一種用于磁共振成像的非對稱梯度線圈的制作方法

本實用新型涉及磁共振成像領域，具體涉及一種用于磁共振成像的非對稱梯度線圈。

背景技術：

磁共振成像系統中梯度線圈用來產生梯度磁場，梯度磁場用于實現層面選擇、空間編碼、擴散增強等功能。梯度線圈從梯度磁場的分布來看，分為縱向梯度線圈和橫向梯度線圈，其中，縱向梯度線圈所產生的磁場沿主磁場方向呈線性梯度變化。

一般來講，水平磁場的主磁體中，縱向梯度線圈都是由多個同心圓的繞組構成，這些繞組的直徑相同，沿主磁場方向有序排列，所產生的梯度磁場在中間的某個垂直于主磁場方向的平面是零，稱該平面為零平面，梯度線圈產生的梯度磁場在零平面的兩側是反對稱線性分布的。而磁體的成像中心都與梯度線圈磁場零平面重合，而梯度磁場零平面一般又是與梯度線圈繞組分布的幾何對稱中心是重合的。由于梯度線圈一般都較長，為了使人體能夠進入成像中心，梯度線圈直徑的大小必須能夠容納人體進入。

另外一方面，對于磁共振成像系統，由于梯度線圈是插入到主磁體中，在梯度線圈的外側是磁體的金屬結構，梯度線圈所產生的磁場一般是脈沖磁場，這一脈沖磁場將會在磁體的金屬結構中感應出渦流，渦流所產生的磁場將疊加在梯度線圈所產生的磁場上，從而破壞了梯度線圈所產生梯度磁場的純凈，對成像有負面的影響，因此，在構成梯度線圈時，一般有內外兩層繞組，所通過的電流方向相反，外層的線圈為屏蔽線圈，屏蔽線圈外部的區域稱屏蔽區，內層線圈為主線圈，主線圈內以零平面為中心，兩側一定區域的梯度磁場是線性變化的，稱為成像區。

隨著技術的進步和應用的需求，現代梯度線圈要求梯度磁場強度越來越高，在很多情況下，大直徑的梯度線圈其梯度磁場強度不能滿足要求，則需要縮小梯度線圈的直徑，導致人體無法全部進入，人體僅僅可將部分進入到梯度線圈中，導致梯度線圈的零平面偏離到了接近于梯度線圈幾何結構的一端，這種情況下，梯度線圈繞組的幾何分布一般不再是與梯度磁場零平面呈對稱的分布，構成了所謂的非對稱線圈。

現有的非對稱縱向梯度線圈，由于其主線圈都是沿著水平方向分布，所產生的主要問題是，在靠近人體進入的這一端，由于布線空間十分有限，導致梯度線圈繞組的排列非常緊密，使得在磁場零平面在人體進入這一側的梯度磁場分布上，其線性范圍比較小，并且也很難擴大線性范圍，導致成像時這一側的圖像變形較大，并且影響一些高級的掃描方式的實現；另一方面，現有的方案都沒有考慮渦流的對稱性，所謂渦流的對稱性是指在屏蔽區存在的梯度磁場，其形態分布關于零平面是反對稱的，其產生的渦流磁場也是反對稱分布的，在進行渦流補償時可以精確校正。對于傳統的對稱式梯度線圈，渦流的對稱性與線圈的設計和繞組的分布無關，只需要在工程上保證各個子線圈在幾何位置上的對稱安裝，就可自動保證渦流磁場的對稱性。在非對稱線圈中，零平面兩側的渦流磁場的對稱性與線圈的安裝不再有關，而是與線圈的繞組分布相關，非對稱縱向梯度線圈的繞組分布，不再是在零平面兩側對稱。渦流磁場的對稱性非常重要，不對稱的渦流磁場分布，會導致在后期的渦流預加重補償時，無法獲得理想的補償結果，也就是說，磁場零平面一側的渦流補償到理想狀態則另一側會偏離理想狀態，反之亦然。

