CN109917312B - 磁共振成像用梯度线圈及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁共振成像用梯度线圈及其加工方法，该梯度线圈包括绝缘基础板和至少三个子线圈，至少一个子线圈为曲面线圈，其余子线圈为平面线圈，绝缘基础板的第一表面形成曲面部，第二表面形成平面部，曲面线圈固定在曲面部上，曲面线圈的形状和曲面部的形状相适应，平面线圈固定在平面部上。本发明还公开了一种磁共振成像用梯度线圈的加工方法。本发明能够有效避免线圈在加工过程中发生变形，提高了梯度线圈的加工精度和性能，提高了梯度线圈的效率和梯度强度，能够有效避免图像失真，提高图像质量。

Description

磁共振成像用梯度线圈及其加工方法

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，具体涉及一种磁共振成像用梯度线圈及其加工方法。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)设备是依据磁共振原理制成的用于医学检查的成像设备，通过对人体部位的扫描来辅助诊断身体疾病。梯度线圈是MRI设备的核心部件之一，它的主要作用是将电能转化为磁能，用来产生磁共振成像用的三维线性梯度磁场，对MRI信号进行选层、相位编码以及频率编码，梯度线圈性能的好坏直接影响MRI成像速度和质量。现有的梯度线圈均为平板线圈，平板线圈中包含多个子线圈，至少包括三个子线圈，以分别作为X子线圈、Y子线圈和Z子线圈，还可以包括其他子线圈，如屏蔽线圈。所有子线圈均为平面结构，但是这种平板线圈的磁共振系统易产生较大涡流，梯度线圈的效率较低、梯度强度较低，易造成图像失真，无法满足使用需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磁共振成像用梯度线圈及其加工方法，利于提高梯度线圈的效率和梯度强度，能够有效避免图像失真，提高图像质量。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种磁共振成像用梯度线圈，包括绝缘基础板和至少三个子线圈，至少一个子线圈为曲面线圈，其余子线圈为平面线圈，所述绝缘基础板的第一表面形成曲面部，第二表面形成平面部，所述曲面线圈固定在所述曲面部上，所述曲面线圈的形状和所述曲面部的形状相适应，所述平面线圈固定在所述平面部上。

在其中一个实施方式中，所述曲面部上设置有环形线槽，所述环形线槽的走向和所述曲面线圈的走向相适应，所述曲面线圈固定在所述环形线槽内。

在其中一个实施方式中，所述曲面部上至少依次固定两个所述曲面线圈，相邻两个曲面线圈之间设置有曲面绝缘隔板。

在其中一个实施方式中，所述曲面绝缘隔板包括第一曲面部和第二曲面部，所述第一曲面部和一个所述曲面线圈相贴合，所述第二曲面部上也设置有所述环形线槽，所述环形线槽内固定有另一个所述曲面线圈。

一种磁共振成像用梯度线圈的加工方法，包括以下步骤：

1）将绝缘基础板的第一表面加工成曲面部，第二表面加工成平面部；

2）将曲面线圈固定在所述曲面部上使得所述曲面线圈的形状和所述曲面部的形状相适应，以及将平面线圈固定在所述平面部上从而形成主体组件；

3）将主体组件进行封装而形成所述梯度线圈。

在其中一个实施方式中，所述步骤 2）中将曲面线圈固定在所述曲面部上使得所述曲面线圈的形状和所述曲面部的形状相适应的方法为：在所述曲面部上开设环形线槽，将导线置于环形线槽内并沿所述环形线槽的走向环绕而形成所述曲面线圈。

在其中一个实施方式中，当所述基础绝缘板的曲面部上至少依次固定两个曲面线圈时，所述步骤2)具体包括以下步骤：

S1) 在所述曲面部上开设环形线槽，将一个导线置于环形线槽内并沿所述环形线槽的走向环绕固定而形成一个所述曲面线圈；

S2)在已固定的曲面线圈上方粘接曲面绝缘隔板，所述曲面绝缘隔板上和所述已固定的曲面线圈的粘结面定义为第一曲面部，所述第一曲面部的形状和所述已固定的曲面线圈的曲面部形状相适应；

