CN104678334A - 一种梯度线圈组件、梯度线圈和磁共振成像系统 - Google Patents

一种梯度线圈组件、梯度线圈和磁共振成像系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种梯度线圈组件。该梯度线圈组件包括一铝线本体和一铜线端部，所述铜线端部通过冷压焊接方式连接在所述铝线本体的两端。采用根据本发明的具体实施方式的梯度线圈可大幅度减少梯度线圈的重量并且可使用于磁体的外部真空腔厚度降低，从而大幅度降低磁体成本和梯度线圈成本以及磁体和梯度线圈的安装和维护的难度。采用冷压焊接方式焊接铝线本体和铜线端部不存在氧化问题，因此避免了由此产生的质量缺陷。

Description

一种梯度线圈组件、梯度线圈和磁共振成像系统
技术领域
本发明涉及磁共振成像系统，特别涉及磁共振成像系统的梯度线圈以及梯度线圈组件。
背景技术
磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。磁共振现象的原理主要包括：包含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子具有自旋运动，犹如一个小磁体，并且这些小磁体的自旋轴没有一定的规律，如果施加外在磁场，这些小磁体将按外在磁场的磁力线重新排列，具体为在平行于或反平行于外在磁场磁力线的两个方向排列，将上述平行于外在磁场磁力线的方向称为正纵向轴，将上述反平行于外在磁场磁力线的方向称为负纵向轴；原子核只具有纵向磁化分量，该纵向磁化分量既具有方向又具有幅度。用特定频率的射频(Radio Frequency，RF)脉冲激发处于外在磁场中的原子核，使这些原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴，产生共振，这就是磁共振现象。上述被激发的原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴之后，该原子核就具有了横向磁化分量。停止发射射频脉冲后，被激发的原子核发射回波信号，将吸收的能量逐步以电磁波的形式释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，将原子核发射的回波信号经过空间编码等进一步处理即可重建图像。
在磁共振成像系统中，梯度线圈是产生线性梯度磁场的关键部件。梯度线圈至少包括主线圈组和屏蔽线圈组，主线圈组和屏蔽线圈组又分别包括三层线圈。通常将铜线用作将主线圈和屏蔽线圈利用焊剂焊接起来的导体。为了节省成本同时降低梯度线圈的重量，也可以开发使用铝线，但是鉴于其易氧化的特性铝线难于利用焊剂焊接，因此也无法大规模生产铝线梯度线圈。
西门子公司专利US8067939B2提出利用两种不同形状的导体形成梯度线圈，其中，将平面导体(优选铝质材料并且通过水切割、激光切割等方式制成)与普通矩形截面铜导体焊接在一起，但是该方案并未提出如何解决铜铝之间利用焊剂焊接而产生的氧化问题。
发明内容
针对上述技术问题，为了大量生产铝线梯度线圈并且解决铝线的氧化问题，本发明提出了一种梯度线圈组件，包括一铝线本体和一铜线端部，所述铜线端部通过冷压焊接方式连接在所述铝线本体的两端。
优选地，所述冷压焊接方式包括搭接和对接。
同时，本发明还提出一种梯度线圈，包括一主线圈组和一屏蔽线圈组，所述主线圈组和所述屏蔽线圈组分别呈同心圆筒状，所述屏蔽线圈组的半径大于所述主线圈组，其中，所述主线圈组包括至少一层主线圈，所述主线圈由所述铜线端部相对对称放置的两个如上所述的梯度线圈组件的两对所述铜线端部中的一对焊接在一起制成；所述屏蔽线圈组包括至少一层屏蔽线圈，所述屏蔽线圈由所述铜线端部相对对称放置的两个如上所述的梯度线圈组件的两对所述铜线端部中的一对焊接在一起制成。
优选地，所述主线圈组包括三层所述主线圈，所述屏蔽线圈组包括三层所述屏蔽线圈。
优选地，按照在所述主线圈组和所述屏蔽线圈组中各层所述主线圈与各层所述屏蔽线圈的位置，各层所述主线圈与各层所述屏蔽线圈分别相应焊接在一起。
同时，本发明还提出一种磁共振成像系统，其特征在于，包括如上所述的梯度线圈。
根据上述技术方案，由于根据本发明的具体实施方式的梯度线圈组件，利用铝线替代了铜线作为本体，因此成本大幅下降；另外由于利用铜线作为端部，所以易于与其他线圈组件或者其他部件焊接从而便于大量生产；而且，采用冲压方式焊接铝线本体和铜线端部不存在氧化问题，因此避免了由此产生的质量缺陷。同时，采用根据本发明的具体实施方式的梯度线圈可大幅度减少梯度线圈的重量并且可使用于磁体的外部真空腔厚度降低，从而大幅度降低磁体成本和梯度线圈成本以及磁体和梯度线圈的安装和维护的难度。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1是根据本发明的具体实施方式的梯度线圈的截面图。
图2是根据本发明的具体实施方式的梯度线圈的主线圈(或屏蔽线圈)的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
根据本发明的具体实施方式的梯度线圈组件包括铝线本体和铜线端部，所述铜线端部通过冷压焊接方式连接在所述铝线本体的两端。由于根据本发明的具体实施方式的梯度线圈组件，利用铝线替代了铜线作为本体，因此成本大幅下降；另外由于利用铜线作为端部，所以易于与其他线圈组件或者其他部件焊接从而便于大量生产；而且，采用冷压焊接方式焊接铝线本体和铜线端部不存在氧化问题，因此避免了由此产生的质量缺陷。
