[發(fā)明專利]用于磁共振成像設(shè)備的螺旋梯度線圈

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210189810.7
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102967835B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·霍利斯;譚鳳順
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01R33/385
• 分類號: G01R33/385
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 柯廣華,劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及磁共振成像領(lǐng)域，具體地涉及一種用于磁共振成像設(shè)備的梯度線圈。

背景技術(shù)

磁共振成像(MRI，Magnetic resonance imaging)設(shè)備的梯度(gradient)線圈提供快速變化的線性場梯度。設(shè)計者一直追求用以在梯度線圈電源兼容性和成本這些約束下提高梯度線圈的效率并且同時試圖使掃描孔(bore)直徑和開口最大化而長度最小化的方法。

作用于梯度線圈的洛倫茲力可以激勵振動模態(tài)并導(dǎo)致顯著的聲學(xué)噪聲，這對患者來說是不舒服的，并且限制掃描儀的可操作性能。

根據(jù)法拉第定律，時變的磁場感應(yīng)出電場E，并且該電場繼而在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中感應(yīng)出電流。這可以導(dǎo)致周圍神經(jīng)刺激(PNS，peripheral nerve stimulation)以及會威脅生命的非常痛苦的心臟纖維顫動。

在現(xiàn)有技術(shù)中，某些梯度線圈幾何結(jié)構(gòu)可以改進(jìn)某些方面的性能或減小聲學(xué)噪聲，但這些幾何結(jié)構(gòu)通常更加難以制造或損害其它方面的性能。

在美國專利US5,561,371中描述了一種折疊梯度線圈，其通過將返回時的線弧折疊在前面的線弧上面，能夠減小線圈的長度并改進(jìn)橫向梯度線圈的性能。但是，這樣的線圈制造起來是困難的，并且需要在主線圈各匝和屏蔽線圈各匝相對應(yīng)地具有多個接頭，并且可能導(dǎo)致可靠性問題。而且，將非常難以用中空的導(dǎo)體來構(gòu)造這種類型的線圈。

在美國專利US5,554,929中描述了一種月牙形梯度線圈，其非常緊湊且很安靜。但是這種線圈必須保證主線圈和屏蔽線圈中具有相同的匝數(shù)，從而使得這種線圈不可避免地被過度屏蔽，從而導(dǎo)致與磁體之間有害的相互作用。

在Blaine A.Chronik、Andrew Alejski和Brian K.Rutt的“Design and Fabrication of a Three-Axis Edge ROU Head and Neck Gradient Coil”，MRM，44：955-963(2000)中描述了一種不對稱梯度線圈。不對稱的幾何結(jié)構(gòu)可以使得成像區(qū)更接近梯度線圈的一端，但是缺乏對稱性會導(dǎo)致包括不必要的電磁耦合和作用于線圈的扭矩在內(nèi)的許多挑戰(zhàn)。

在另一美國專利US6921042B1中描述了一種雙螺旋磁體以及產(chǎn)生多極場的可能性。同心傾斜的雙螺旋磁體通過在芯上纏繞完全傾斜的導(dǎo)線而獲得。另一美國專利US788904B2描述了利用變化的導(dǎo)線寬度來實(shí)施上述雙螺旋磁體的具體實(shí)施方式。然而，雖然利用這樣的配置來制造四極場是可能的，但是這樣在單個芯上的完全纏繞導(dǎo)致具有較長的長度和較高的阻抗的幾何結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，需要一種新的梯度線圈幾何結(jié)構(gòu)，其可以改進(jìn)梯度線圈的性能，允許掃描孔(bore)的增大的直徑和/或開口。減小聲學(xué)噪聲并減小導(dǎo)致PNS的傾向性，而并不增加制造成本、妨礙空心導(dǎo)線的使用或損害其它方面的性能。

為了解決上述問題中的一個或多個，本發(fā)明提供一種梯度線圈，其包括：

由第一多匝導(dǎo)線組成的第一層線圈，所述第一多匝導(dǎo)線以基本平行的軌跡從圓柱形基板的上周緣和下周緣中的一個以第一螺旋方向沿著所述圓柱形基板的內(nèi)側(cè)壁螺旋地行進(jìn)到上周緣和下周緣中的另一個并穿過所述基板從所穿出的位置以第二螺旋方向沿著所述圓柱形基板的外側(cè)壁螺旋地行進(jìn)到所述上周緣和下周緣中的所述一個，從而使得所述第一多匝導(dǎo)線中的每匝導(dǎo)線均圍繞所述圓柱形基板的側(cè)壁環(huán)繞一周并且均包括沿著所述內(nèi)側(cè)壁盤繞的第一部分和沿著所述外側(cè)壁盤繞的第二部分；以及

由第二多匝導(dǎo)線組成的第二層線圈，所述第二多匝導(dǎo)線以基本平行的軌跡從圓柱形基板的上周緣和下周緣中的一個以第二螺旋方向沿著所述圓柱形基板的內(nèi)側(cè)壁螺旋地行進(jìn)到上周緣和下周緣中的另一個并穿過所述基板從所穿出的位置以第一螺旋方向沿著所述圓柱形基板的外側(cè)壁螺旋地行進(jìn)到所述上周緣和下周緣中的所述一個，從而使得所述第二多匝導(dǎo)線中的每匝導(dǎo)線均圍繞所述圓柱形基板的側(cè)壁環(huán)繞一周并且均包括沿著所述內(nèi)側(cè)壁盤繞的第一部分和沿著所述外側(cè)壁盤繞的第二部分，

其中，所述第一多匝導(dǎo)線和所述第二多匝導(dǎo)線中每匝導(dǎo)線的第一部分所對應(yīng)的方位角大于第二部分所對應(yīng)的方位角。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一多匝導(dǎo)線和所述第二多匝導(dǎo)線中每匝導(dǎo)線的第一部分組成所述梯度線圈的主線圈，并且所述第一多匝導(dǎo)線和所述第二多匝導(dǎo)線中每匝導(dǎo)線的第二部分組成所述梯度線圈的屏蔽線圈。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一螺旋方向和第二螺旋方向相反。