S3)待已固定的曲面线圈和曲面绝缘隔板的第一曲面部粘结牢固后，在所述曲面绝缘隔板的另一面上开设曲面凹槽，所述曲面凹槽的表面形成第二曲面部；

S4) 在所述第二曲面部上开设环形线槽，将另一个导线置于该环形线槽内并沿环形线槽的走向环绕而形成另一个所述曲面线圈；

S5)不断重复步骤S2)-S4),直至完成设定层数的曲面线圈的组装；

S6)在所述绝缘基础板的平面部上粘接平面线圈从而形成主体组件。

在其中一个实施方式中，所述步骤S2)中，曲面线圈和曲面绝缘隔板的粘接方法为：所述曲面线圈和所述曲面绝缘隔板通过玻璃纤维布相粘接。

在其中一个实施方式中，当步骤S6)中绝缘基础板的平面部上粘接多个平面线圈时，相邻平面线圈之间设置平面绝缘隔板。

在其中一个实施方式中，所述步骤3）中，主体组件封装时采用真空灌封方式。

本发明具有以下有益效果：本发明的磁共振成像用梯度线圈采用曲面线圈和平面线圈相结合的方式，大大提高了梯度线圈的效率和梯度强度，减少了涡流，能够有效避免图像失真，提高图像质量和成像速度。磁共振成像用梯度线圈加工方法，操作简单，能够有效避免线圈在加工过程中发生变形，提高了梯度线圈的加工精度和加工质量，利于提高梯度线圈的性能。

附图说明

图1是本发明的梯度线圈的结构示意图；

图2是曲面线圈和绝缘基础板的装配示意图；

图3是绝缘基础板的立体结构示意图；

图4是一次加工后的曲面绝缘隔板的立体结构示意图；

图5是一次加工后的曲面绝缘隔板、玻璃纤维布、曲面线圈和绝缘基础板的装配示意图；

图6是二次加工后的曲面绝缘隔板的立体结构示意图；

图中：1、绝缘基础板，11、曲面部，111、环形线槽，1111、第一线槽，1112、第二线槽，12、平面部，2、曲面线圈，3、平面线圈，4、曲面绝缘隔板，41、第一曲面部，42、第二曲面部，5、平面绝缘隔板，6、玻璃纤维布。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种磁共振成像用梯度线圈，包括绝缘基础板1和至少三个子线圈以便于分别形成X子线圈、Y子线圈和Z子线圈，至少一个子线圈为曲面线圈2，其余子线圈为平面线圈3，绝缘基础板1的第一表面形成用于固定曲面线圈2的曲面部11，第二表面形成用于固定平面线圈3的平面部12，曲面线圈2固定在曲面部11上，曲面线圈2的形状和曲面部11的形状相适应，也即曲面线圈2的整体曲面形状和曲面部11的曲面形状相适应，平面线圈3固定在平面部12上。

在其中一个实施方式中，曲面部11上设置有环形线槽111，环形线槽111的走向和曲面线圈2的环绕走向相适应，曲面线圈2固定在环形线槽111内，以更好地保证曲面线圈2的形状，防止其发生变形。

如图3所示，环形线槽111包括第一线槽1111和第二线槽1112，第一线槽1111和第二线槽1112呈对称设置。

在其中一个实施方式中，曲面部11上至少依次固定两个曲面线圈2，相邻两个曲面线圈2之间设置有曲面绝缘隔板4，以保持相邻两个曲面线圈2相绝缘。

在其中一个实施方式中，曲面绝缘隔板4包括第一曲面部41和第二曲面部42，第一曲面部41和一个曲面线圈2相粘接，第二曲面部42上也设置有环形线槽111，环形线槽111内固定有另一个曲面线圈2。

