磁共振成像装置的梯度线圈及磁共振成像装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种磁共振成像装置的梯度线圈，尤其是一种便于生产的梯度线圈及包括其的磁共振成像装置。


背景技术：

2.梯度线圈是磁共振成像(magnetic resonance imaging，mri)装置的核心部件之一，其主要作用是在成像区域内产生一个近似线性的、可快速开关的梯度磁场。梯度线圈包括三个正交的线圈组件，通常称为x线圈组件、y线圈组件和z线圈组件，以分别产生沿相互正交的x方向、y方向和z方向的梯度磁场。各线圈组件通常由多个线圈单元组合而成，各线圈单元包括用于形成主梯度磁场的初级线圈和用于形成屏蔽磁场的次级线圈。
3.对于组成x线圈组件或y线圈组件的线圈单元，为了缩短线圈长度，可以将初级线圈和次级线圈切割，然后将切割形成的多个端头就近直接通过焊接连接使初级线圈和次级线圈形成串联电路。目前，连接端头的工序较为复杂，成本较高，不便于梯度线圈的生产。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种磁共振成像装置的梯度线圈，其便于生产。
5.本实用新型的另一个目的是提供一种磁共振成像装置，其梯度线圈便于生产。
6.本实用新型提供了一种磁共振成像装置的梯度线圈。梯度线圈形成有一个沿z方向延伸的中央孔。梯度线圈包括一个线圈单元。线圈单元设置于中央孔的外侧，以在中央孔内形成沿x方向或y方向的梯度磁场。x方向、y方向和z方向相互垂直。线圈单元包括一个初级线圈、一个次级线圈和一组连接件。初级线圈用于形成主梯度磁场。初级线圈具有数个初级串接端。次级线圈设置于初级线圈的背离中央孔的一侧且用于形成与主梯度磁场方向相反的屏蔽磁场。次级线圈具有数个次级串接端。各连接件连接一个初级串接端和一个次级串接端以使初级线圈和次级线圈形成串联电路。各连接件呈管状。通过一个连接件连接的初级串接端和次级串接端分别插设于连接件的两端。
7.该磁共振成像装置的梯度线圈，其中初级串接端和次级串接端分别插设于连接件的两端，以实现初级线圈和次级线圈的串联，借此使得梯度线圈便于生产，且利于提高梯度线圈的性能并利于降低虚焊的风险。
8.在磁共振成像装置的梯度线圈的另一种示意性实施方式中，连接件设置于梯度线圈的沿z方向的端部。借此可给连接连接件与初级串接端和次级串接端的操作提供足够的空间。
9.在磁共振成像装置的梯度线圈的再一种示意性实施方式中，梯度线圈还包括一个支撑体。支撑体呈沿z方向延伸的管状且形成中央孔。支撑体还形成有数个沿z方向延伸的匀场槽。数个匀场槽环绕中央孔分布。初级线圈设置于匀场槽的靠近中央孔的一侧；次级线圈设置于匀场槽的远离中央孔的一侧。连接件设置于相邻的匀场槽之间。通过这样的结构可使梯度线圈的整体结构更加紧凑。
10.在磁共振成像装置的梯度线圈的还一种示意性实施方式中，梯度线圈还包括保持架。位于相邻的两个匀场槽之间的数个连接件连接保持架以保持绝缘距离。借此利于提高梯度线圈的整体性能的稳定性。
11.在磁共振成像装置的梯度线圈的还一种示意性实施方式中，支撑体为浇筑而成的浇筑体。线圈单元包埋于支撑体内。借此提高梯度线圈的稳定性。
12.在磁共振成像装置的梯度线圈的还一种示意性实施方式中，各连接件具有一个沿连接件的长度方向贯通的连接孔。各初级串接端包括一个初级弯折部和一个初级插入部。初级弯折部呈90度弯折状，初级插入部连接初级弯折部且用于沿长度方向插入连接孔。各次级串接端包括一个次级弯折部和一个次级插入部。次级弯折部呈90度弯折状，次级插入部连接次级弯折部且用于沿长度方向的反方向插入连接孔。该结构简单、便于生产。
13.在磁共振成像装置的梯度线圈的还一种示意性实施方式中，初级串接端和次级串接端通过冷压加工、焊接或铆接固定连接连接件。
14.在磁共振成像装置的梯度线圈的还一种示意性实施方式中，梯度线圈设置有两组线圈单元，每组四个。其中一组线圈单元用于形成沿x方向的梯度磁场，另一组线圈单元用于形成沿y方向的梯度磁场。各组线圈单元分为沿z方向分布的两个亚组，每亚组两个。各亚组的两个线圈单元沿其要形成的梯度磁场的方向设置于中央孔的两侧。
