专利名称：减少mri图像内伪影的梯度线圈和梯度线圈的制造方法
技术领域：
本发明一般涉及磁共振成像(MRI)系统，尤其涉及减少MRI图像 内伪影的梯度线围和梯度线闺的制造方法。
背景技术：
磁共振成像(MRI)是一种能够在不采用X线或其它离子化射线的 情况下形成人体内部图像的医疗成像模式.MRI采用强大的磁体形成 均匀、静态的强磁场(即，"主磁场").当人体或部分人体放置到主磁 场内时，与组织液内氢核相关的核自旋变得极化.这意味着与这些自 旋相关的磁力距变得优选沿主磁场方向排列，导致沿该轴线(按贯例为 "z轴")形成小的网状组织磁化，MRI系统还包括被称为梯度线围的 部件，当向它们施加电流时，其产生较小幅度的空间变化磁场.典型 地，梯度线困设计成产生沿z轴对准的磁场分量，而且其幅度沿x、 y 或z轴中的一个随位置线性变化。梯度线囷的作用是沿单轴形成磁场 强度的小斜坡，伴随着在核自旋的共振频率上形成小斜坡，轴相互垂 直的三个梯度线團用于，通过在体内每个位置处形成信号共振频率而 对MR信号进行"空间编码".射频(RF)线圏用于在氢核共振频率处 或附近形成RF能量脉冲.RF线團用于以受控方式向核自旋系统添加 能量.当核自旋随后弛豫回其静止能量状态时，它们以RF信号形式放 出能量。该信号由MRI系统检测并利用计算机和已知的重建算法转换 成图像.MRI系统内采用的每个梯度线團，或MRI系统内的其它元件，可 由包括导电铜片或板和绝缘层(例如，环氧树脂)的多个层组成.图l是 示范性现有技术的梯度线闺层压叠层.梯度线團叠层100包括铜片或 板102，用作铜102的背衬的层压层106(例如，玻璃纤维基板)，和绝 缘涂层，如环氧树脂104.铜片102可蚀刻有图案或轨迹(例如，"指 紋图案")。可在梯度线闺IOO的生产或制造期间采用各种工艺，如层 压或真空压力浸渍(VPI)。例如，在一个制造工艺中，铜片102直接层 压到层压层106上，而后可采用VPI处理使整个板浸透环氣树脂104. 例如，树脂104可以注入形成梯度线闺形状的模具(这期间模具处于真 空环境下)中.在梯度线圏制造期间，可能在铜102和树脂104之间的界面120 处、铜102和层压层106之间的界面122处、在树脂104内，或者是在 层压层106内形成空隙.例如，在图1中示出空隙108在树脂104内， 位于铜102和树脂104之间的界面处.在梯度线團中空隙形成的原因 有几种。空隙形成的一个原因是铜102和环氣树脂104之间或者铜102 和层压层106之间的不良结合/结合强度.例如，环氧树脂104通常不 会良好地结合到无机金属上。空隙形成的另一个原因是用于环氧树脂 104的真空压力浸渍的模具中的泄漏，模具中的泄漏可能在VPI环氣树 脂内形成气泡。此外，在铜102和层压层106挤压期间的不完全覆盖 是形成空隙的另一个可能的原因.在梯度线闺中形成的任何空隙，例如图1中所示的空隙108，易于 产生局部放电.在空隙内并在局部放电开始电压(PDIV)下形成电场， 跨越空隙的电压差导致小的火花(或局部放电)以桥接空隙.火花或局部 放电导致发射射频(RF)噪声脉冲(burst) . MRI系统可检测RF噪声 脉沖，这种RF噪声脉冲将导致由MRI系统生成的MRI图像中的伪 影。例如，梯度线围内的局部放电可k-空间内造成称为"白像素"的 影响，"白像素"在重建的MR图像中产生伪影，使图像变得不理想 和难于读懂。因此，需要一种梯度线團和制造梯度线闺的方法，其减 少空隙的数量并且减少或消除在梯度线围内形成的空隙内的局部放 电.此外，需要提供一种梯度线圏和制造梯度线團的方法，其改进铜 与绝缘层的结合以及铜与玻璃纤维基板的结合.还有利的是，提供一 种通过平衡跨过空隙的电势差来消除MRI系统内跨过空隙生成的电 场.发明内容根据一个实施例，用于磁共振成像系统的梯度线團包括至少一个 由具有笫一表面和第二表面的铜片组成的层，施加到铜片笫一表面的 第一半导体层，和施加到笫一半导体层的绝缘层.根据另一实施例，一种磁共振成像系统的梯度线團的制造方法，该方法包括将第一半导 体层施加到铜片的第一表面，将第二半导体层施加到铜片的第二表
面，将玻璃纤维基板层施加到第二半导体层，和将绝缘层施加于笫一 半导体层。根据另一实施例，磁共振成像系统包括至少一个铜表面，施加到 该至少一个铜表面的至少一个半导体层和施加到该至少一个半导体层 的绝缘层.