一种磁共振成像用梯度线圈的加工方法，包括以下步骤：

1）将绝缘基础板1的第一表面加工成曲面部11，第二表面加工成平面部12；

进一步地，还可以在绝缘基础板1上设置定位孔，以便于绝缘基础板1和机床的定位，也便于后续机械加工时的重复定位。

2）将曲面线圈2固定在曲面部11上，使得曲面线圈2的形状和曲面部11的形状相适应，以及将平面线,3固定在平面部12上，此时整体结构形成主体组件；

3）将主体组件进行封装而形成梯度线圈。

其中，在步骤2）中形成主体组件后，还在曲面线圈2和平面线圈3的引出线处焊接出接线端子。

在其中一个实施方式中，上述步骤 2）中将曲面线圈2固定在曲面部11上使得曲面线圈2的形状和曲面部11的形状相适应的方法为：在曲面部11上开设环形线槽111，将导线置于环形线槽111内并沿环形线槽111的走向环绕而形成曲面线圈2，也即使得曲面线圈2和环形线槽111的走向相适应，从而最终确定曲面线圈2的环绕形状，使得环绕后形成的线圈整体直接呈现出与曲面部11相适应的曲面状而形成曲面线圈2。

进一步地，环形线槽111包括第一线槽1111和第二线槽1112，导线依次沿第一线槽1111、第二线槽1112的走向环绕而最终形成一个曲面线圈2。例如，导线可先绕第一线槽1111走向环绕一圈，绕出后再环绕第二线槽1112的一圈，绕出后再进入第一线槽1111进行环绕，然后再进入第二线槽1112，不断重复上述过程，直至完成所有圈数的环绕而形成曲面线圈2。

在其中一个实施方式中，当基础绝缘板1的曲面部上至少依次固定两个曲面线圈2时，也即曲面部11上依次叠加多个曲面线圈2时，步骤2)具体包括以下步骤：

S1) 如图3所示，在曲面部11上开设环形线槽111，将一个导线置于环形线槽111内并沿环形线槽111的走向环绕固定而形成一个曲面线圈2；

其中，导线和环形线槽111可进一步通过粘接固定，保证曲面线圈2的定位可靠性，更好地防止线圈发生变形。

S2)如图5所示，在已固定的曲面线圈2上方粘接曲面绝缘隔板4，曲面绝缘隔板4上和已固定的曲面线圈2的粘结面为曲面，定义该曲面为第一曲面部41，第一曲面部41的形状和已固定的曲面线圈2的曲面形状相适应；该过程中曲面绝缘隔板4的立体结构如图4所示。

S3)待已固定的曲面线圈2和曲面绝缘隔板4的第一曲面部粘结牢固后，在曲面绝缘隔板4的另一面上开设曲面凹槽，曲面凹槽的表面形成第二曲面部42。加工第二曲面部42时，可先利用绝缘基础板1上的定位孔和销轴配合实现定位，再去除曲面绝缘隔板4上的材料而形成上述曲面凹槽。

由于曲面绝缘隔板4和曲面线圈2的厚度均非常薄，易发生变形，因此将曲面绝缘隔板4的第二曲面部42放在第一曲面部41之后加工，也即在加工出第一曲面部41后，先通过步骤S2)将曲面绝缘隔板4通过其第一曲面部41和绝缘基础板1相固定，使得绝缘基础板1对曲面绝缘隔板4起到良好的承托作用以防止其变形，然后再进行第二曲面部42的加工，可以防止第二曲面部42在加工中引发自身及整体曲面绝缘隔板4的变形，保证了第二曲面部42和曲面绝缘隔板4整体的尺寸精度。

S4) 如图6所示，在第二曲面部42上开设环形线槽111，将另一个导线置于该环形线槽111内并沿该环形线槽111的走向环绕而形成另一个曲面线圈2；至此整体装配结构如图2所示。