技術實現要素：

對于現有技術中所存在的問題，本實用新型提供的一種用于磁共振成像的非對稱梯度線圈，可以優化梯度磁場線性分布，擴展梯度磁場線性范圍，并且使得渦流磁場的分布更為理想，更容易達到理想的渦流補償效果。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種用于磁共振成像的非對稱梯度線圈，包括主線圈、垂直繞組和屏蔽線圈，其中，所述主線圈用于生成梯度磁場；所述垂直繞組設于所述主線圈靠近人體進入的一端的外部以優化所述梯度磁場線性分布，垂直繞組使得梯度磁場有更好的線性分布；所述屏蔽線圈位于所述主線圈的外部使得所述主線圈產生的渦流磁場反對稱分布。

作為一種優選的技術方案，所述主線圈由多匝直徑相同圓心共軸的環形繞組構成，所述環形繞組相對于零平面呈非對稱分布，用于生成梯度磁場。

作為一種優選的技術方案，所述非對稱梯度線圈包括一組或多組所述垂直繞組，每一組所述垂直繞組均由一匝或多匝環形繞組構成，垂直繞組用于改善主線圈的成像區域的梯度磁場分布的線性度。

作為一種優選的技術方案，當所述垂直繞組包括多組時，每一組所述垂直繞組沿所有的所述垂直繞組的圓心的共軸依次分布，該種方式為最優的分布方式。

作為一種優選的技術方案，當一組所述垂直繞組包含多匝環形繞組時，所述多匝環形繞組在同一平面內呈同心圓狀分布，該種分布方式對于改善主線圈的成像區域的一端磁場分布的線性度有著最優的效果。

作為一種優選的技術方案，所述非對稱梯度線圈包括多組所述屏蔽線圈，每一組所述屏蔽線圈均由一匝或多匝環形繞組構成，構成屏蔽線圈的環形繞組均為渦流平衡補償繞組，屏蔽線圈用于使屏蔽區內存在的梯度磁場產生的渦流磁場在成像區內相對于零平面反對稱。

作為一種優選的技術方案，每一組所述屏蔽線圈沿所有的所述屏蔽線圈的圓心的共軸依次分布，當一組所述屏蔽線圈包含多匝環形繞組時，所述多匝環形繞組以直徑相同圓心共軸的方式平行分布，該種方式為最優的分布方式。

作為一種優選的技術方案，不同組的所述屏蔽線圈的電流方向相同或相反；當一組所述屏蔽線圈由多匝環形繞組構成時，同一組內的所述多匝環形繞組的電流方向相同。

作為一種優選的技術方案，所有的所述環形繞組的圓心均共軸。

作為一種優選的技術方案，所述主線圈與所述垂直繞組間設有間隙，該間隙中用于插入橫向梯度線圈的繞組，從而在不影響橫向梯度線圈的分布的前提下，提高橫向梯度磁場的線性水平。

本實用新型的有益效果表現在：

1、本實用新型通過垂直繞組特別是當一組垂直繞組包含多匝同一平面內同心圓分布的環形繞組時，可以極大的改善主線圈的成像區域的梯度磁場分布的線性度，擴大了線性范圍，并且垂直繞組與主線圈的間隙中插入橫向梯度線圈的繞組，從而不影響橫向梯度線圈的分布，提高橫向梯度磁場的線性水平。

