要求5所述的梯度线圈系统，其中所述梯度线圈组件还包括屏蔽层结构，所述屏蔽层结构具有与所述初级线圈结构的所述至少一个截头圆锥形部分对应的至少一个基本截头圆锥形部分。7.根据权利要求6所述的梯度线圈系统，其中，所述初级线圈结构包括在所述DSV区域中生成三个正交线性初级梯度场的第一、第二和第三初级线圈分段，其中，所述第一初级线圈分段生成沿z轴的梯度场，所述第二初级线圈分段生成沿x轴的梯度场，并且所述第三初级线圈分段生成沿y轴的梯度场。8.根据权利要求7所述的梯度线圈系统，其中，所述第一初级线圈分段包括轴向线圈，所述轴向线圈生成沿着对应于所述z轴的纵轴的第一初级梯度场，并且其中，所述第二和第三初级线圈分段各自包括相对于彼此旋转90度的横向线圈，从而生成彼此正交并且与所述第一初级梯度场正交的第二和第三初级梯度场。9.根据权利要求6
‑
8中的任一项所述的梯度线圈系统，其中所述屏蔽层结构包括第一、第二和第三屏蔽线圈分段，并且其中所述屏蔽层结构的所述线圈分段中的每一者被布置成生成与由所述初级线圈结构的对应分段生成的所述梯度场相反的正交梯度场，从而主动屏蔽所述初级梯度场并且减少磁体中和所述DSV中的涡流，其中所述第一屏蔽线圈分段生成沿着所述x轴的梯度场，所述第二初级线圈分段生成沿着所述y轴的梯度场，并且所述第三初级线圈分段生成沿着所述z轴的梯度场。10.根据权利要求6
‑
9中的任一项所述的梯度线圈系统，其中所述屏蔽层结构围绕所述初级线圈结构被提供并且基本上沿着所述孔的轴向长度延伸，并且其中所述屏蔽线圈分段中的每一者的直径大于所述初级线圈分段中的任何一者的直径。11.根据权利要求6
‑
10中的任一项所述的梯度线圈系统，其中所述屏蔽线圈分段是与所述对应的初级线圈分段的形状一致的截头圆锥形和/或圆柱形。12.根据权利要求6
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11中的任一项所述的梯度线圈系统，其中所述初级线圈结构的所
述线圈的极性与所述屏蔽层结构的所述相应线圈的极性相反。13.根据前述权利要求中的任一项所述的梯度线圈系统，其中，所述系统还包括一个或多个匀场袋和位于每个匀场袋中的匀场部分，由此，在使用中，所述匀场部分被动地匀场所述DSV以实现预定场(B0)均匀性水平。14.根据权利要求13所述的梯度线圈系统，其中所述匀场部分包括含铁或铁磁材料。15.根据权利要求13或14所述的梯度线圈系统，其中所述梯度线圈组件的每个初级线圈分段具有相关联的匀场袋和匀场部分，所述匀场部分具有与所述初级线圈分段的形状一致的形状。16.根据权利要求13
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15中的任一项所述的梯度线圈系统，其中所述匀场部分位于所述初级线圈结构和所述屏蔽层结构之间。17.根据权利要求13
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15中的任一项所述的梯度线圈系统，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：麦格尼提卡有限公司，
类型：发明
国别省市：