梯度线圈组件的制作方法

【技术领域】

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种用于磁共振成像的梯度线圈组件。

背景技术：

磁共振成像需要具有高强度和高均匀性的磁场,此磁场通常由超导或电阻性线圈的电磁体提供。目前,虽然对磁体系统的设计投入了大量精力以使得其能够产生高强度均匀场。然而，所设计出的磁体系统在在实际应用中仍然不能产生完全均匀的磁场。主要原因有以下几点:制造公差不可避免地使线圈从其设计位置偏移，且所使用的电线的特性可能不同于设计过程中所假定的特性；此外，当磁体安装在操作场所时，其可产生的磁场将受到周围环境的影响,举例来说，在医院环境中，建筑物的结构通常含有结构钢，且附近的其它设备将影响磁体系统最终产生的场。出于这些原因，使用匀场(shimming)来校正实际场与设计场的偏差，改进实际场，以便实际场更加接近设计场。已知两种类型的匀场：有源匀场及无源匀场。有源匀场是指在磁体系统中增加匀场体线圈，通过调整匀场体线圈中的电流，使得其产生整体上影响磁体系统的场的磁场。无源匀场涉及在磁场内放置多片磁性材料(通常是钢)以使实际磁场变形，使得其更接近类似于所设计的磁场。

在用于成像的磁体系统中，许多线圈携载电流以产生高强度且相对均匀的磁场。此场可称为主场或背景场。另外，需要梯度场,梯度场沿着主场的轴向的强度有所变化，而并非是均匀的。通常，梯度线圈布置在主场线圈的径向内部的管状空间中。已知的一种梯度线圈组件包括嵌入在铸封材料(例如树脂)中的导线。此外，梯度线圈组件还设有沿轴向延伸的若干匀场孔，若干匀场片 被安装在匀场孔内。梯度线圈组件的匀场孔是通过预先在模腔内设置相应的匀场条模具，待灌胶成型后，将匀场条模具取出，即可得到。匀场片是由磁性材料制成的片状体。在通常的环境温度下，通过在匀场孔中增加或减少相应的匀场片的数量，即可获得一个符合要求的磁场。然而，在梯度线圈工作后，线圈本身会产生热量，导致匀场片的温度上升，会影响磁场的稳定、均匀性，进而影响图像质量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的梯度线圈组件，且设置于其内的匀场条可被较有效的冷却。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案如下：一种梯度线圈组件，包括具有收容腔的主体部、设置在主体部上并且沿轴向延伸的匀场孔，所述匀场孔用于容纳匀场元件，还包括与匀场孔并列布置的冷却组件，所述冷却组件包括承载体、布置于承载体上的管体。

优选的，所述冷却组件、匀场元件被布置于以收容腔的轴线为中心轴的圆柱面上。

优选的，所述梯度线圈组件包括数个匀场孔及冷却组件，所述匀场孔、冷却组件间隔布置。

优选的，所述冷却组件与主体部成型在一起。

优选的，所述承载体为长条状，且所述承载体的两侧设置收容槽，所述管体固定在收容槽内。

优选的，所收容槽的上内侧缘、下内侧缘设有相对延伸的第一凸出部、第二凸出部。

优选的，所述管体缠绕于所述收容槽内，且被第一凸出部、第二凸出部预定位。

优选的，所收容槽的左内侧缘、右内侧缘设有相背延伸的第三凸出部、第四凸出部，且第三凸出部、第四凸出部与管体接触。

优选的，所述冷却组件包括板状承载体，布置于板状承载体上的若干组定位元件以及贯穿定位元件的若干组管体。

优选的，所述定位元件包括位于上下方向上的两组定位槽，所述管体贯穿定位槽。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明中的冷却组件与匀场条邻近布置，可通过直接对匀场条进行冷却，保证匀场片不受梯度线圈温度变化的影响，进而保证磁场的稳定均匀，图像质量稳定。

【附图说明】

图1为本发明梯度线圈组件的侧视图；

图2为图1中的梯度线圈组件沿a-a方向的剖面图；

图3为冷却组件的结构示意图；

图4为图3的主视图的放大图；

图5为承载件的结构示意图；

图6为另一冷却组件的结构示意图；

图7为在冷却组件上布置匀场条模具的示意图；

图8为定位元件的结构示意图；

图9为匀场条结构示意图；

图10为超导磁体组件的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

请参阅图1-5及图9-10，本发明实施例一中的梯度线圈组件4是用于磁共振成像的磁体系统的组成部分，梯度线圈组件4被安装于主磁体8的内侧，且两者大致同轴布置。本发明实施例中的梯度线圈组件4包括：其包括圆筒状壁部(主体部)41以及被壁部41包围所形成的收容腔42。在壁部41的周向上设置数个匀场孔411，且匀场孔411沿从梯度线圈的前端到梯度线圈的后端的方向延伸。进一步的，可在一个或数个匀场孔411中，组装两个或多个匀场组件(匀场件、匀场条)1。

