单侧快速MRI梯度场线圈及其应用的制作方法

背景技术：

1、磁共振成像(mri)系统主要集中于利用封闭的外形。这种外形包括使用产生电磁场的材料和成像系统部件围绕成像区域。典型的mri系统包括圆柱形孔磁体，其中患者被置于磁体的管内进行成像。然后将诸如射频(rf)发送(tx)、rf接收(rx)线圈和电磁梯度生成线圈的部件置于患者的多侧来有效地围绕患者以执行成像。

2、通常，电磁梯度生成线圈巨大并且完全围绕视场(即，成像区域)以在整个视场中创建线性和单调的磁场梯度。在大多数当前mri系统中，部件的放置实际上围绕着患者，严重限制了患者的移动，而有时能够在将患者定位或移向和移出成像区域期间引起额外的负担。因此，需要在下一代mri系统中提供现代成像配置，以进一步缓解上述关于患者舒适度和繁重限制的问题。

技术实现思路

1、本公开的至少一个方面涉及一种磁成像装置。该装置包括：电源，用于提供电流；以及连接到电源的单侧梯度线圈组。根据各种实施方式，线圈组包括孔隙。根据各种实施方式，线圈组还包括在相对于孔隙的第一位置处的一个或更多个第一螺旋线圈和在相对于孔隙的第二位置处的一个或更多个第二螺旋线圈。根据各种实施方式，第一位置相对于孔隙而与第二位置相对。在该装置的一些实现方案中，线圈组被配置为接收通过一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈的电流，以生成电磁场梯度，该电磁场梯度被配置为远离线圈组投射并进入磁成像装置的成像区域。

2、根据各种实施方式，线圈组是非平面的并且被定向为部分地围绕成像区域。根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈相对于孔隙是非平面的并且相对于孔隙彼此镜像。

3、根据各种实施方式，电磁场梯度在成像区域中是基本均匀的。根据各种实施方式，电磁场梯度大于约5mt。根据各种实施方式，电磁场梯度具有小于约10μs的上升时间。

4、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈包括具有至少两个不同直径的至少两个第一螺旋线圈。根据各种实施方式，一个或更多个第二螺旋线圈包括具有至少两个不同直径的至少两个第二螺旋线圈。

5、在该装置的一些实现方案中，电流以交变方向流过一个或更多个第一螺旋线圈以最小化电磁场梯度的上升时间。

6、根据各种实施方式，电流以交变方向流过一个或更多个第二螺旋线圈以最小化电磁场梯度的上升时间。

7、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈中的初级第一螺旋线圈被配置为创建第一大初级电磁场梯度，并且一个或更多个第一螺旋线圈中的次级第一螺旋线圈被配置为创建第一小次级电磁场梯度以提供对第一大初级电磁场梯度的调整。根据各种实施方式，一个或更多个第二螺旋线圈中的初级第二螺旋线圈创建第二大初级电磁场梯度，并且一个或更多个第二螺旋线圈中的次级第二螺旋线圈创建第二小次级电磁场梯度以提供对第二大初级电磁场梯度的调整。

8、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈中的初级第一螺旋线圈和一个或更多个第一螺旋线圈中的与初级第一螺旋线圈相邻的次级第一螺旋线圈使电流以相反的方向流过它们。根据各种实施方式，一个或更多个第二螺旋线圈中的初级第二螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈中的与初级第二螺旋线圈相邻的次级第二螺旋线圈使电流以相反的方向流过它们。

9、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈中的初级第一螺旋线圈和一个或更多个第一螺旋线圈中的与初级第一螺旋线圈相邻的次级第一螺旋线圈交叠高达各自线圈的50％以生成更平行的第一电磁场梯度。根据各种实施方式，一个或更多个第二螺旋线圈中的初级第二螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈中的与初级第二螺旋线圈相邻的次级第二螺旋线圈交叠高达各自线圈的50％以生成更平行的第二电磁场梯度。

10、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈连接以形成单个电流回路。根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈包括不同的材料。

11、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈的直径在约10μm至约10m之间。

12、根据各种实施方式，线圈组还包括用于调整电磁场梯度的一个或更多个电子部件。根据各种实施方式，一个或更多个电子部件包括至少一个pin二极管、机械继电器、固态继电器或mems开关。根据各种实施方式，用于调谐的一个或更多个电子部件包括导电金属、超材料或磁性金属中的至少之一。根据各种实施方式，调谐电磁场梯度包括改变电流或改变一个或更多个电子部件的物理位置。

13、根据各种实施方式，线圈组被低温冷却以降低电阻并提高效率。

14、根据各种实施方式，线圈组还包括与孔隙相对的开口，其中孔隙和开口之间的区域限定线圈组区域，并且其中成像区域至少部分地设置在线圈组区域之外。

15、本公开的至少一个方面涉及一种使用磁成像装置的方法。该方法包括提供电源和提供连接到电源的单侧梯度线圈组。根据各种实施方式，线圈组包括孔隙。根据各种实施方式，线圈组包括在相对于孔隙的第一位置处的一个或更多个第一螺旋线圈和在相对于孔隙的第二位置处的一个或更多个第二螺旋线圈。根据各种实施方式，第一位置相对于孔隙而与第二位置相对。

16、根据各种实施方式，该方法包括接通电源以使电流流过一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈，以生成电磁场梯度，电磁场梯度远离线圈组投射并进入磁场成像装置的成像区域。

