CN110088641A

CN110088641A - 用于mri的梯度线圈组件的支撑结构

Info

Publication number: CN110088641A
Application number: CN201780077692.1A
Authority: CN
Inventors: 潘军; 林剑; 黄先锐; C·L·G·哈姆; Y·赵; 周云
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-08-02
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: CN110088641B; US10983186B2; EP3555650A1; EP3555650B1; WO2018109028A1; US20200072924A1

Abstract

本发明涉及一种用于磁共振成像(MRI)系统的梯度线圈组件(62)。梯度线圈组件(62)包括主线圈(68)、屏蔽线圈(72)以及设置在主线圈(68)和屏蔽线圈(72)之间的支撑结构(10)，其中支撑结构(10)包括至少一个支撑元件(12)，支撑元件(12)包括第一端面(14)和至少一个第一凹部(24)，第一凹部(24)在第一端面(14)中具有开口(26)，其中第一凹部(24)沿支撑元件(12)的纵向方向(18)延伸，以形成用于接收无源匀场条的托槽。

Description

用于MRI的梯度线圈组件的支撑结构

技术领域

本发明涉及，用于设置在磁共振成像(MRI)系统的梯度线圈组件的主线圈和屏蔽线圈之间的支撑结构、用于MRI系统的包括支撑结构的梯度线圈组件、包括具有支撑结构的梯度线圈组件的磁共振成像(MRI)系统、以及用于制造梯度线圈组件的方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)是一种用于放射学的医学成像技术，以对关注对象的解剖结构和生理过程进行成像。MRI使用磁体产生强大、均匀、静磁场(即“主磁场”)，并且使用包括x、y和z梯度线圈(相应地是主线圈)的梯度线圈组件在电流施加到各个线圈时产生较小幅度的空间上变化的磁场。梯度线圈组件还包括有源屏蔽件以防止涡流。有源屏蔽件包括设置在x、y和z梯度线圈之外的三个相应的有源屏蔽线圈。有源屏蔽线圈具有与其相关的x、y和z梯度线圈平行的拓扑结构以用于成像，但半径更大。用于实现均匀磁性主场的无源匀场(shimming)元件设置在梯度线圈和屏蔽线圈之间。

已知的梯度线圈组件通常以三个主要步骤制造，其中在第一主要步骤中制造包括x、y和z梯度线圈的内圆柱形模具。在第二主要步骤中，模制半径比内圆柱形模具大、包括有源屏蔽线圈的外圆柱形模具。在第三主要步骤中，将外圆柱形模具施加在内圆柱形模具上。用于给无源匀场条(passive shim bar)提供托槽(tray)的无源匀场条工具设置在内圆柱形模具和外圆柱形模具之间的环形空间中。最后，铸造内圆柱形模具和外圆柱形模具之间的环形空间。然而，由于内圆柱形模具和外圆柱形模具之间的环形空间是有限的，因此用于给各个无源匀场条生成托槽的无源匀场条工具的设置和对准是困难的。因此，制造梯度线圈组件是复杂、费时间且成本高的。

根据US2003/0218460A1已知一种梯度线圈系统，其具有用于梯度线圈和屏蔽线圈之间的无源匀场元件的至少一个匀场容器空间(shim receptacle space)。

JP5738715B2描述了一种磁共振成像装置，其具有厚度减小的磁场梯度线圈，同时抑制磁场梯度线圈的振动。该磁共振成像装置包括磁场梯度线圈，该磁场梯度线圈包括模具部分，该模具部分包括：整体地模制主线圈的圆柱形内侧模具部分；以及圆柱形上侧模具部分，其设置在内侧模具部分的径向方向上侧并且整体地模制屏蔽线圈。上侧模具部分在轴向方向上的两端朝向内侧模具部分的外侧轴向突出。加强肋在上侧模具部分的轴向方向的两端的内圆周表面上沿周向方向彼此间隔地附接。

US2016/0202333A1公开了一种用于磁共振成像系统的梯度线圈，其具有圆柱形的主线圈组、在主线圈组的外周上圆柱形地套环的次级线圈组、以及位于主线圈组的外周上的一个或多个支撑结构，该支撑结构用于在梯度线圈的径向方向上支撑次级线圈组。