梯度线圈组件4包括若干由金属导体绕制的线圈(用于产生x、y、z方 向的梯度场)以及成型在线圈上面的树脂材料所形成的主体部。

进一步的，梯度线圈组件4还包括与匀场孔411并列布置的冷却组件5，所述冷却组件5包括承载体50、布置于承载体50上的管体52。

承载体50为长条状结构，其长度略短于梯度线圈组件4的轴向长度。承载体50为绝缘硬质材料制成，例如环氧板。承载体50的横截面可以为“h”型或“工”型。承载体50的左右两侧设置有沿纵长方向延伸的收容槽51，所述管体52固定在收容槽51内。承载体50的中间部设有沿纵长方向延伸的通孔53，本实施例中，包括两个在上下方向上并列设置的通孔53，在其他实施例中，也可以仅设置一个通孔。

承载体50的上、下表面可以是平面，也可以是外凸的圆弧面、或者内凹的圆弧面。此外，承载体50的两侧还设有若干个缺口54，缺口54与收容槽51连通。

收容槽51的上内侧缘、下内侧缘设有相对延伸的第一凸出部511、第二凸出部512。收容槽51的左内侧缘、右内侧缘设有相背延伸的第三凸出部513、第四凸出部514。管体52为软管，直径可选范围为4mm-10mm，优选直径为6mm。管体52缠绕于所述收容槽51内。本实施例中，管体52在收容槽51中被绕设四匝(圈)，且位于内侧的两匝管体先被第一凸出部511、第二凸出部512与第三凸出部513、第四凸出部514卡持后预定位。管体52具有进口端521、出口端522，且所述进口端521、出口端522位于同侧，在其他实施方式中，两者也可以位于异侧。进一步的，当位于同侧时，所述进口端521、出口端522位于不同的水平面上。

装配时，先将冷却组件5、匀场模具布置于以收容腔42的轴线为中心轴的圆柱面上，然后将进行灌胶，使冷却组件5与梯度线圈组件4的壁部(主体部)41成型在一起。缺口54可便于胶体进入冷却组件5的收容槽51内，使梯度线圈组件具有较好的整体结构的稳定性。后续，将匀场模具移除，形成对应的匀场孔411。

请参阅图6-8，本发明另一实施例中的冷却组件6，包括承载体60、布置于承载体60上的管体62以及定位元件63。

承载体60为软板，其可环绕设置于梯度线圈外周，其前后方向的尺寸与较梯度线圈组件4的轴向长度略小些，其左右方向的尺寸优选与被环绕的梯度 线圈的外周面大致相同。

管体62与前述实施例的管体52可以相同，在此不再赘述。

定位元件63包括第一定位元件631、第二定位元件632，第一定位元件631、第二定位元件632沿上下方向叠置在一起。第一定位元件631包括长条状的主体部6310、设置于主体部6310上的四个定位槽6311、6312、6313、6314。定位槽6311-6314贯通主体部6310的上表面及前后表面。定位槽6311-6314沿前后方向延伸，且沿左右方向(主体部6310的长度方向)依次间隔布置。第二定位元件632包括长条状的主体部6320、设置于主体部6320上的四个定位槽6321、6322、6323、6324。定位槽6321-6324贯通主体部6320的上表面及前后表面。定位槽6321-6324沿前后方向延伸，且沿左右方向(主体部6320的长度方向)依次间隔布置。在其他实施方式中，定位槽的数量也可以为两个、六个、七个、八个等。

管体62按照以下方式定位：

首先，在承载体60上沿前后方向间隔固定数个第一定位元件631，且第一定位元件631沿前后方向依次对齐，然后将四条管体段62a、62b、62c、62d分别沿前后方向分别贯穿第一定位元件631的四个定位槽6311、6312、6313、6314；然后，将数个第二定位元件632分别固定于对已的第一定位元件631上面，例如可以通过胶水、螺丝等方式将相应的第一定位元件631、第二定位元件632沿上下方向固定在一起；再次，将管体段62a折弯后并置于定位槽6323内，将管体段62b折弯后并置于定位槽6324内，将管体段62c折弯后并置于定位槽6321内，将管体段62d折弯后并置于定位槽6322内，从而使管体段62a、62b的弯折过渡部与管体段62c、62d的弯折过渡部交叉排布，通过该种方式，使弯折过渡部有相对较大的曲率半径，从而使管体段62a-62d的冷却介质输送流畅。

本实施例中，管体段的数量为四个，其他实施例中，其数量也可以为两个、六个、八个等。

进一步的，可在定位槽内施加粘合剂，是管体段与定位槽固定在一起，也可以通过物理干涉方式，使管体段与定位槽机械固定。

进一步的，可以在承载体60上布置多组定位元件及管体，位于不同的定位元件上的两组管体之间布置一个匀场条模具61。不同组的管体段可被串联 连接在一起形成一个或多个冷却回路。

将承载体60折弯后放置于梯度线圈外面，然后进行灌胶工艺，将承载体60、管体62、定位元件63成型于梯度线圈上，然后将匀场条模具61移除后，形成相应的匀场孔，用于容纳匀场条，所述管体62邻近相应的匀场孔，可以对匀场条冷却。

本发明中的冷却组件与匀场条邻近布置，可通过直接对匀场条进行冷却，保证匀场片不受梯度线圈温度变化的影响，进而保证磁场的稳定均匀，图像质量稳定。本发明在装配梯度线圈时，即可以将匀场冷却组件安装在梯度线圈内部，后灌胶形成一个整体，本发明结构简单，便于操作、不占用额外空间、不增加梯度线圈厚度、不破坏梯度线圈原有功能和结构。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。