专利名称：磁共振设备和集成组合的梯度及高频线圈单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有一集成组合的梯度及高频线圈单元的磁共振设备，其中，所述梯度及高频线圈单元具有至少一个带有一个导线的天线棒和一个梯度线圈单元，其中，在该导线与一个设置在该梯度线圈单元的相邻区域上的电接触区之间至少存在电连接。另外，本发明还涉及这样一种梯度及高频线圈单元。
背景技术：
磁共振技术是一种公知的用于获取一检查对象体内图像的技术。其中，在一磁共振设备(MR设备)中将快速连通的梯度磁场叠加到一个由基础磁场磁铁产生的基础磁场上。这些梯度磁场由一个梯度线圈单元产生。为了激发磁共振信号通过一高频天线将高频信号(HF信号)射入到检查对象体内。为了使梯度线圈单元和高频线圈单元占据的空间位置最小，采用集成组合的梯度及高频线圈单元。这种梯度及高频线圈单元在工作时承受剧烈的震动。这可能会导致损坏构件，例如使焊接触头断裂。对于天线元件连接在梯度线圈单元上或者连接在那里敷设的高频(HF)屏蔽件上的情况，尤其存在这样的危险。
在空心圆柱形MR设备中这样设计所述梯度线圈单元，即，沿轴向在中央形成一个安装天线棒的缝隙或自由空间。由高频电场产生的高频电流沿所述连接段流动。通常所述梯度线圈单元至少局部被所述高频屏蔽件包绕，所述天线棒在所述集成组合的梯度及高频线圈单元的一个浇铸过程中一起铸入。现在在MR设备运行时，梯度线圈相对于天线棒就以微米范围内的幅度颤振。天线棒相对于所述与梯度线圈浇铸在一起的HF屏蔽件的运动/振动处于最高达大约4kHz的频率范围内，在900Hz的频率范围内最大偏转量为几十微米。
由于所述相对运动，所述天线棒在HF屏蔽件上的连接点承受负荷。这种方式的电连接提出了这样的目标，即，创造一种尽可能低感应的和少损耗的连接。为此，采用宽的既刚性地钎焊在板坯上也刚性地钎焊在屏蔽件上的钎焊带。也可以在电气构件(例如HF扼流圈)上进行刚性的焊接，其中，这些电气构件附加地通过粘接来固定。
通常要求，所述电连接要尽可能少地影响天线性能(即，无失调作用，高的频率稳定性......)。
加固或刚性的连接从导电的角度考虑是最有利的。但作为天线一部分的连接段会附带影响对于天线的调谐(性能、共振频率......)。因此，连接段具有尽可能低的有效电感率以及在连接段中的损失具有决定性的意义。总的来说，不允许由于振动或运动而改变连接特性。
但是这类连接也存在缺点。当为了连接例如采用“厚”的铜(例如1mm)时，在印刷线路板或HF屏蔽件上的焊点处的连接可能会裂开，因为为了抑制梯度涡流，在那里只能必须采用9μm或18μm厚度的铜带。如果采用“较薄的”铜带(0.1，...0.2mm)，则可能在连接段内部出现裂纹。
人们尝试采取不同措施减小振动，以便能够保持这样一种“刚性”连接方案。因此，为了改善与浇注材料之间的连接以及总体上提高附着效果，人们对HF屏蔽件表面进行了处理。另外，在印刷线路板/HF屏蔽件上采用加固锚以及辅助性地使加固锚插入HF屏蔽件中，但只是有限地插入，因为HF屏蔽件不允许不密闭。另外，梯度线圈的强度也可通过装入玻璃和玻璃纤维增强塑料杆得以提高。但是所有这些措施仍然不能实现所期望的电连接可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，避免振动对于所述天线棒的电连接的不利影响，也就是说，要确保机械稳定性以及同时保证天线性能不会因振动而发生改变。
上述技术问题可通过一种带有一集成组合的梯度及高频线圈单元的磁共振设备来解决，其中，所述梯度及高频线圈单元具有至少一个带有一根导线的天线棒和一个梯度线圈单元，其中，在所述导线与一个在所述梯度线圈单元的一个相邻区域上设置的导电接触区域之间存在至少一个电连接段，按照本发明，所述电连接段具有一柔性的、既与所述导线又与所述接触区域导电连接的线路板。
