专利名称：用于磁共振成像的线圈结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于磁共振成像和波谱(MRIS)的磁性线圈结构。
背景技术：
磁共振成像和波谱学(MRIS)系统一般包括多个圆柱形同心线圈，它们设置在患者所处的区域周围。这些线圈包括用于提供较强的恒定磁场的最外部直流(DC)线圈、在DC线圈内同心排列的内部射频(RF)线圈布置以及设置在RF线圈和最外部DC线圈之间的梯度线圈组件。梯度线圈组件被排列成产生时变音频磁场，它会使患者的原子核的响应频率取决于磁场中它们的位置。产生较强恒定磁场的线圈通常是超导线圈。磁场中患者的存在会使主磁场扭曲，使其对于成像或波谱检测来说不够均匀。一种抵消这种效应的已知方法是通过提供称作垫片线圈的多匝电绕组并向这些绕组通入直流电流。典型的高性能MRIS系统包含8到12个垫片线圈，每个都被设置成特殊空间形式来校正不匀性。垫片线圈还可以用来校正超导磁体本身的固有不匀性。
在一般实践中，都会将垫片线圈结合在有源屏蔽的梯度线圈组件内，以精确计时的顺序将所述组件快速接通、断开从而产生MR图像。梯度序列包括从0到10KHz或10KHz以上的频率范围，这通常称作“音频频率”。
随着MRIS系统的发展，工作的磁场越来越高，例如达3T以上。其结果是，要求垫片线圈的场强成比例地增加，导致线圈的圈数越来越增加。常常必须使用几组多层绕组来获得所需的场强(参见图1)。这种布置的一个问题在于，这些绕组变成以相对较低的频率进行自共振，例如小于20KHz。在某些情况中，这种共振可能会耦合到邻近的梯度线圈及其放大器，使它们变得不稳定。这会破坏梯度序列的精确计时，从而最终劣化MRIS系统的性能。
这种布置的另一个问题在于，改变梯度线圈内的电流可能会导致垫片线圈内的电压增大到足以破坏相邻层中的垫片线圈之间的绝缘，从而导致整个线圈发生故障。
自共振意味着电流在由内部电容耦合的线圈的绕组的子区中流动。即使线圈在整体上没有足够的对称度来与梯度线圈相互作用，也会引起这种电流。此外，即使线圈本身是开路的，也能引起这种电流。
本发明着眼于克服或减轻该问题的技术。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种电线圈，它被缠绕成有多个层，每层都有众多匝，其中绝缘材料置于每个层的众多匝之间。绝缘材料减少了众圈之间的电容，而这具有增加线圈的自共振频率的效果。因此，就MRIS中所使用的垫片线圈而言，可以将该线圈的自共振频率提升到超出与梯度线圈相关的放大器的带宽。其结果是具有降低自共振问题的效果。它还改善了层与层之间的绝缘，降低了相邻垫片线圈层之间绝缘破坏的可能性。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电线圈，它包括多个层，每个层都有n匝，其中线圈被缠绕成包括两个或多个部分，每个部分都具有包含小于n匝的层。通过以这种方法按部分来形成线圈，降低了匝间电压，在垫片线圈的情况下，具有增加自共振频率和进一步降低相邻垫片线圈层之间绝缘破坏的可能性的效果。如果这种线圈被赋予本发明第一方面的绝缘特征，还可以进一步提高自共振频率。
现在将以举例的方式并具体参考附图来描述本发明。
附图中图1是表示MRIS中使用的垫片线圈典型布置的示意图。
图2A是穿过这种垫片线圈的单个块的剖面图。
图2B是示出根据本发明的一个实施例的剖面图。
图2C是示出根据本发明的另一个实施例的剖面图。
具体实施例方式
图1示意性地示出垫片线圈如何被特别排列成MRIS系统中使用的组或块的。如上所述，电流可能会在由内部电容耦合的这种线圈的绕组的子区中流动，这在表示出匝间连接的附图2A中示出。该图示出三个层10、11、12，匝数各以15表示。所述匝间连接具有产生所谓自共振的效应，这会影响MRIS系统的性能。
图2B示出用于降低或减轻自共振效应的本发明的第一实施例。在该第一实施例中，示出绕组的三个层10、11和12，各有匝数15。线圈是以这种方式形成的，即，每一匝层都通过绝缘材料层16与下一层分开。绝缘材料层可以是例如0.2mm厚的玻璃布。层16的存在所产生的效果是增加了线圈的自共振频率。
作为实例，绕组的多层组具有5个层而每个层有27匝，共得135匝。为使电阻最小，绕组通常由矩形截面的漆包线制成，并非常紧密地包装，如图2所示。
对于这种实例，0.2mm厚的玻璃布层将自共振频率从14.75KHz增加到23.0KHz，使其在梯度线圈的放大器的一般带宽之外。
附图2C示出本发明的第二实施例。如图2A所示有5层且每层27匝的绕组可以最多具有在相邻层中物理邻近的圈之间串联的54匝。这意味着，在线圈内可以聚集相当大的内部电压而这导致较高的电容存储能和绝缘遭破坏可能性。
通过构建如附图2C所示的线圈可以降低这种效应。图2C中所示的原理是将线圈分成多个部(20、21)，从而例如，对于上述的特定线圈，一个部分在5层中有13圈而另一个部分在5层中有14圈。这意味着，前面所讲的内部电压被显著降低，其结果是自共振频率增加而绝缘破坏可能性减小。可以将线圈分成所需要的部分数以便提供自共振频率的适当增加。有利地，按分成部分的形式来形成线圈的技术可以和如图2C所示的在层间使用绝缘材料的技术结合在一起使用。对于以上给出的线圈实例，可以将自共振频率增加到46KHz。可以理解，可以通过将线圈再分成比图2C所示更多的部分来实现共振频率的进一步增加。
以上描述了与轴向垫片线圈相关的用于增加自共振频率的技术。可以理解，它们可等效地应用到其它线圈类型中，诸如横向垫片线圈。
权利要求
1.一种电线圈，被缠绕成多个层，每个层都有众多匝，其特征在于，绝缘材料置于所述每个层的众多匝之间。
2.如权利要求1所述的电线圈，其特征在于，所述绝缘材料是玻璃布。
3.一种电线圈，它包括多个层，每个层都有n匝，其特征在于，所述线圈被缠绕成包括两个或多个部分，每个部分都有包含小于n匝的层。
4.如权利要求3所述的电线圈，其特征在于，绝缘材料置于每个层的众匝之间。
5.如权利要求1或权利要求4所述的电线圈，其特征在于，所述线圈是用于MRIS装置的垫片线圈。
全文摘要
一种电线圈，特别是用于磁共振成像波谱中的垫片线圈，被缠绕从而有多个层且每个层都有多个圈。绝缘材料置于每个层的圈之间。这降低了圈间的电容并增加了线圈的自共振频率。
文档编号A61B5/055GK1536588SQ200410032408
公开日2004年10月13日 申请日期2004年4月2日 优先权日2003年4月3日
发明者F·T·D·高尔笛亚, F T D 高尔笛亚 申请人:特斯拉工程有限公司