橫向折疊的梯度線圈制造技術

本文公開了一種橫向折疊的梯度線圈，其包括：一對梯度線圈單元，其布置成以便封閉梯度軸線，每個梯度線圈單元包括：梯度線圈基板，其具有主要線圈區段、屏蔽線圈區段、第一返回路徑區段和第二返回路徑區段，該主要線圈區段布置在梯度軸線與屏蔽線圈區段之間，該主要線圈區段構造成在傳導電流時在梯度軸線處產生磁場梯度；該第一返回路徑區段可折疊地連接在主要線圈區段與屏蔽線圈區段之間，該第二返回路徑區段可折疊地連接在屏蔽線圈區段與主要線圈區段之間，使得該梯度線圈基板形成圓柱形表面，該圓柱形表面具有與梯度軸線大致對齊的縱向軸線；以及多個大致平行的傳導路徑，其在橫向于梯度軸線的方向上跨過圓柱形表面布置。

【技術實現步驟摘要】

本文所公開的主題涉及磁共振成像系統，更具體地涉及用于在這種系統中產生大 致線性的橫向磁場的橫向折疊梯度線圈(gradientcoil)。
技術介紹
磁共振成像系統可包括一個或多個磁場梯度線圈，其構造成在激勵時產生預定的 磁場。在現有技術中已知提供主動屏蔽的橫向線圈裝置10，諸如示于圖1的簡化示意圖中。 線圈裝置10包括外部線圈區段11和布置在外部線圈區段11內的內部線圈區段21。外部 線圈區段11和內部線圈區段21均為大致圓柱形表面。外部線圈區段11和內部線圈區段 21示出為在縱向軸線19上同心定位，該縱向軸線19通常稱作梯度軸線并且通常在相關技 術中規定為笛卡爾坐標系的z軸。線圈裝置10通常包括多個梯度線圈，用于當由電流供能 時在成像體積20中產生所希望的主要磁場。在所示實例中，內部線圈區段21包括在此示出為布置在x_y平面左側的第一內部 梯度線圈23和在此示出為布置在x-y平面右側的第二內部梯度線圈25。每個內部梯度線 圈23和25大致跨過內部線圈區段21的圓周的一半延伸，在此示出為位于y_z平面上方。 在典型構造中，內部線圈區段21包括布置在內部線圈區段21的下表面上(S卩，在y-z平面 下方)的第三內部梯度線圈和第四內部梯度線圈(為了清楚地說明而未示出)。四個內部 梯度線圈中的每個包括折疊環路電流路徑(為了清楚地說明而未示出)，其構造成使得當 供能時每個折疊環路電流路徑在成像體積20中生成相應的磁場梯度分量。外部線圈區段11包括布置在第一內部梯度線圈23徑向外部的第一外部梯度線圈 13和布置在第二內部梯度線圈25徑向外部的第二外部梯度線圈15。每個外部梯度線圈13 和15大致跨過外部線圈區段11的圓周的一半延伸，以便抵消或屏蔽由內部梯度線圈23和 25生成的主要磁場的原本可能徑向延伸超過外部線圈區段11的部分。這種屏蔽通過由設 于每個外部梯度線圈23和25上的折疊環路電流路徑(為了清楚說明而未示出)生成的相 對磁場分量來實現。在每個外部折疊環路電流路徑中的電流與相鄰內部折疊環路電流路徑 中的電流流動相反地流動。外部線圈區段11還包括在位于y_z平面下方的外部線圈區段 11上并布置在相應的第三內部梯度線圈23和第四內部梯度線圈25徑向外部的第三外部梯 度線圈和第四外部梯度線圈(未示出)。電流返回路徑(未示出)提供成用于在外部梯度 線圈13和內部梯度線圈23中流動的電流的傳輸或連續性，以在線圈區段的表面上產生閉 合線圈圖案(pattern)。美國專禾lj No. 5，349，381 "Double type coil for generating slantmagnetic field for MRI”例如公開了一種梯度線圈，其包括形成在具有共同軸線的雙半圓柱形表面 上的螺旋形電流路徑圖案。電流路徑串聯以形成單個電流路徑，所公開的設計在主要表面 與屏蔽表面之間提供折疊返回電流路徑。美國專利No. 5，512，828 “Actively shielded transversegradient coil for nuclear magnetic resonance tomography apparatus，，公 開了一種主動屏蔽的橫向梯度線圈布置，其具有在主要線圈(primary coil)與次級線圈之間的電流路徑的縱向折疊。然而，盡管電流折疊可提高線圈效率并改進屏蔽，但是也可能會增加制造復雜性。 此外，折疊構造限制從梯度線圈的端部到主要表面與屏蔽表面之間的空間的物理接近。意 圖改進這些缺點的一種構造公開在美國專利No. 5,886,548 "Crescent gradient coils” 中，其中，電流導體卷繞成新月形布置。新月形軸向對齊的線圈也可結合高雷(Golay)型線 圈使用。然而，這種橫向纏繞的線圈可能不能滿足成像應用所規定的某些梯度線性、均勻性 或漏磁場要求。需要的是一種分布電流橫向梯度線圈設計，其產生線性橫向梯度磁場并克服現有 技術的缺點。