15.在磁共振成像装置的梯度线圈的还一种示意性实施方式中，梯度线圈还包括一个z线圈组件。z线圈组件设置于中央孔的外侧以在中央孔内形成沿z方向的梯度磁场。
16.本实用新型还提供了一种磁共振成像装置，磁共振成像装置包括一个上述的梯度线圈。该磁共振成像装置的梯度线圈便于生产。
附图说明
17.以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。
18.图1为磁共振成像装置的梯度线圈的一种示意性实施方式的结构示意图。
19.图2为用于显示用于形成沿y方向的梯度磁场的一组线圈单元的结构示意图。
20.图3为用于说明初级线圈和次级线圈的接线方式的示意图。
21.图4为线圈单元的局部剖视图。
22.图5为用于说明梯度线圈内部的线圈分布的结构示意图。
23.图6为用于说明连接件和匀场槽的位置关系的结构示意图。
24.标号说明
25.20 线圈单元
26.21 初级线圈
27.211 初级串接端
28.211a 初级弯折部
29.211b 初级插入部
30.23 次级线圈
31.231 次级串接端
32.231a 次级弯折部
33.231b 次级插入部
34.25 连接件
35.251 连接孔
36.30 支撑体
37.31 中央孔
38.33 匀场槽
39.40 保持架
40.51z初级线圈
41.53z次级线圈
42.100 梯度线圈
43.l 连接件的长度方向
44.x x方向
45.y y方向
46.z z方向
具体实施方式
47.为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
48.在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
49.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
50.图1为磁共振成像装置的梯度线圈的一种示意性实施方式的结构示意图，图1中x方向、y方向和z方向相互垂直。如图1所示，梯度线圈100包括一个支撑体30，其主要起支撑作用。在本示意性实施方式中，支撑体30为由环氧树脂浇筑而成的浇筑体，其稳定性较好。用于形成梯度磁场的线圈均包埋于支撑体30内。但不限于此，在其他示意性实施方式中，支撑体30也可以是其他形式。在本示意性实施方式中，支撑体30形成有一个沿z方向延伸的中央孔31，磁共振成像装置的成像区域即位于中央孔31内。在本示意性实施方式中，支撑体30的外形设置为沿z方向延伸的圆管状，但不限于此，在其他示意性实施方式中，支撑体30的形状可以根据需要设置。
51.在本示意性实施方式中，梯度线圈100设置有两组线圈单元20，每组四个。线圈单元20均包埋于支撑体30内，以在中央孔31内形成沿x方向或y方向的梯度磁场。其中一组线圈单元20用于形成沿x方向的梯度磁场，另一组线圈单元20用于形成沿y方向的梯度磁场。图2中显示了用于形成沿y方向的梯度磁场的一组线圈单元20，其中一个线圈单元20用实线绘示，另三个线圈单元20用虚线绘示。各组线圈单元20分为沿z方向分布的两个亚组，每亚组两个。各亚组的两个线圈单元20沿其要形成的梯度磁场的方向设置于中央孔31的两侧。如图2所示，用于形成沿y方向的梯度磁场的各亚组的两个线圈单元20沿y方向设置于中央孔31的两侧。用于形成沿x方向的梯度磁场的一组线圈单元20大致为在图2基础上绕中央孔31的轴线旋转90度。
52.如图2所示，各线圈单元20包括一个初级线圈21、一个次级线圈23和一组连接件25(图2中仅示意性地标示出其中一个连接件25)。初级线圈21和次级线圈23例如为鞍形线圈。初级线圈21用于形成主梯度磁场。次级线圈23设置于初级线圈21的背离中央孔31的一侧且用于形成与主梯度磁场方向相反的屏蔽磁场。图3用于说明初级线圈21和次级线圈23的具体接线方式。同时参见图2和图3，初级线圈21具有数个初级串接端211(图3中仅示意性地标示出其中一个)。次级线圈23具有数个次级串接端231(图3中仅示意性地标示出其中一个)。各连接件25(图3中仅示意性地标示出其中一个)连接一个初级串接端211和一个次级串接端231以使初级线圈21和次级线圈23形成串联电路。图3中仅示意性地显示了其中一种串联接线的方式，在其他示意性实施方式中并不限于此。