上述技术问题还可通过一种集成组合的梯度及高频线圈单元来解决，该梯度及高频线圈单元具有至少一个带有一根导线的天线棒和一个梯度线圈单元，其中，在所述导线与一个在所述梯度线圈单元的一个相邻区域上设置的导电接触区域之间存在至少一个电连接段，按照本发明，所述电连接段具有一柔性的既与所述导线又与所述接触区域导电连接的线路板、例如印制线路板。
本发明的技术方案具有出人意料的技术效果，即，尽管存在柔性元件(尤其在适当选择涂层厚度和线路板厚度的情况下)但并不影响天线振荡电路本身的特性，而所述电连接还满足下列高要求·抗振动性·对于HF天线的低感应率·低损失(每个天线棒电流幅度最大30A)·不会受到梯度涡流的影响或加热·不会由于天线的振动和运动而改变天线性能·可应用在狭窄的空间条件下。
按照本发明这种新型的连接方式取消了机械的刚性钎焊连接以及取而代之的是利用柔性的线路板的弹性特性。柔性的线路板的弯曲特性赋予所述电连接段一种弹簧式的弹性，这种弹性即使在经历较长时间的强烈振动时仍能保护钎焊点免受损坏。在这样的情况下，将一些电路、例如一天线电路或一失谐电路与所述接触区域导电连接。其中，所述接触区域位于一天线棒的附近，例如设置在起支架作用的梯度线圈单元上，诸如设置在那儿所敷设的印制导线上或者所述梯度线圈的HF屏蔽件上(当该HF屏蔽件例如是所述HF电路的一部分时)。
在本发明的一种实施方式中，在天线棒上的一天线电路的一导线通过一柔性的印刷线路板与所述HF屏蔽件导电连接。在另一种实施方式中，一用于一失谐电路的馈电导线的一触点同样通过一柔性印刷线路板与该同样处于天线棒上的失谐电路的一电触点导电连接。
根据沿柔性印刷线路板的电流流通量有利地这样调整该印刷线路板的宽度和厚度，即，避免过度加热。
有利地这样选择该印刷线路板的曲率半径，即，对于例如一铜涂层以及对于所述支撑板的负荷尽可能小并且对振动不敏感。
基于按照本发明的采用柔性印刷线路板实现的电连接，可以将所述失谐电路的电气构件、尤其是一个扼流圈至少部分地埋入到所述天线棒的一天线导线板中并尤其与该天线导线板粘接在一起，由此使得即便这些电气构件也只是还承受减弱的振动。
按照本发明，可并列地设置多个这样的电连接段。
所述柔性的线路板优选可由聚酰亚胺制成。
下面借助附图1至4说明本发明的两种实施方式。附图中图1表示一个带有一集成组合的梯度及高频线圈单元的磁共振设备的剖面图；图2表示按照现有技术的一技术解决方案的局部视图；图3表示按照本发明采用一柔性的线路板将一个天线棒与梯度线圈单元的高频屏蔽件连接起来的示意草图；图4表示采用一柔性的线路板来实现对一失谐电路的馈电连接的示意草图；具体实施方式
图1表示一个具有用于患者的圆柱形摄影区3的磁共振设备1，患者借助于一个患者床5以一个待检查区域定位在磁共振设备的检查区域FOV(亦称视场FOVField of view)中。在该检查区域内存在一尽可能均匀的基础磁场，该基础磁场由一基础磁场磁铁7产生。为了激发磁共振信号将一高频信号射入到所述检查区域内。通过将梯度磁场与基础磁场叠加可以实现编码定位。梯度磁场和HF(高频)磁场通过一集成组合的梯度及高频线圈单元9来产生。该梯度及高频线圈单元9包括一个一次梯度线圈11、一个二次梯度线圈13、一个基本上围绕该线圈单元的HF屏蔽件15、该屏蔽件也构成一磁通回流腔17的内衬。用填料和浇注树脂浇注该磁通回流腔17，同时由此将天线棒19安置并固定在一中央区域内。
一个中央环形区域不必有一次梯度线圈11的导线。所述天线棒19按一定方位分布在该环形自由空间内，并为高频电流在所述HF屏蔽件15的两区段之间建立连接。所述高频磁场的所属磁力线在所述磁通回流腔17中闭合连通。
