一種磁共振顯微成像用平面梯度線圈的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于磁共振顯微成像空間定位的平面梯度線圈，尤其是具有三個梯度方向、基于反向亥姆霍茲線圈的二維梯度磁場線圈。
【背景技術】
[0002]目前，在磁共振成像技術領域，有兩種營造強靜磁場的磁體，超導磁體和永磁磁體，兩者磁體結構和靜磁場方向有著很大差別。超導磁體由于為圓筒型結構，所產生的靜磁場沿圓筒軸線方向，因此相應梯度線圈構建于圓柱面上，并且通過線圈套配產生空間三個正交方向上的梯度磁場。而極板為平面型的永磁磁體往往是C型結構，靜磁場方向垂直于兩個極板所在的平面，相應地配套梯度線圈為平面型，產生的梯度磁場與靜磁場方向一致，而磁場梯度方向同樣有x、y和Z向三種；線圈導線的走向通常通過目標場法和流函數法設計得到。
[0003]在微小樣品磁共振成像的情況下，原有的大尺度梯度線圈產生的磁場梯度不再適合進行顯微成像，用于樣品尺度從米級縮小到毫米級，相應地磁場梯度值也要從約
6.5Gauss/cm提高到6500Gauss/cm左右，從而傳統的圓柱面或平面極板型梯度線圈的設計方法不再適用。另外，由于樣品尺度微小而決定了梯度線圈尺度微小，再用常規的目標場和流函數方法設計出來的線圈將難以加工。
[0004]發明專利2005800200242《帶有鐵輔助磁場梯度系統的磁共振成像系統》，公開了一種磁共振成像設備，包括主磁體(20)，其環繞檢查區域(18)并生成檢查區域內的主磁場；磁場梯度系統(30)被置于主磁體的外部。其磁場梯度系統結構復雜，涉及到與超導磁體之間的磁屏蔽措施；特別地，根據磁場分析理論，圓柱形線圈產生的磁場只適用于具有軸對稱特征的樣品成像，而對于二維平面結構的目標體，柱面或球面的函數展開數理模型是不適用的。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有技術的全身和部位磁共振成像梯度線圈不能進行微小體積顯微成像的不足，提出一種微型平面式梯度線圈。本發明梯度線圈通過與微型螺線管射頻線圈集成，能夠進行高分辨率的磁共振顯微成像，本發明可以用于超導磁體，還可用于全身永磁磁體。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]本發明平面梯度線圈為一組三正交方向的微型平面梯度線圈組，用多層印制電路板制作技術，基于兩塊相對放置的6層電路板實現。所述的平面梯度線圈組從線圈結構的幾何中心由內向外，依次是+-Gx、+-Gy和+-Gz六個梯度線圈。
[0008]兩塊相對布置的6層電路板厚度相同，分別定義為頂板和底板。兩塊6層電路板之間留有間隙。每塊電路板的6個布線層中，頂層和底層用于布置連線，3個中間用于線圈走線。底板有-Gx梯度線圈引線端口，-Gy梯度線圈引線端口，及-Gz梯度線圈引線端口。頂板有+Gx梯度線圈、+Gy梯度線圈和+Gz梯度線圈的引線端口。位于底板的-Gx梯度線圈由分別產生正向磁場的X軸正向子線圈和產生反向磁場的X軸負向子線圈串聯組成，-Gy梯度線圈也是由產生正向磁場的y軸正向子線圈和產生反向磁場的y軸負向子線圈串聯組成，-Gz梯度線圈是一個產生反向磁場的z軸負向子線圈。位于頂板的+Gx梯度線圈由分別產生正向磁場的X軸正向子線圈和反向磁場的X軸負向子線圈串聯組成，+Gy梯度線圈也是由產生正向磁場的I軸正向子線圈和產生反向磁場I軸負向子線圈串聯組成，+Gz梯度線圈是一個產生正向磁場的z軸正向子線圈。