S5)不断重复步骤S2)-S4),直至完成设定层数的曲面线圈2的组装；每一层为一个曲面线圈。

S6)在绝缘基础板1的平面部12上粘接平面线圈3，至此形成主体组件，其结构如图1所示。

由于每个曲面线圈2的厚度非常薄，一般不大于3mm，线圈间距一般小于1mm，采用上述加工方法，能够有效避免曲面线圈2和相应的绝缘隔板发生变形，利于保证线圈封装精度，提高整体加工效率，降低了加工难度。

可以理解地，若相邻两个曲面线圈2分别作为X子线圈和Y子线圈，则这两个曲面线圈2的环绕方向是不同，也即其对应的环形线槽111走向是不同的，这是由梯度线圈的工作原理来决定的。例如，若设置在绝缘基础板1的环形线槽111内的曲面线圈2是作为X子线圈，其上方第一层的曲面绝缘隔板4的环形线槽111内的曲面线圈2是作为Y子线圈,则如图3和图6所示，曲面绝缘隔板4的环形线槽111的走向和绝缘基础板1上的环形线槽111走向是不同的。

在其中一个实施方式中，上述过程中的导线均采用铜线，铜线的横截面形状和环形线槽的截面形状相同，例如，若环形线槽111的槽截面为矩形，则可采用横截面也为矩形的铜线。

在其中一个实施方式中，如图5所示，上述步骤S2)中，曲面线圈22和曲面绝缘隔板4的粘结方法为：曲面线圈2和曲面绝缘隔板4通过玻璃纤维布6相粘结。具体为：将玻璃纤维布6浸透环氧树脂（液态胶液），然后将玻璃纤维布6的一面和曲面绝缘隔板4相粘结，另一面和曲面线圈2相粘结，然后可在曲面绝缘隔板4上放置重物以保证粘结效果，待环氧树脂完全固化后，拿下重物，然后再进行步骤S3)。

进一步地，玻璃纤维布6的厚度为0.2mm。

通过在曲面线圈2和曲面绝缘隔板4之间设置玻璃纤维布6，能够提高曲面线圈2和曲面绝缘隔板4之间的粘结强度，防止出现开胶现象而使得曲面线圈2和曲面绝缘隔板4相脱离。

在其中一个实施方式中，当步骤S6)中绝缘基础板1的平面部12上粘接多个平面线圈3时，多个平面线圈3按照自上至下或自下至上的顺序依次粘结在平面部12上，也即依次叠加设置，相邻平面线圈3之间设置平面绝缘隔板5，以使得相邻平面线圈3之间保持绝缘，避免两者相导通。

进一步地，绝缘基础板1的平面部12和平面线圈3之间也可粘结玻璃纤维布6。

在其中一个实施方式中，在步骤S5)之后，还在最上面一层的曲面线圈2顶面覆盖一层浸透环氧树脂的玻璃纤维布6，以对曲面线圈2起到保护作用。

在其中一个实施方式中，上述步骤3）中，主体组件封装时采用真空灌封方式，以提高封装质量。

进一步地，可采用真空灌封环氧树脂的方式，具体封装方法为：先根据梯度线圈的形状加工封装模具，然后将主体组件置于封装模具的型腔内，然后在真空环境下向型腔内灌入环氧树脂进行封装而最终形成梯度线圈。为进一步增强最终形成的梯度线圈的强度，还可在型腔内的大面积空隙处填充玻璃纤维布。

在其中一个实施方式中，绝缘基础板1和曲面绝缘隔板4均采用绝缘材料制成，进一步地，绝缘基础板1和曲面绝缘隔板4均采用酚醛层压布板。

本实施例的磁共振成像用梯度线圈采用曲面线圈2和平面线圈3相结合的方式，大大提高了梯度线圈的效率和梯度强度，减少了涡流，能够有效避免图像失真，提高图像质量和成像速度。

