用于磁共振成像设备的螺旋梯度线圈制造技术

本发明专利技术公开了一种梯度线圈，其包括由第一层线圈，第一层线圈的多匝导线从圆柱形基板的一周缘以第一螺旋方向沿着基板的内侧壁螺旋地行进到另一周缘并穿过基板继续从所穿出的位置以第二螺旋方向沿着基板的外侧壁螺旋地行进到所述一周缘，从而使得第一层线圈的每匝导线均围绕基板的侧壁环绕一周并包括沿着内侧壁盘绕的第一部分和沿着外侧壁盘绕的第二部分；以及第二层线圈，第二层线圈的每匝导线均围绕圆柱形基板的侧壁环绕一周并包括沿着内侧壁以第二螺旋方向盘绕的第一部分和沿着外侧壁以第一螺旋方向盘绕的第二部分，其中，第一层线圈和第二层线圈的每匝导线的第一部分所对应的方位角大于第二部分所对应的方位角。

【技术实现步骤摘要】
用于磁共振成像设备的螺旋梯度线圈
本专利技术总体上涉及磁共振成像领域，具体地涉及一种用于磁共振成像设备的梯度线圈。
技术介绍
磁共振成像(MRI，Magneticresonanceimaging)设备的梯度(gradient)线圈提供快速变化的线性场梯度。设计者一直追求用以在梯度线圈电源兼容性和成本这些约束下提高梯度线圈的效率并且同时试图使扫描孔(bore)直径和开口最大化而长度最小化的方法。作用于梯度线圈的洛伦兹力可以激励振动模态并导致显著的声学噪声，这对患者来说是不舒服的，并且限制扫描仪的可操作性能。根据法拉第定律，时变的磁场感应出电场E，并且该电场继而在导电结构中感应出电流。这可以导致周围神经刺激(PNS，peripheralnervestimulation)以及会威胁生命的非常痛苦的心脏纤维颤动。在现有技术中，某些梯度线圈几何结构可以改进某些方面的性能或减小声学噪声，但这些几何结构通常更加难以制造或损害其它方面的性能。在美国专利US5,561,371中描述了一种折叠梯度线圈，其通过将返回时的线弧折叠在前面的线弧上面，能够减小线圈的长度并改进横向梯度线圈的性能。但是，这样的线圈制造起来是困难的，并且需要在主线圈各匝和屏蔽线圈各匝相对应地具有多个接头，并且可能导致可靠性问题。而且，将非常难以用中空的导体来构造这种类型的线圈。在美国专利US5,554,929中描述了一种月牙形梯度线圈，其非常紧凑且很安静。但是这种线圈必须保证主线圈和屏蔽线圈中具有相同的匝数，从而使得这种线圈不可避免地被过度屏蔽，从而导致与磁体之间有害的相互作用。在BlaineA.Chronik、AndrewAlejski和BrianK.Rutt的“DesignandFabricationofaThree-AxisEdgeROUHeadandNeckGradientCoil”，MRM，44：955-963(2000)中描述了一种不对称梯度线圈。不对称的几何结构可以使得成像区更接近梯度线圈的一端，但是缺乏对称性会导致包括不必要的电磁耦合和作用于线圈的扭矩在内的许多挑战。在另一美国专利US6921042B1中描述了一种双螺旋磁体以及产生多极场的可能性。同心倾斜的双螺旋磁体通过在芯上缠绕完全倾斜的导线而获得。另一美国专利US788904B2描述了利用变化的导线宽度来实施上述双螺旋磁体的具体实施方式。然而，虽然利用这样的配置来制造四极场是可能的，但是这样在单个芯上的完全缠绕导致具有较长的长度和较高的阻抗的几何结构。
技术实现思路
因此，需要一种新的梯度线圈几何结构，其可以改进梯度线圈的性能，允许扫描孔(bore)的增大的直径和/或开口。减小声学噪声并减小导致PNS的倾向性，而并不增加制造成本、妨碍空心导线的使用或损害其它方面的性能。为了解决上述问题中的一个或多个，本专利技术提供一种梯度线圈，其包括：由第一多匝导线组成的第一层线圈，所述第一多匝导线以基本平行的轨迹从圆柱形基板的上周缘和下周缘中的一个以第一螺旋方向沿着所述圆柱形基板的内侧壁螺旋地行进到上周缘和下周缘中的另一个并穿过所述基板从所穿出的位置以第二螺旋方向沿着所述圆柱形基板的外侧壁螺旋地行进到所述上周缘和下周缘中的所述一个，从而使得所述第一多匝导线中的每匝导线均围绕所述圆柱形基板的侧壁环绕一周并且均包括沿着所述内侧壁盘绕的第一部分和沿着所述外侧壁盘绕的第二部分；以及由第二多匝导线组成的第二层线圈，所述第二多匝导线以基本平行的轨迹从圆柱形基板的上周缘和下周缘中的一个以第二螺旋方向沿着所述圆柱形基板的内侧壁螺旋地行进到上周缘和下周缘中的另一个并穿过所述基板从所穿出的位置以第一螺旋方向沿着所述圆柱形基板的外侧壁螺旋地行进到所述上周缘和下周缘中的所述一个，从而使得所述第二多匝导线中的每匝导线均围绕所述圆柱形基板的侧壁环绕一周并且均包括沿着所述内侧壁盘绕的第一部分和沿着所述外侧壁盘绕的第二部分，其中，所述第一多匝导线和所述第二多匝导线中每匝导线的第一部分所对应的方位角大于第二部分所对应的方位角。