本发明将从下面结合附图的详细描述得到更完全的理解，附图中图l是示范性现有技术的梯度线圏层压叠层.图2示出根据一实施例的梯度线围的制造方法.图3是根据一实施例的梯度线囷层压叠层的示意性框困.图4是根据一实施例的包括空隙的梯度线圏层压叠层的示意性框图，具体实施方式
图2示出根据一实施例的梯度线圏制造方法。在方框202，制造过 程开始.在方框204，对铜片或板进行机械加工.在机械加工期间，铜 片可蚀刻成包含图案或轨迹，例如，"指紋"轨迹.在方框206，可对 铜进行打磨以使铜表面变糙，从而促进附着.在方框208，清洗铜以去 除，例如，油脂和灰尘，在方框210，将第一层半导体材料施加到铜片 或板的第一表面，例如，该半导体可以施加到铜片的顶表面.在可选 择实施例中，铜的形式可以是实心圃铜导体、中空导体，或导线。在 这类实施例中，可以以涂层或缠绕铜导体的带的形式施加半导体材 料。在方框212,半导体材料层施加到铜片或板的第二表面.例如，半 导体可以施加到铜片的底表面.所述半导体可以是，例如，导电环氧 黑色(epoxyblack)或者其它半导体材料.或者，导电环氧树脂、金属填 充树脂(例如，金属填充的聚合树脂)，或者可采用为不良导体的其它材 料代替该半导体.在一个实施例中，半导体可以层压到铜片的笫一和 第二表面上.可采用在本领域中通常公知的层压方法来施加半导体 层.可选择地，半导体可以通过溶液涂復以缠绕带的形式，或者以粘 性带的形式施加.在方框214，将层压背衬层压到半导体层上，例如层压到施加于铜 片底表面的半导体层上.层压层和半导体层在第一层压表面处，例如 层压层的顶表面处结合.层压层可以是，例如，FR4玻璃纤维基板、 塑料、特氟隆等.在另一实施例中，第三半导体层可以施加(例如层压) 到第二层压层表面，例如层压层的底表面。可采用本领域中通常公知 的层压方法施加层压层.图3是根据一实施例的梯度线围层压叠层的示意性框困.在图3 中，第一半导体层314施加到铜片302的笫一表面316,而笫一半导体 层312施加到铜片302的第二表面318.层压层306(例如，玻璃纤维基 板)将笫一层压层表面326层压到第二半导体层312.笫一和笫二半导 体层312、 314优选为环氧掺杂的或有机的涂层，从而其将良好地结合 到用于密封梯度线围层压板300的环氧树脂上，如下面进一步描述的. 改进的结合将防止空隙的形成.此外，确实在铜表面和半导体之间形 成的任何空隙将包含在半导体层内.在另一实施例中，笫三半导体层(未 示出)可以施加(例如层压)到第二层压层表面328.笫三半导体层(未示 出)电耦合到铜302，例如，笫三半导体层可以在端部被缠绕以耦合到 铜。在半导体和层压层之间或者在层压层内形成的空隙由半导体密 封。如上所述，在可选择实施例中，铜导体302可以是实心圓形铜导 体、中空导体、或导线.半导体层可以施加为涂层或者施加为缠绕铜 导体的半导体带。此外，可采用导电环氧树脂或金属填充树脂代替半导体材料.返回到图2，在步骤216,绝缘层，例如，环氧树脂施加到梯度线 團层压叠层上.在一个实施例中，环氧树脂可以采用真空压力浸渍(VPI) 施加.在本领域中通常公知的VPI方法可用于施加环氧树脂.在可选 择实施例中，环氧树脂可以采用树脂灌注模制、树脂传递模制、真空 辅助树脂传递模制或层压进行施加.包括环氧树脂的层压叠层在图4 中示出。图4是根据一实施例的包括空隙的梯度线困层压叠层的示意性框 图。如上所述，在施加环氣树脂404或其它绝缘层(例如通过VPI)前， 半导体层414施加到铜402的笫一表面416,半导体层414位于铜402 和树脂404之间。如上面参照图2的讨论的，第二半导体层(未示出)
可施加到铜402的笫二表面418。在制造期间(例如在层压处理期间)在 铜402和半导体414之间形成的任何空隙，例如空隙408,包含在半导 体层414内。半导体414包覆空隙408并起到等电位表面的作用.由于 半导体的较小导电性，半导体414将空隙414保持在同一电位(即，半 导体将使铜402和半导体414之间的任何空隙，例如空隙408周围的电 势相等).因此，不会跨过空隙408形成电场，防止了在空隙408内出 现局部放电.通过向铜片的(多个)表面施加半导体层或多个半导体 层，在铜和半导体之间形成的任何空隙将被封闭在等势体内，这将消 除或减小跨过空隙的电势差，从而防止局部放电形成.此外，通过向 层压层(未示出)(例如玻璃纤维基板)的(多个)表面，施加半导体层或多个半导体层，在层压层和半导体之间形成的任何空隙将被封闭在 等势体内，这将消除或减小跨过空隙的电势差，从而防止局部放电的形成.