本实施例的磁共振成像用梯度线圈加工方法，操作简单，能够有效避免线圈在加工过程中发生变形，提高了梯度线圈的加工精度和加工质量，利于提高梯度线圈的性能。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种磁共振成像用梯度线圈，其特征是，包括绝缘基础板和至少三个子线圈，至少一个子线圈为曲面线圈，其余子线圈为平面线圈，所述曲面线圈和平面线圈分开设置，所述绝缘基础板的第一表面形成曲面部，第二表面形成平面部，所述曲面部与所述平面部形成内凹结构，所述曲面线圈固定在所述曲面部上，所述曲面线圈的形状和所述曲面部的形状相适应，所述平面线圈固定在所述平面部上；

所述曲面部上设置有环形线槽，所述环形线槽的走向和所述曲面线圈的走向相适应，所述曲面线圈固定在所述环形线槽内；

所述曲面部上至少依次固定两个所述曲面线圈，相邻两个曲面线圈之间设置有曲面绝缘隔板；

所述曲面绝缘隔板包括第一曲面部和第二曲面部，所述第一曲面部位于曲面绝缘隔板的下部，所述第二曲面部位于曲面绝缘隔板的上部，所述第一曲面部和一个所述曲面线圈相贴合，所述第二曲面部上也设置有所述环形线槽，所述环形线槽内固定有另一个所述曲面线圈。

2.一种磁共振成像用梯度线圈的加工方法，其特征是，包括以下步骤：

1）将绝缘基础板的第一表面加工成曲面部，第二表面加工成平面部，所述曲面部与所述平面部形成内凹结构；

2）将曲面线圈固定在所述曲面部上使得所述曲面线圈的形状和所述曲面部的形状相适应，以及将平面线圈固定在所述平面部上从而形成主体组件；

所述主体组件中曲面线圈和平面线圈分开设置；

3）将主体组件进行封装而形成所述梯度线圈；

所述步骤 2）中将曲面线圈固定在所述曲面部上使得所述曲面线圈的形状和所述曲面部的形状相适应的方法为：在所述曲面部上开设环形线槽，将导线置于环形线槽内并沿所述环形线槽的走向环绕而形成所述曲面线圈；

当所述绝缘基础 板的曲面部上至少依次固定两个曲面线圈时，所述步骤2)具体包括以下步骤：

S1) 在所述曲面部上开设环形线槽，将一个导线置于环形线槽内并沿所述环形线槽的走向环绕固定而形成一个所述曲面线圈；

S2)在已固定的曲面线圈上方粘接曲面绝缘隔板，所述曲面绝缘隔板上和所述已固定的曲面线圈的粘结面定义为第一曲面部，所述第一曲面部的形状和所述已固定曲面线圈的曲面部形状相适应；所述第一曲面部位于曲面绝缘隔板的下部；

S3)待已固定的曲面线圈和曲面绝缘隔板的第一曲面部粘结牢固后，在所述曲面绝缘隔板的另一面上开设曲面凹槽，所述曲面凹槽的表面形成第二曲面部；所述第二曲面部位于曲面绝缘隔板的上部；

S4) 在所述第二曲面部上开设环形线槽，将另一个导线置于该环形线槽内并沿环形线槽的走向环绕而形成另一个所述曲面线圈；

S5)不断重复步骤S2)-S4),直至完成设定层数的曲面线圈的组装；

S6)在所述绝缘基础板的平面部上粘接平面线圈从而形成主体组件。

3.如权利要求2所述的磁共振成像用梯度线圈的加工方法，其特征是，所述步骤S2)中，曲面线圈和曲面绝缘隔板的粘接方法为：所述曲面线圈和所述曲面绝缘隔板通过玻璃纤维布相粘接。

4.如权利要求2所述的磁共振成像用梯度线圈的加工方法，其特征是，当步骤S6)中绝缘基础板的平面部上粘接多个平面线圈时，相邻平面线圈之间设置平面绝缘隔板。

5.如权利要求2所述的磁共振成像用梯度线圈的加工方法，其特征是，所述步骤3）中，主体组件封装时采用真空灌封方式。

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