17、根据各种实施方式，电磁场梯度大于约5mt。根据各种实施方式，电磁场梯度具有小于约10μs的上升时间。

18、根据各种实施方式，线圈组还包括来自pin二极管、机械继电器、固态继电器或mems开关中之一的一个或更多个电子部件。根据各种实施方式，该方法还包括通过改变电流或通过改变一个或更多个电子部件的物理特性或位置中之一来调谐电磁场梯度。

19、根据各种实施方式，线圈组还包括与孔隙相对的开口，其中孔隙和开口之间的区域限定线圈组区域，并且其中成像区域至少部分地设置在线圈组区域之外。

20、本公开的至少一个方面涉及一种磁成像装置。该装置包括：电源，用于提供电流；以及连接到电源的单侧梯度线圈组，其中线圈组被配置为生成具有小于约10μs的上升时间的电磁场梯度，并且电磁场梯度被配置为远离线圈组投射并进入磁成像装置的成像区域。

21、根据各种实施方式，线圈组还包括：孔隙，以及在相对于孔隙的第一位置处的一个或更多个第一螺旋线圈和在相对于孔隙的第二位置处的一个或更多个第二螺旋线圈，第一位置相对于孔隙而与第二位置相对。

22、根据各种实施方式，线圈组是非平面的并且被定向为部分地围绕成像区域。根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈相对于孔隙是非平面的并且相对于孔隙彼此镜像。

23、根据各种实施方式，电磁场梯度在成像区域中是基本均匀的。根据各种实施方式，电磁场梯度大于约5mt。

24、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈包括具有至少两个不同直径的至少两个第一螺旋线圈。根据各种实施方式，一个或更多个第二螺旋线圈包括具有至少两个不同直径的至少两个第二螺旋线圈。

25、在该装置的一些实现方案中，电流以交变方向流过一个或更多个第一螺旋线圈以最小化电磁场梯度的上升时间。

26、根据各种实施方式，电流以交变方向流过一个或更多个第二螺旋线圈以最小化电磁场梯度的上升时间。

27、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈中的初级第一螺旋线圈被配置为创建第一大初级电磁场梯度，并且一个或更多个第一螺旋线圈中的次级第一螺旋线圈被配置为创建第一小次级电磁场梯度以提供对第一大初级电磁场梯度的调整。根据各种实施方式，一个或更多个第二螺旋线圈中的初级第二螺旋线圈创建第二大初级电磁场梯度，并且一个或更多个第二螺旋线圈中的次级第二螺旋线圈创建第二小次级电磁场梯度以提供对第二大初级电磁场梯度的调整。

28、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈中的初级第一螺旋线圈和一个或更多个第一螺旋线圈中的与初级第一螺旋线圈相邻的次级第一螺旋线圈使电流以相反的方向流过它们。根据各种实施方式，一个或更多个第二螺旋线圈中的初级第二螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈中的与初级第二螺旋线圈相邻的次级第二螺旋线圈使电流以相反的方向流过它们。

29、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈中的初级第一螺旋线圈和一个或更多个第一螺旋线圈中的与初级第一螺旋线圈相邻的次级第一螺旋线圈交叠高达各自线圈的50％以生成更平行的第一电磁场梯度。根据各种实施方式，一个或更多个第二螺旋线圈中的初级第二螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈中的与初级第二螺旋线圈相邻的次级第二螺旋线圈交叠高达各自线圈的50％以生成更平行的第二电磁场梯度。

30、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈连接以形成单个电流回路。根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈包括不同的材料。

31、根据各种实施方式，一个或更多个第一螺旋线圈和一个或更多个第二螺旋线圈的直径在约10μm至约10m之间。

32、根据各种实施方式，线圈组还包括用于调节电磁场梯度的一个或更多个电子部件。根据各种实施方式，一个或更多个电子部件包括至少一个pin二极管、机械继电器、固态继电器或mems开关。根据各种实施方式，用于调谐的一个或更多个电子部件包括导电金属、超材料或磁性金属中的至少之一。根据各种实施方式，调谐电磁场梯度包括改变电流或改变一个或更多个电子部件的物理位置。

33、根据各种实施方式，线圈组被低温冷却以降低电阻并提高效率。

34、根据各种实施方式，线圈组还包括与孔隙相对的开口，其中孔隙和开口之间的区域限定线圈组区域，并且其中成像区域至少部分地设置在线圈组区域之外。

35、本公开的至少一个方面涉及一种使用磁成像装置的方法。该方法包括提供电源和提供连接到电源的单侧梯度线圈组。该方法包括接通电源以使电流流过线圈组。该方法包括生成上升时间小于约10μs的电磁场梯度。该方法包括将电磁场梯度远离线圈组投射并进入磁成像装置的成像区域。

36、根据各种实施方式，电磁场梯度大于约5mt。

37、根据各种实施方式，线圈组还包括来自pin二极管、机械继电器、固态继电器或mems开关中之一的一个或更多个电子部件。根据各种实施方式，该方法还包括通过改变电流或通过改变一个或更多个电子部件的物理特性或位置中之一来调谐电磁场梯度。

38、根据各种实施方式，线圈组还包括与孔隙相对的开口，其中孔隙和开口之间的区域限定线圈组区域，并且其中成像区域至少部分地设置在线圈组区域之外。

39、这些和其他方面和实现方案在下面详细讨论。前述信息和以下详细描述包括各个方面和实现方案的说明性示例，并提供用于理解要求保护的方面和实现方案的性质和特征的概述或框架。附图提供了对各个方面和实现方案的说明和进一步理解，并且被并入并构成本说明书的一部分。