根据本专利技术的一个实施例，所述第一多匝导线和所述第二多匝导线中每匝导线的第一部分组成所述梯度线圈的主线圈，并且所述第一多匝导线和所述第二多匝导线中每匝导线的第二部分组成所述梯度线圈的屏蔽线圈。根据本专利技术的一个实施例，所述第一螺旋方向和第二螺旋方向相反。根据本专利技术的一个实施例，所述第一螺旋方向为左旋方向，而第二螺旋方向为右旋方向。根据本专利技术的一个实施例，所述第一螺旋方向为右旋方向，而第二螺旋方向为左旋方向。根据本专利技术的一个实施例，所述第一多匝导线和所述第二多匝导线中每匝导线的第二部分穿过基板连接到下一匝导线的第一部分。根据本专利技术的一个实施例，所述第一层线圈的电流方向与所述第二层线圈的电流方向相同。根据本专利技术的一个实施例，所述第一层线圈的电流方向和所述第二层线圈的电流方向均为逆时针方向。根据本专利技术的一个实施例，所述第一层线圈的电流方向和所述第二层线圈的电流方向均为顺时针方向。根据本专利技术的一个实施例，所述第一多匝导线中各匝导线的第一部分与所述第二多匝导线中各匝导线的第一部分在所述基板的内侧壁上相互交叉成网状，并且所述第一多匝导线中各匝导线的第二部分与所述第二多匝导线中各匝导线的第二部分在所述基板的外侧壁上相互交叉成网状。根据本专利技术的一个实施例，所述第一层线圈和所述第二层线圈被配置为使得所述主线圈和所述屏蔽线圈在所述基板的轴向上的电流分量基本为零。根据本专利技术的一个实施例，所述第一层线圈和所述第二层线圈被配置为使得所述主线圈和所述屏蔽线圈在所述基板的侧壁的圆周方向上的电流分量使泄露场最小化。根据本专利技术的一个实施例，所述梯度线圈是X梯度线圈。根据本专利技术的一个实施例，所述梯度线圈是Y梯度线圈。根据本专利技术的一个实施例，所述梯度线圈是Z梯度线圈。根据本专利技术的一个实施例，所述梯度线圈还包括中性垫片，所述垫片与第一或第二层线圈在同一平面内，并且被插入平行于第一或第二层线圈的导线的螺旋形轨迹中。根据本专利技术的一个实施例，用于中性垫片的插槽在主线圈和屏蔽线圈之间延伸。根据本专利技术的一个实施例，低阶中性垫片位于梯度线圈的末端。根据本专利技术的一个实施例，所述梯度线圈与传统的Golay绕组或Crescent线圈相结合地使用。根据本专利技术的一个实施例，在第一和第二层线圈之间横跨有导线，或者在第一和第二层线圈之间形成有电连接。根据本专利技术的一个实施例，在基板的端部中切割有插槽，以使得梯度线圈的某些导线无法到达端部。根据本专利技术的一个实施例，在基板的端部中形成有开孔，以容纳患者的肩部。根据本专利技术的一个实施例，选择梯度线圈的一些导线，以使得这些导线能够被切换或改变极性以改变视场的尺寸、形状或位置。根据本专利技术的一个实施例，选择梯度线圈的一些导线以使得这些导线能够被并行驱动。根据本专利技术的一个实施例，基板被细分，以使得多个梯度线圈沿着基板的长度方向被串联地布置。根据本专利技术的一个实施例，梯度线圈的导线是单根导体、多根导体、中空导体或由金属板经机械加工而成。根据本专利技术的一个实施例，梯度线圈的导线由导电材料制造而成。根据本专利技术的一个实施例，所述导电材料包括铜、铝或者包括铜或铝的合金。根据本专利技术的一个实施例，梯度线圈的导线由高温或低温超导材料缠绕而成。