图1是根据本发明的具体实施方式的梯度线圈的截面图。如图1所示，根据本发明的具体实施方式的梯度线圈包括一主线圈组和一屏蔽线圈组，其中，所述主线圈组包括至少一层主线圈(图1所示，三层，从上至下分别是X、Y、Z，顺序根据实际设计可以调整)，所述屏蔽线圈组包括至少一层屏蔽线圈(图1所示，三层，从上至下分别是X’、Y’、Z’，顺序根据实际设计可以调整)，相应的主线圈和屏蔽线圈相互连接，即主线圈X与屏蔽线圈X’连接，主线圈Y与屏蔽线圈Y’连接，主线圈Z与屏蔽线圈Z’连接。
图2是根据本发明的具体实施方式的梯度线圈的主线圈(或屏蔽线圈)的示意图。根据本发明的具体实施方式的主线圈(或屏蔽线圈)包括两个梯度线圈组件100，如图2所示，所述两个梯度线圈组件100左右对称。其中，所述梯度线圈组件100包括铝线本体101和铜线端部，铝线本体101由铝制成，铜线端部102由铜制成，其中，铜线端部102分别位于铝线本体101的两端，并且铜线端部102是通过冷轧的方式与铝线本体101焊接在一起的。按照与磁共振成像系统的相对位置关系可以分别称上述两端为病床端(patient side)和服务端(service side)。所述冷压焊接方式可以用手持式，座式以及自动化焊接设备进行焊接。所述冷压焊接方式包括搭接和对接等方式。
具体而言，根据本发明的具体实施方式的梯度线圈GC，包括一主线圈组MG和一屏蔽线圈组SG，如图1所示，所述主线圈组和所述屏蔽线圈组分别呈同心圆筒状，所述屏蔽线圈组的半径大于所述主线圈组，其中，根据本发明的具体实施方式的梯度线圈的主线圈组包括至少一层主线圈，所述主线圈由所述铜线端部102相对对称放置的根据本发明的具体实施方式的梯度线圈的主线圈组的两个梯度线圈组件100的两对所述铜线端部102中的一对焊接在一起制成，如图2所示，所述主线圈由所述铜线端部102相对对称放置的两个梯度线圈组件100的两对所述铜线端部102中的上方的一对焊接在一起制成；根据本发明的具体实施方式的梯度线圈的所述屏蔽线圈组包括至少一层屏蔽线圈，所述屏蔽线圈由所述铜线端部102相对对称放置的两个梯度线圈组件100的两对所述铜线端部102中的一对焊接在一起制成，如图2所示，所述屏蔽线圈由所述铜线端部102相对对称放置的两个梯度线圈组件100的两对所述铜线端部102中的上方的一对焊接在一起制成。
如图2所示，根据本发明的具体实施方式的梯度线圈的主线圈的两个所述梯度线圈组件100的一端，即两个所述梯度线圈组件100的一个所述铜线端部102，通过焊剂焊接在一起产生焊点W，从而形成一个主线圈；同样，根据本发明的具体实施方式的梯度线圈的屏蔽线圈的两个所述梯度线圈组件100的一端，即两个所述梯度线圈组件100的一个所述铜线端部102，通过焊接在一起，从而形成一个屏蔽线圈。
另外，所述线圈可以单独制成，从而具备足够的空间放置冷压焊接设备完成冷压焊接工艺。
根据现有技术，在组装梯度线圈的过程中，主线圈组需要与屏蔽线圈连接，由于操作空间有限，使用铁和焊剂来焊接铜线制成的主线圈组和屏蔽线圈组。如果单纯使用铝线作为线圈，那么很难采用上述方式将主线圈组和屏蔽线圈组连接起来。但是，根据本发明的具体实施方式的梯度线圈，也可以采用现有技术中的上述方式：根据本发明的具体实施方式的梯度线圈包括铝线本体和铜线端部，可以利用铁和焊剂将主线圈和屏蔽线圈组连接起来。其连接通过焊接主线圈和屏蔽线圈的铜线线端部，利用现有技术的焊接方式进行连接。
采用根据本发明的具体实施方式的梯度线圈可大幅度减少梯度线圈的重量并且可使用于磁体的外部真空腔厚度降低，从而大幅度降低磁体成本和梯度线圈成本以及磁体和梯度线圈的安装和维护的难度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种梯度线圈组件，包括一铝线本体和一铜线端部，所述铜线端部通过冷压焊接方式连接在所述铝线本体的两端。
2.如权利要求1所述的梯度线圈组件，其特征在于，所述冷压焊接方式包括搭接和对接。
3.一种梯度线圈，包括一主线圈组和一屏蔽线圈组，所述主线圈组和所述屏蔽线圈组分别呈同心圆筒状，所述屏蔽线圈组的半径大于所述主线圈组，其中，
所述主线圈组包括至少一层主线圈，所述主线圈由所述铜线端部相对对称放置的两个如权利要求1所述的梯度线圈组件的两对所述铜线端部中的一对焊接在一起制成；
所述屏蔽线圈组包括至少一层屏蔽线圈，所述屏蔽线圈由所述铜线端部相对对称放置的两个如权利要求1所述的梯度线圈组件的两对所述铜线端部中的一对焊接在一起制成。
4.如权利要求3所述的梯度线圈，其特征在于，所述主线圈组包括三层所述主线圈，所述屏蔽线圈组包括三层所述屏蔽线圈。
5.如权利要求3所述的梯度线圈，其特征在于，按照在所述主线圈组和所述屏蔽线圈组中各层所述主线圈与各层所述屏蔽线圈的位置，各层所述主线圈与各层所述屏蔽线圈分别相应焊接在一起。
6.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括如权利要求3-5中任一所述的梯度线圈。
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