然而，仍需要优化梯度线圈组件的制造过程以减少制造时间和成本。

发明内容

期望减少梯度线圈组件的制造时间和成本，以简化梯度线圈组件的制造过程并降低MRI系统的成本。

因此，本发明的一个目的是提供一种支撑结构，其用于设置在梯度线圈组件的主线圈和屏蔽线圈之间以简化无源匀场条在梯度线圈组件中的定位和/或对准。本发明的另一个目的是减少梯度线圈组件的制造时间和成本，以及提供一种制造时间和成本更低的制造梯度线圈组件的方法。

本发明的目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中描述。

在一个方面中，本发明的目的通过一种设置在梯度线圈组件的主线圈和屏蔽线圈之间的支撑结构来实现，该支撑结构包括

支撑元件，该支撑元件包括第一端面和

至少一个第一凹部，第一凹部在第一端面中具有开口，其中第一凹部沿支撑元件的纵向方向延伸，以形成用于接收无源匀场条的托槽。

本发明的一个方面是支撑结构包括支撑元件，其中支撑元件包括第一端面。在第一端面中包括开口的第一凹部沿支撑元件的纵向方向延伸，其中该凹部形成用于接收无源匀场条的托槽。优选地，第一凹部和/或开口在垂直于支撑元件的纵向方向的横截面中具有矩形形状。因此，支撑结构包括沿支撑结构的纵向方向延伸的凹部，其中无源匀场条可以容易地通过第一端面中的开口插入第一凹部中。因此，无源匀场条的对准由支撑元件中的第一凹部的行程限定。限定第一凹部的行程的支撑元件可以在主线圈上容易地设置和对准。因此，提供一种支撑结构，以允许支撑元件在梯度线圈组件的主线圈上的对准被简化，并且允许在梯度线圈组件中适当且精确地设置无源匀场条。由于支撑结构的对准和用于无源匀场条的托槽的对准被简化，梯度线圈组件的制造时间和成本可以减少。

在本发明的优选实施方式中，支撑元件包括均以平行于支撑元件的纵向方向的方向设置的内侧和外侧，并且外侧与内侧间隔开设置，其中第一凹部设置在内侧上或者第一凹部设置在内侧和外侧之间。因此，形成托槽的第一凹部或者定位成支撑元件的内侧上的槽状结构，或者定位成内侧和外侧之间的框形凹部。第一凹部在内侧上的布置结构可以简化支撑元件的制造过程。此外，可以减小支撑元件在垂直于支撑元件的纵向方向的方向上的结构高度。然而，第一凹部作为内侧和外侧之间的框形凹部的布置结构可以优化对无源匀场条的引导。

在本发明的优选实施方式中，外侧包括多个第一凹槽。因此，可以在支撑元件的第一凹槽中容易地定位和引导冷却通道和/或屏蔽线圈的z线。

在本发明的优选实施方式中，每个第一凹槽的纵向方向相对于支撑元件的纵向方向以80°和90°之间的角度设置。优选地，第一凹槽相对于支撑元件的纵向方向以90°设置，该方向垂直于支撑元件的纵向方向。优选地，第一凹槽至少部分地彼此并排设置。因此，可以在支撑元件的第一凹槽中容易地定位和引导冷却通道和/或屏蔽线圈的z线。

在本发明的优选实施方式中，支撑元件还包括至少部分地可定位在支撑元件的外侧上的距离设定元件，其中距离设定元件包括与支撑元件的外侧面向相同方向的外表面，并且该外表面包括多个第二凹槽。因此，可以在第二凹槽中插入和引导冷却通道和/或屏蔽线圈的z线。因此，可以增加用于引导冷却通道和/或屏蔽线圈的z线的凹槽的数量。优选地，支撑结构在其外侧上包括第一凹槽，以用于引导冷却通道和/或屏蔽线圈的z线中的任一种。距离设定元件设置在支撑元件的外侧上，其中在距离设定元件的第二凹槽中引导冷却通道或z线中除第一凹槽中引导的那种之外的另一种。

在本发明的优选实施方式中，支撑元件的外侧包括在支撑元件的纵向方向上的第二凹部，并且距离设定元件可定位在第二凹部中。因此，由于在支撑元件的第二凹部中引导距离设定元件，则距离设定元件的位置可以固定。

在本发明的优选实施方式中，第二凹槽的纵向方向相对于支撑元件的纵向方向以80°和90°之间的角度设置。优选地，第二凹槽相对于支撑元件的纵向方向以90°设置，该方向垂直于支撑元件的纵向轴线。因此，可以在第二凹槽中容易地引导冷却通道和/或屏蔽线圈的z线。