图2至4以局部视图分别表示从天线棒19到高频屏蔽件15的过渡连接区域。
类似的过渡区域例如也存在于应用在例如设计为盘形的开放式MR设备中的集成组合式梯度及高频线圈单元中。
图2表示公知的借助于一个成角度设计的刚性钎焊连接段21实现对于一天线棒19A上的天线导线的连接的技术方案。另外，简略地表示出一扼流圈23例如如何与一印制导线或带状导线25刚性地钎焊在一起，其中，该印制导线25电绝缘地在一高频屏蔽件15A上延伸。该扼流圈23与一失谐电路的连接也通过一刚性钎焊连接点27B完成。这些钎焊连接点21和27A、27B是潜在的薄弱点，例如可以构成钎焊连接中的断裂点。
图3表示将一天线棒19B上的一天线导线29与一高频屏蔽件15B相连接的示范性草图。与高频屏蔽件15B的连接通过一个或多个柔性的印刷线路板31实施。其中，柔性的印刷线路板31的一端焊接在天线棒19B的一个“内镀锌”的纵缝中。该印刷线路板31的另一端则与梯度线圈单元的高频屏蔽件15B钎焊在一起。所述纵缝与高频屏蔽件15B之间的距离大约为5mm以及相应地该印刷线路板的弯曲半径R同样大约为5mm。为了保持较小的感应率，有利地并列采用多个这样的柔性印刷线路板，其中，每个印刷线路板具有一个大约8mm的宽度。柔性印刷线路板31在一示例性实施方式中具有由聚酰亚胺构成的50μm厚的基材。该基材33的两侧分别是一层大约18μm厚的铜层35。该铜层例如与基材33粘接或者与基材33直接接触地连接。为了保护该铜层35在其外面涂有一层保护漆。在钎焊点的区域内所述两个铜层通过经过基材33延伸的触点接通相互连接。
对于向高频天线的失谐电路的扼流圈(直流馈电)的导电引线，也可以采用柔性的印刷线路板，但是与连接HF天线功能的电连接段是分离开的。图4表示一个示范性的简图。通过一电绝缘地敷设在一梯度线圈单元的高频屏蔽元件15C上的印制导线41进行直流馈电。一柔性的印刷线路板43焊接在该导线41上以及又以一个大约5mm的弯曲半径弯曲到一个向下大约10mm的天线棒19C上。在那里该印刷线路板43与所述失谐电路的一根导线在大约4mm的宽度上钎焊。为了保护一个应用在所述失谐电路中的扼流圈45，该扼流圈45部分地嵌入到天线棒19C中并粘接在其中。所述扼流圈45与所述柔性的印刷线路板43导电连接。
在图3和4中表示的电连接即便在高振动幅度和长时间承受负荷时也能避免钎焊连接被破坏。按图4所示安装的电气构件也不会由于振动被损坏。即便在长期承受高达几千赫兹的频率的交变负荷的情况下也是如此。通过将柔性印刷线路板钎焊在一个盲孔或纵缝中可以小的空间实现大的弯曲半径，而大的弯曲半径可以忍受机械负荷。
权利要求
1.一种带有一集成组合的梯度及高频线圈单元(9)的磁共振设备(1)，其中，该梯度及高频线圈单元(9)具有至少一个带有一导线(29)的天线棒(19，19B，19C)和一梯度线圈单元(11，13)，其中，在该导线(29)和一个在所述梯度线圈单元(11)的一相邻区域上设置的导电接触区域之间存在至少一个电连接段，其特征为该电连接段具有一柔性的印刷线路板(31，43)，该柔性的印刷线路板既与所述导线(29)也与所述接触区域导电连接。
2.按照权利要求1所述的磁共振设备(1)，其特征为所述导线(29)是一个天线电路的一部分。
3.按照权利要求1或2所述的磁共振设备(1)，其特征为所述接触区域是一个至少局部地围绕所述梯度线圈的高频屏蔽件(15B、15C)的一个区域。
4.按照权利要求1所述的磁共振设备(1)，其特征为所述导线是一个失谐电路的一部分。