2、本實用新型通過屏蔽線圈使得屏蔽區存在的梯度磁場產生的渦流磁場在成像區域相對于零平面反對稱，使得后期進行渦流補償時可以精確校正，更容易達到理想的補償效果。

附圖說明

圖1為本實用新型一種用于磁共振成像的非對稱梯度線圈的剖視圖；

圖2為本實用新型一種用于磁共振成像的非對稱梯度線圈實施例一的整體結構示意圖；

圖3為本實用新型一種用于磁共振成像的非對稱梯度線圈實施例二的整體結構示意圖；

圖中：1-屏蔽線圈、2-垂直繞組、3-主線圈、4-成像區域、5-零平面。

具體實施方式

為了便于本領域技術人員理解，下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖1為本實用新型的剖視圖，包括主線圈3、垂直繞組2和屏蔽線圈1，其中，主線圈3用于生成梯度磁場，使得成像區域4位于主線圈3的一側，梯度磁場關于零平面5對稱；垂直繞組2位于主線圈3的成像區域4的一端的外部優化梯度磁場的線性分布；屏蔽線圈1位于主線圈3的外部使得主線圈3產生的渦流磁場關于零平面5對稱分布。

其中，主線圈3由多匝直徑相同圓心共軸的環形繞組構成，環形繞組呈非對稱分布，從而生成梯度磁場；本實用新型包括一組或多組垂直繞組2，每一組垂直繞組2均由一匝或多匝環形繞組構成，當垂直繞組2包括多組時，每一組垂直繞組2沿所有的垂直繞組2的圓心的共軸依次分布，當一組垂直繞組2包含有多匝環形繞組時，該多匝環形繞組在同一平面內呈同心圓狀分布；本實用新型包括多組屏蔽線圈1，每一組屏蔽線圈1均由一匝或多匝環形繞組構成，構成屏蔽線圈1的環形繞組均為渦流平衡補償繞組，每一組屏蔽線圈1沿所有的屏蔽線圈的圓心的共軸依次分布，當一組屏蔽線圈1包含多匝環形繞組時，多匝環形繞組以直徑相同圓心共軸的方式平行分布，同時，不同組的屏蔽線圈1的電流方向相同或相反，當一組屏蔽線圈1由多匝環形繞組構成時，同一組屏蔽線圈1內的多匝環形繞組的電流方向相同；構成主線圈3、垂直繞組2和屏蔽線圈1的所有的環形繞組的圓心均共軸；主線圈3與垂直繞組2間設有間隙，該間隙用于插入橫向梯度線圈的繞組，從而在不影響橫向梯度線圈的分布的前提下，提高橫向梯度磁場的線性水平。

實施例一

圖2為本實用新型實施例一的整體結構示意圖，主線圈3的內徑為400mm，屏蔽線圈1的半徑為280mm。在主線圈3的靠近成像區域4的端部設置有一組垂直繞組2，垂直繞組2共三匝環形繞組組成；屏蔽線圈1共包括四組，其中，按照圖2中從左至右的方向，依次包括3匝、4匝、2匝和3匝環形繞組，構成屏蔽線圈1的環形繞組均為渦流平衡補償繞組。該線圈結構在半徑11cm的成像區域4內產生的梯度磁場的線性度為+3.6％/-2.5％。在成像區域4垂直對稱線兩側8cm處，10kHz電流所產生的渦流不對稱小于5.3％。

實施例二

圖3為本實用新型實施例二的整體結構示意圖，主線圈3的內徑為640mm，屏蔽線圈1的半徑為390mm。在主線圈3的靠近成像區域4的端部設置有兩組垂直繞組2，其中，一組垂直繞組由4匝環形繞組組成，另一組垂直繞組由2匝環形繞組組成；屏蔽線圈1共包括七組，其中，按照圖3中從左至右的方向，依次包括4匝、3匝、4匝、5匝、2匝、3匝和3匝環形繞組，構成屏蔽線圈1的環形繞組均為渦流平衡補償繞組。該線圈結構在半徑20cm的成像區域4內產生的梯度磁場的線性度為+5.6％/-2.0％。在成像區域4垂直對稱線兩側11cm處，10kHz電流所產生的渦流不對稱小于3％。

以上內容僅僅是對本實用新型的結構所作的舉例和說明，所屬本技術領域的技術人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離實用新型的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本實用新型的保護范圍。