[0009]當通以直流電流時，底板-Gx梯度線圈的X軸正向子線圈和頂板+Gx梯度線圈的X軸正向子線圈產生垂直于線圈平面向上的正向磁場，而底板-Gx梯度線圈的X軸負向子線圈和頂板+Gx梯度線圈的X軸負向子線圈產生垂直于線圈平面向下的反向磁場，頂板+Gx梯度線圈與底板-Gx梯度線圈沿X軸取向，形成了 X向的磁場梯度；底板-Gy梯度線圈的y軸正向子線圈和頂板+Gy梯度線圈的y軸正向子線圈產生垂直于線圈平面向上的正向磁場，而底板-Gy梯度線圈的y軸負向子線圈和頂板+Gy梯度線圈的y軸負向子線圈產生垂直于線圈平面向下的反向磁場，頂板+Gy梯度線圈與底板-Gy梯度線圈沿y軸取向，形成了y向的磁場梯度；而底板的-Gz梯度線圈的z軸負向子線圈可以產生垂直于線圈平面向下的反向磁場，頂板的+Gz梯度線圈的X軸正向子線圈產生的正向磁場的方向垂直于線圈平面向上，則在整個梯度線圈的幾何中心產生z向的磁場梯度，幾何中心處磁場為零。頂板和底板兩塊電路板之間距離的選取，則是應使空間分布的磁場在X、y和z向都按照I階線性變化規律分布。
[0010]本發明巧妙地基于微平面結構實現了三方向正交梯度磁場，并且，頂板的下表面和底板上表面之間距離為5毫米，由于上下線圈之間的距離適當，提高了磁場的線性度。又由于采用的是反向亥姆霍茲線圈結構，和目標場/流函數方法相比，設計復雜度大大減小。
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和具體實施對本發明做進一步說明。
[0012]圖1是本發明的頂板Gx梯度線圈走線示意圖；
[0013]圖2是本發明的頂板Gy梯度線圈走線示意圖；
[0014]圖3是本發明的頂板Gz梯度線圈走線示意圖；
[0015]圖4是本發明的底板Gx梯度線圈走線示意圖；
[0016]圖5是本發明的底板Gy梯度線圈走線示意圖；
[0017]圖6是本發明的底板Gz梯度線圈走線示意圖；
[0018]圖7是本發明的頂板和底板的線圈結構圖。
[0019]圖中:1頂板產生正向磁場的+Gx梯度線圈的X軸正向子線圈，2頂板產生反向磁場的+Gx梯度線圈的X軸負向子線圈，5頂板產生正向磁場的+Gy梯度線圈的y軸正向子線圈，6頂板產生反向磁場的+Gy梯度線圈的y軸負向子線圈，9頂板產生正向磁場的+Gz梯度線圈的z軸正向子線圈，14底板產生正向磁場的-Gx梯度線圈的X軸正向子線圈，15底板產生反向磁場的-Gx梯度線圈的X軸負向子線圈，18底板產生正向磁場的-Gy梯度線圈的y軸正向子線圈，19底板產生反向磁場的-Gy梯度線圈的y軸負向子線圈，22底板產生反向磁場的-Gz梯度線圈的z軸負向子線圈，3頂板+Gx梯度線圈的電流輸入引腳，4頂板+Gx梯度線圈的電流輸出引腳，7頂板+Gy梯度線圈的電流輸入引腳，8頂板+Gy梯度線圈的電流輸出引腳，10頂板+Gz梯度線圈的電流輸入引腳，11頂板-Gz梯度線圈的電流輸出引腳，12底板-Gx梯度線圈的電流輸入引腳，13底板-Gx梯度線圈的電流輸出引腳，16底板-Gy梯度線圈的電流輸入引腳，17底板-Gy梯度線圈的電流輸出引腳，20底板-Gz梯度線圈的電流輸入引腳，21底板-Gz梯度線圈的電流輸出引腳。
【具體實施方式】
[0020]本發明