技術實現思路
在本專利技術的一個方面中，公開一種梯度線圈，其包括第一梯度線圈單元和第二梯 度線圈單元，它們布置成以便在它們之間封閉梯度軸線，每個梯度線圈單元包括梯度線圈 基板，其具有主要線圈區段、屏蔽線圈區段、第一返回路徑區段以及第二返回路徑區段，該 主要線圈區段布置在梯度軸線與屏蔽線圈區段之間，主要線圈區段構造成當傳導電流時在 梯度軸線處產生磁場梯度；該第一返回路徑區段可折疊地連接在主要線圈區段與屏蔽線圈 區段之間，該第二返回路徑區段可折疊地連接在屏蔽線圈區段與主要線圈區段之間，使得 梯度線圈基板形成圓柱形表面，該圓柱形表面具有與梯度軸線大致對齊的縱向軸線；以及 多個大致平行的傳導路徑，其在橫向于梯度軸線的方向上跨過圓柱形表面布置。在本專利技術的另一方面中，公開了一種磁共振成像系統，其包括主磁體，其封閉成 像體積；RF線圈，其布置在主磁體內；以及梯度線圈組件，其布置在RF線圈內，該梯度線圈 組件具有一對梯度線圈基板，每個梯度線圈基板包括主要線圈區段，其構造成在梯度軸線 處產生磁場梯度；屏蔽線圈區段，其與主要線圈區段可折疊地連接，該屏蔽線圈區段還布置 在主要線圈區段與主磁體之間；以及多個大致平行的傳導路徑，其在橫向于梯度軸線的方 向上跨過梯度線圈基板布置；以及梯度放大器，其用于向梯度線圈組件供能。在本專利技術的又一方面中，用于制作產生磁場梯度的梯度線圈的方法包括獲得磁 場梯度的線性、均勻性和漏磁要求中的至少一個；選擇二維級數函數用于確定將實施于具 有主要線圈區段和屏蔽線圈區段的梯度線圈基板上的電流圖案；選擇表面流函數系數； 創建具有格式F = E i E jAijU.Vj的表面流函數；計算每個流函數系數主要線圈區段 和屏蔽線圈區段的影響；驗證每個流函數系數&彳滿足至少一個線性、均勻性和漏磁要求； 將流函數離散成主要傳導路徑圖案和屏蔽傳導路徑圖案；以及根據主要傳導路徑圖案和屏 蔽傳導路徑圖案在梯度線圈基板上形成主要傳導路徑和屏蔽傳導路徑。通過閱讀下文的附圖和詳細描述，根據本公開實施例的其它裝置和/或方法對于 本領域技術人員將顯而易見。預期所有這些額外的裝置和方法在本專利技術的范圍內并且受到 所附權利要求書保護。附圖說明圖1是根據現有技術的包括外部線圈區段和內部線圈區段的線圈裝置的簡化說 明；圖2是根據本專利技術方面的包括梯度線圈的磁共振單元的簡化表示；圖3是圖2的梯度線圈的橫向截面圖解說明；圖4是圖3的梯度線圈的縱向截面圖解說明；圖5是橫向折疊梯度線圈的簡化等距圖解說明，該橫向折疊梯度線圈包括圍繞梯 度軸線布置的上部梯度線圈單元和下部梯度線圈單元；圖6是圖5的上部梯度線圈單元的象限部分的簡化等距圖解說明，該上部梯度線 圈單元包括由橫向返回路徑區段連接到屏蔽線圈區段的主要線圈區段；圖7是圖6的主要線圈區段的簡化圖解視圖，其示出在梯度基板上的主要線圈傳 導路徑和橫向傳導路徑。圖8是圖6的屏蔽線圈區段的簡化圖解視圖，其示出在梯度基板上的屏蔽線圈傳 導路徑；圖9是處于非折疊狀態的圖6的上部梯度線圈單元的簡化圖解說明，其示出在梯 度線圈基板上的主要線圈傳導路徑、屏蔽線圈傳導路徑和橫向傳導路徑；以及圖10是說明根據本專利技術方面的用于得到橫向折疊梯度線圈的圖9的主要本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種梯度線圈（５０），其包括：第一梯度線圈單元（５２）和第二梯度線圈單元（５４），它們布置成以便在它們之間封閉梯度軸線（５６），所述梯度線圈單元（５４）各包括：梯度線圈基板（７０），其具有主要線圈區段（７２）、屏蔽線圈區段（７４）、第一返回路徑區段（７６）和第二返回路徑區段（７８），所述主要線圈區段（７２）布置在所述梯度軸線（５６）與所述屏蔽線圈區段（７２）之間，所述主要線圈區段（７２）構造成在傳導電流時在所述梯度軸線（５６）處產生磁場梯度；所述第一返回路徑區段（７６）可折疊地連接在所述主要線圈區段（７２）與所述屏蔽線圈區段（７４）之間，所述第二返回路徑區段（７８）可折疊地連接在所述屏蔽線圈區段（７４）與所述主要線圈區段（７２）之間，使得所述梯度線圈基板（７０）形成圓柱形表面（８０），所述圓柱形表面（８０）具有與所述梯度軸線（５６）大致對齊的縱向軸線（６０）；以及多個大致平行的橫向傳導路徑（８６），其在橫向于所述梯度軸線（５６）的方向上跨過所述圓柱形表面（８０）布置。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：BC阿姆，B阿克塞爾，KA萬格林，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]