在本发明的优选实施方式中，第一凹槽在垂直于支撑元件的纵向方向的方向上的结构深度大于第二凹槽在垂直于支撑元件的纵向方向的方向上的结构深度。因此，可以在第一凹部中插入和引导冷却通道或屏蔽线圈的z线，距离设定元件定位在支撑元件的外侧上的第二凹部中，并且可以在距离设定元件的第二凹槽中插入和引导冷却通道或z线中除第一凹槽中引导的那种之外的另一种。

优选地，第一凹槽和第二凹槽彼此等距地设置。更优选地，第一凹槽和第二凹槽设置成相对于彼此偏移。

在本发明的优选实施方式中，支撑元件还包括连接内侧和外侧的第一侧，以及连接内侧和外侧的第二侧，其中第一侧与第二侧间隔开设置。

在本发明的优选实施方式中，支撑元件在垂直于支撑元件的纵向方向的平面中包括环形区段形状。因此，内侧在垂直于支撑元件的纵向方向的平面中形成第一圆弧，并且外侧形成第二圆弧，其中第二圆弧的半径大于第一圆弧的半径。第一侧和第二侧指向径向方向。因此，多个支撑元件可以容易地设置成圆柱形。

在本发明的优选实施方式中，在外侧与第一侧的角部区域中和/或外侧与第二侧的角部区域中形成沿支撑元件的纵向方向延伸的第三凹槽。因此，支撑元件包括在支撑元件的纵向方向上的引导结构，其用于沿着相应的纵向方向设置的冷却通道。

在本发明的优选实施方式中，支撑结构包括沿支撑元件的纵向方向延伸的至少一个通道。优选地，该通道包括第一端面中的第一通道开口和/或第二端面中的第二通道开口，其中第二端面与第一端面在支撑元件的纵向方向上间隔开设置。因此，冷却通道可以被引导通过该通道。更优选地，冷却单元可以连接到第一通道开口和/或第二通道开口，其中冷却介质可以被引导通过该通道。因此，提供了一种支撑结构，这允许冷却单元的适当连接，以及相应地冷却通道的适当布置结构。

在本发明的优选实施方式中，支撑结构包括多个支撑元件。优选地，多个支撑元件围绕梯度线圈组件的主线圈沿圆周方向设置。因此，提供了一种支撑结构，其包括用于插入无源匀场条的多个第一凹部，其中支撑元件可以在主线圈上适当且容易地设置和对准，从而优化梯度线圈组件的制造过程。

在本发明的优选实施方式中，多个支撑元件形成圆柱体，其中第一支撑元件的第一侧连接到第二支撑元件的第二侧。

在本发明的优选实施方式中，第一侧包括第一互锁结构，第二侧包括第二互锁结构，其中第一互锁结构对应于第二互锁结构。因此，支撑元件可以彼此连接。因此，包括多个支撑元件的支撑结构的结构强度可以增加。此外，梯度线圈组件在运行期间的振动可以减少。第一互锁结构和相应的第二互锁结构不限于特定设计。优选地，第一互锁结构和第二互锁结构是舌片和沟槽连接，其中舌片至少部分地形成在支撑元件的第一侧上，并且沟槽至少部分地形成在支撑元件的第二侧上。更优选地，第一互锁结构是在支撑元件的第一侧上形成的突起，并且第二互锁结构是在支撑元件的第二侧上形成的互锁凹部，其中第一支撑元件的突起被构造为互锁在第二支撑元件的互锁凹部中。

支撑结构可包括环氧树脂材料，优选地填充有玻璃球。环氧树脂的弹性模量介于2至5GPa之间。填充有玻璃球的环氧树脂具有5至12GPa的弹性模量。根据本发明的优选实施方式，支撑结构包括混凝土和/或玻璃和/或陶瓷，优选氧化铝(Al₂O₃)。因此，可以提供包括高弹性模量的支撑结构，以使梯度线圈的振动幅度和声学噪声水平在梯度线圈组件的运行作期间最小化。高强度混凝土包括大约30GPa的弹性模量。混凝土的性质可以调整到所需的强度和所需的阻尼。玻璃包括约65至70GPa的弹性模量。此外，玻璃可以被铸造。因此，支撑结构可以通过挤出被铸造和/或生产。陶瓷，优选氧化铝(Al₂O₃)，具有约390GPa的弹性模量。包括Al₂O₃的支撑结构可以通过挤出制造。