53.图4显示了线圈单元20的局部剖视图。如图4所示，各连接件25呈管状。通过一个连接件25连接的初级串接端211和次级串接端231分别插设于连接件25的两端。连接件25例如为铜管，管壁厚度例如为0.5mm～5mm，其例如可采用机械、铸造、冲孔、拉挤、3d打印等制造方法制造。初级串接端211和次级串接端231例如通过冷压加工、焊接或铆接固定连接连接件25。焊接例如为锡焊。借此连接件与初级串接端和次级串接端的连接操作更加方便且连接稳定性较好，以使得梯度线圈便于生产，且利于提高梯度线圈的性能并利于降低虚焊的风险。
54.如图4所示，在本示意性实施方式中，各连接件25具有一个沿连接件25的长度方向l贯通的连接孔251。各初级串接端211包括一个初级弯折部211a和一个初级插入部211b。初级弯折部211a呈90度弯折状，初级插入部211b连接初级弯折部211a且用于沿长度方向l插入连接孔251。各次级串接端231包括一个次级弯折部231a和一个次级插入部231b。次级弯折部231a呈90度弯折状，次级插入部231b连接次级弯折部231a且用于沿长度方向l的反方向插入连接孔251。该结构简单，便于生产。在示意性实施方式中，连接件25可以为圆管或方管，连接件25上的用于插入初级串接端和次级串接端的孔可以是通孔或者半通孔。在示意性实施方式中，连接孔251的截面形状可根据初级插入部211b和次级插入部231b的形状相应地设计，若初级插入部211b和次级插入部231b的形状不同，连接孔251两端的截面形状也可以不同。
55.在本示意性实施方式中，梯度线圈100还包括一个z线圈组件，z线圈组件包埋于支撑体30内以在中央孔31内形成沿z方向的梯度磁场。图5用于说明图1所示的梯度线圈内部的线圈分布。如图5所示，沿x方向设置于中央孔31的两侧的初级线圈21和次级线圈23用于形成沿x方向的梯度磁场，沿y方向设置于中央孔31的两侧的初级线圈21和次级线圈23用于形成沿y方向的梯度磁场。环绕中央孔31设置的z初级线圈51和z次级线圈53用于形成沿z方向的梯度磁场，图中所示的一个用于形成主梯度磁场的z初级线圈51和一个用于形成屏蔽磁场的z次级线圈53组成一个z线圈单元，两个沿z方向分布的z线圈单元组成z线圈组件。
56.如图2所示，在示意性实施方式中，连接件25设置于梯度线圈的沿z方向的端部。具体地，位于图2中左侧的两个线圈单元20的连接件25设置于梯度线圈的左侧的端部，位于图2中右侧的两个线圈单元20的连接件25设置于梯度线圈的右侧的端部。借此可给连接连接件25与初级串接端211和次级串接端231的操作提供足够的空间。
57.如图1所示，在示意性实施方式中，支撑体30还形成有数个沿z方向延伸的匀场槽33，匀场槽33例如用于放置匀场片。数个匀场槽33环绕中央孔31分布。初级线圈21设置于匀
场槽33的靠近中央孔31的一侧；次级线圈23设置于匀场槽33的远离中央孔31的一侧。连接件25设置于相邻的匀场槽33之间。例如连接件25可以1～6个为一组，放置于两个匀场槽33之间。图6以用于形成沿y方向的梯度磁场的线圈单元20为例说明连接件25和匀场槽33的位置关系。通过这样的结构可使梯度线圈的整体结构更加紧凑。但不限于此，在其他示意性实施方式中，连接件25也可以放置在初级线圈21和次级线圈23所在的面上，以给连接件与初级线圈和次级线圈的连接争取更多的操作空间。
58.如图6所示，在示意性实施方式中，梯度线圈还包括保持架40。位于相邻的两个匀场槽33之间的数个连接件25连接保持架40以保持绝缘距离(例如为0.5～5mm)。借此利于提高梯度线圈的整体性能的稳定性。但不限于此，在其他示意性实施方式中，也可以不设置保持架，或者是通过设置于连接件之间的环氧树脂片来提高连接件之间的绝缘性能。
59.本实用新型还提供了一种磁共振成像装置，在其一种示意性实施方式中，磁共振成像装置包括一个上述的梯度线圈。该磁共振成像装置的梯度线圈便于生产。
60.应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
61.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。