在其它实施例中，半导体层或多个半导体层可以施加到MRI系统 中使用诸如环氣树脂的材料绝缘的其它铜表面，以减少或防止局部放 电形成.局部放电的减少或消除将进而减少或防止伪影在MRI图像中 生成.
本书面说明书采用实例来公开本发明，包括最佳模式，而且使任 何本领域技术人员制造和使用本发明.本发明的专利性范围由权利要 求书限定，且可包括其它本领域技术人员想到的实例.这些其它实例 如果具有不与权利要求书的文字语言不同的结构元件，或者如果它们 包括与本权利要求书的文字语言无实质区别的等同结构元件，则都落入本权利要求书的范围内.任何处理或方法步壤的顺序和排序可根据 可选择实例进行改变或重新排序.在不背离本发明的精神的情况下可对本发明进行许多其它改变和修改。这些和其它改变的范围将从附带的权利要求书中变得显而易 见。
部件列表 图1:100梯度线闺叠层 102铜片/板
104环氧树脂 106层压层 108空隙120铜和树脂之间的界面 122铜和层压层之间的界面图2:202开始制造工艺 204机械加工铜 206打磨铜 208清洁铜210施加半导体到铜的笫一表面 212施加半导体到铜的第二表面 214施加层压层到半导体层 216施加环氧树脂图3300梯度线围层压板302铜片306层压层312第二半导体层314第一半导体层316第一表面318第二表面326第一层压层表面328第二层压层表面图4400梯度线闺层压板402铜404环氧树脂408空隙414半导体层416第一表面418第二表面
权利要求
1、一种用于磁共振成像系统的梯度线圈(300，400)，该梯度线圈(300，400)包括至少一个由具有第一表面(316，416)和第二表面(318，418)的铜构成的层(302，402)；施加到铜层(302，402)的第一表面(316，416)的第一半导体层(314，414)；和施加到第一半导体层(314，414)的绝缘层(404)。
2、 根据权利要求1所述的梯度线團(300,400)，其中铜(302，402)形成为片、实心圆形导体、中空导体或导线中的一种.
3、 根据权利要求1所述梯度线围(300,400),还包括 施加到铜(302)的笫二表面(318)的第二半导体层(312).
4、 根据权利要求3所述的梯度线围(300，400)，还包括 施加到第二半导体层(312)的层压层(306)。
5、 根据权利要求l所述的梯度线困(300，400)，其中绝缘层(404)是 环氧树脂，
6、 一种制造用于磁共振成像系统的梯度线團的方法，该方法包括将第 一 半导体层(314,414)施加(210)到铜层(302,402)的笫 一 表面 (316,416);将第二半导体层(312)施加(212)到铜层(302,402)的第二表面 (318,418);将层压层(306)施加(214)到第二半导体层(312);和 将绝缘层(404)施加(216)到笫一半导体层(314，414).
7、 根据权利要求6所述的方法，其中将第一半导体层(314，414)施 加到铜层(302，402)的第一表面(316，416)包括将第一半导体层(314，414) 层压到铜层(302，402)的笫一表面(316，416),
8、 根据权利要求6所述的方法，其中将第二半导体层(312)施加到 铜层(302，402)的笫二表面(318,418)包括将第二半导体层(312)层压到铜 层(302，402)的第二表面(318，418),
9、 根据权利要求6所述的方法，其中将层压层(306)施加到第二半 导体层(312)包括将层压层(306)层压到笫二半导体层(312).
10、根据权利要求6所述的方法，其中将绝缘层(404)施加到第一 半导体层(314，414)包括真空压力浸渍所述绝缘层(404).
全文摘要
磁共振成像系统的梯度线圈(300)或其它元件包括至少一个由具有第一表面(316，416)和第二表面(318)的铜构成的层(302，402)。第一半导体层(314)施加到铜(302)的第一表面(316)上，并且绝缘层施加到第一半导体层(314)上。在一个实施例中，第二半导体层(312)施加到铜(302)的第二表面(318)上。第一和第二半导体层(314，312)包覆在铜(302)和半导体层(314，312)之间形成的任何空隙，使空隙周围的电势相等，从而防止局部放电的形成。
文档编号G01R33/20GK101158714SQ20071016223
公开日2008年4月9日 申请日期2007年10月8日 优先权日2006年10月4日
发明者D·A·西伯, 尹卫军 申请人:通用电气公司