根据本专利技术的一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度线圈，包括：由第一多匝导线组成的第一层线圈，所述第一多匝导线以基本平行的轨迹从圆柱形基板的上周缘和下周缘中的一个以第一螺旋方向沿着所述圆柱形基板的内侧壁螺旋地行进到上周缘和下周缘中的另一个并穿过所述基板从所穿出的位置以第二螺旋方向沿着所述圆柱形基板的外侧壁螺旋地行进到所述上周缘和下周缘中的所述一个，从而使得所述第一多匝导线中的每匝导线均围绕所述圆柱形基板的侧壁环绕一周并且均包括沿着所述内侧壁盘绕的第一部分和沿着所述外侧壁盘绕的第二部分；以及由第二多匝导线组成的第二层线圈，所述第二多匝导线以基本平行的轨迹从圆柱形基板的上周缘和下周缘中的一个以第二螺旋方向沿着所述圆柱形基板的内侧壁螺旋地行进到上周缘和下周缘中的另一个并穿过所述基板从所穿出的位置以第一螺旋方向沿着所述圆柱形基板的外侧壁螺旋地行进到所述上周缘和下周缘中的所述一个，从而使得所述第二多匝导线中的每匝导线均围绕所述圆柱形基板的侧壁环绕一周并且均包括沿着所述内侧壁盘绕的第一部分和沿着所述外侧壁盘绕的第二部分。

【技术特征摘要】
2011.08.31 CN 201110289173.61.一种梯度线圈，包括：由第一多匝导线组成的第一层线圈，所述第一多匝导线以基本平行的轨迹从圆柱形基板的上周缘和下周缘中的一个以第一螺旋方向沿着所述圆柱形基板的内侧壁螺旋地行进到上周缘和下周缘中的另一个并穿过所述基板从所穿出的位置以第二螺旋方向沿着所述圆柱形基板的外侧壁螺旋地行进到所述上周缘和下周缘中的所述一个，从而使得所述第一多匝导线中的每匝导线均围绕所述圆柱形基板的侧壁环绕一周并且均包括沿着所述内侧壁盘绕的第一部分和沿着所述外侧壁盘绕的第二部分；以及由第二多匝导线组成的第二层线圈，所述第二多匝导线以基本平行的轨迹从圆柱形基板的上周缘和下周缘中的一个以第二螺旋方向沿着所述圆柱形基板的内侧壁螺旋地行进到上周缘和下周缘中的另一个并穿过所述基板从所穿出的位置以第一螺旋方向沿着所述圆柱形基板的外侧壁螺旋地行进到所述上周缘和下周缘中的所述一个，从而使得所述第二多匝导线中的每匝导线均围绕所述圆柱形基板的侧壁环绕一周并且均包括沿着所述内侧壁盘绕的第一部分和沿着所述外侧壁盘绕的第二部分，其中，所述第一多匝导线和所述第二多匝导线中每匝导线的第一部分组成所述梯度线圈的主线圈，并且所述第一多匝导线和所述第二多匝导线中每匝导线的第二部分组成所述梯度线圈的屏蔽线圈。2.如权利要求1所述的梯度线圈，其中，所述第一螺旋方向和第二螺旋方向相反。3.如权利要求2所述的梯度线圈，其中，所述第一螺旋方向为左旋方向，而第二螺旋方向为右旋方向。4.如权利要求2所述的梯度线圈，其中，所述第一螺旋方向为右旋方向，而第二螺旋方向为左旋方向。5.如权利要求1所述的梯度线圈，其中，所述第一多匝导线和所述第二多匝导线中每匝导线的第二部分穿过基板连接到下一匝导线的第一部分。6.如权利要求1所述的梯度线圈，其中，所述第一层线圈的电流方向与所述第二层线圈的电流方向相同。7.如权利要求6所述的梯度线圈，其中，所述第一层线圈的电流方向和所述第二层线圈的电流方向均为逆时针方向。8.如权利要求6所述的梯度线圈，其中，所述第一层线圈的电流方向和所述第二层线圈的电流方向均为顺时针方向。9.如权利要求1所述的梯度线圈，其中，所述第一多匝导线中各匝导线的第一部分与所述第二多匝导线中各匝导线的第一部分在所述基板的内侧壁上相互交叉成网状，并且所述第一多匝导线中各匝导线的第二部分与所述第二多匝导线中各匝导线的第二部分在所述基板的外侧壁上相互交叉成网状。10.如权利要求1所述的梯度线圈，其中，所述第一层线圈和所述第二层线圈被配置为使得所述主线圈和所述屏蔽线圈在所述基板的轴向上的电流分量基本为零。11.如权利要求1所述的梯度线圈，其中，所述第一层线圈和所述第二层线圈被配置为通过调节所述主线圈和所述屏蔽线圈在所述基板的侧壁的圆周方向上的电流分量，使泄露场最小化。12.如权利要求1所述的梯度线圈，其中所述梯度线圈是X梯度线圈。13.如权利要求1所述的梯度线圈，其中所述梯度线圈是Y梯度线圈。14.如权利要求1所述的梯度线圈，其中所述梯度线圈是Z梯度线圈。15.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·霍利斯，谭凤顺，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
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