5.按照权利要求4所述的磁共振设备(1)，其特征为所述接触区域是所述失谐电路的一馈电导线(25)的一个区段。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的磁共振设备(1)，其特征为所述柔性的印刷线路板(31，34)具有一个几毫米的宽度。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的磁共振设备(1)，其特征为所述柔性的印刷线路板(31，34)具有一个大约5mm的曲率半径。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的磁共振设备(1)，其特征为所述柔性的印刷线路板(31，34)由聚酰亚胺制成。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的磁共振设备(1)，其特征为所述失谐电路的一构件、尤其是一扼流圈(45)至少部分地埋入到所述天线棒(19C)的一天线导线板中并尤其与该天线导线板粘接在一起。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的磁共振设备(1)，其特征为并列地设置多个这样的电连接段。
11.一种集成组合的梯度及高频线圈单元(9)，它具有至少一个带有一导线(29)的天线棒(19，19B，19C)和一梯度线圈单元(11，13)，其中，在该导线(29)和一在所述梯度线圈单元(11)的一相邻区域上设置的导电接触区域之间存在至少一个电连接段，其特征为所述电连接段具有一柔性的线路板(31，43)，该柔性的线路板既与所述导线(29)也与所述接触区域导电连接。
12.按照权利要求11所述的梯度及高频线圈单元(9)，其特征为所述导线(29)是一个天线电路的一部分。
13.按照权利要求11或12所述的梯度及高频线圈单元(9)，其特征为所述接触区域是一个至少局部地围绕所述梯度线圈(11)的高频屏蔽件(15B)的一个区域。
14.按照权利要求11至13中任一项所述的梯度及高频线圈单元(9)，其特征为所述导线(29)是一个失谐电路的一部分。
15.按照权利要求14所述的梯度及高频线圈单元(9)，其特征为所述接触区域是所述失谐电路的一馈电导线(25)的一个区域。
16.按照权利要求11至15中任一项所述的梯度及高频线圈单元(9)，其特征为所述柔性的线路板(31，34)具有一个几毫米的宽度。
17.按照权利要求11至16中任一项所述的梯度及高频线圈单元(9)，其特征为所述柔性的线路板(31，34)具有一个大约5mm的曲率半径。
18.按照权利要求11至17中任一项所述的梯度及高频线圈单元(9)，其特征为所述柔性的线路板(31，34)由聚酰亚胺制成。
19.按照权利要求11至18中任一项所述的梯度及高频线圈单元(9)，其特征为所述失谐电路的一扼流圈(45)至少部分地埋入到所述天线棒(19C)的一天线导线板中并尤其与该天线导线板粘接在一起。
20.按照权利要求11至19中任一项所述的梯度及高频线圈单元(9)，其特征为并列地设置多个这样的电连接段。
全文摘要
本发明涉及一种带有一集成组合的梯度及高频线圈单元(9)的磁共振设备(1)，其中，所述梯度及高频线圈单元(9)具有至少一个带有一个导线(29)的天线棒(19，19B，19C)和一个梯度线圈单元(11，13)，其中，在所述导线(29)与一个在所述梯度线圈单元(11)的一个相邻区域上设置的导电接触区域之间存在至少一个电连接段，其中，所述电连接段具有一柔性的印刷线路板(31，43)，该柔性的印刷线路板不仅与所述导线(29)导电连接，而且也与所述接触区域导电连接。这样一种与天线棒(19，19B，19C)的导电连接对强烈振动不敏感。
文档编号G01R33/385GK1811484SQ20061000517
公开日2006年8月2日 申请日期2006年1月13日 优先权日2005年1月26日
发明者于尔根·尼斯特勒, 沃尔夫冈·伦兹 申请人:西门子公司