在本发明的优选实施方式中，粘弹性材料设置在第一支撑元件的第一侧和第二支撑元件的第二侧之间。因此，在梯度线圈组件的运行期间作为频率的函数的高谐振峰值可以减小。

本发明还涉及一种用于磁共振成像(MRI)系统的梯度线圈组件，其包括：

主线圈，

屏蔽线圈，以及

设置在主线圈和屏蔽线圈之间的支撑结构，其中支撑结构包括至少一个支撑元件，该支撑元件包括第一端面和至少一个第一凹部，第一凹部在第一端面中具有开口，其中第一凹部沿支撑元件的纵向方向延伸，以形成用于接收无源匀场条的托槽。

主线圈优选地包括x、y和z梯度线圈。屏蔽线圈包括x、y和z屏蔽线圈。支撑结构设置在梯度线圈和屏蔽线圈之间。通常，支撑结构包括多个支撑元件，其中每个支撑元件包括第一端面。在第一端面中包括开口的第一凹部沿支撑元件的纵向方向延伸，其中该凹部形成用于接收无源匀场条的托槽。优选地，第一凹部和/或开口在垂直于支撑元件的纵向方向的横截面中具有矩形形状。因此，支撑结构包括沿支撑结构的纵向方向延伸的凹部，其中无源匀场条可以容易地通过第一端面中的开口插入第一凹部中。因此，无源匀场条的对准由支撑元件中的第一凹部的行程限定。限定第一凹部的行程的支撑元件可以容易地设置在主线圈上。在将支撑结构设置在主线圈上之后，可以在支撑结构上设置屏蔽线圈。因此，由于支撑结构在主线圈上的对准被简化，提供了用于无源匀场条的托槽，从而可以减少梯度线圈组件的制造时间和成本。

上述支撑结构的所有优点和优选实施方式也适用于梯度线圈组件。

本发明还涉及一种用于制造磁共振成像(MRI)系统的梯度线圈组件的方法，包括以下步骤：

提供具有外侧壳表面的圆柱形芯棒作为内壳；

将主线圈设置在圆柱形芯棒的外侧壳表面上的第一层中；

在主线圈上设置支撑结构，其中支撑结构包括至少一个支撑元件，支撑元件具有第一端面并且具有至少一个第一凹部，第一凹部包括在第一端面中的开口，其中第一凹部沿支撑元件的纵向方向延伸，以形成用于接收无源匀场条的托槽；

将屏蔽线圈设置在支撑结构上的第二层中；

在屏蔽线圈上设置外壳；

铸造内壳与外壳之间的环形空间。

主线圈优选地包括x、y和z梯度线圈。主线圈施加在圆柱形芯棒的外侧壳表面上的第一层中，该圆柱形芯棒是内壳。一种支撑结构，通常包括设置在主线圈上的多个支撑元件。每个支撑元件包括第一端面和至少一个第一凹部，第一凹部在第一端面中具有开口，其中第一凹部沿支撑元件的纵向方向延伸，以形成用于接收无源匀场条的托槽。支撑元件的纵向方向对应于圆柱形内壳的纵向方向，这也是梯度线圈组件以及相应地MRI系统的z方向。因此，无源匀场条的对准由支撑元件中的第一凹部的行程限定。限定第一凹部的行程的支撑元件可以容易地设置在主线圈上。在将支撑结构设置在主线圈上之后，将屏蔽线圈设置在支撑结构上的第二层中。半径比内壳大的外壳包围第二层。优选地，无源匀场条工具插入第一凹部中。无源匀场条工具是空间支架，相应地是无源匀场条的模型。优选地使用树脂来铸造内壳与外壳之间的环形空间。由于模型插入第一凹部中，因此可以避免铸造材料进入第一凹部。因此，提供了一种用于在一个铸造步骤中制造梯度线圈组件的方法，从而节省了制造时间和成本。

上述支撑结构和梯度线圈组件的所有优点和优选实施方式也适用于制造梯度线圈组件的方法。

附图说明

参考下文描述的实施方式，本发明的这些和其它方面将变得明显并被阐明。

在附图中：

图1示出了根据本发明优选实施方式的支撑结构的截面，该支撑结构包括支撑元件，该支撑元件具有沿支撑元件的纵向方向的第一凹部，

图2示出了根据本发明优选实施方式的支撑结构的截面，该支撑结构包括支撑元件，该支撑元件具有沿支撑元件的纵向方向的第一凹部，其中第一凹部设置在支撑元件的内侧和外侧之间，

图3示出了根据本发明优选实施方式的支撑结构的截面，该支撑结构包括支撑元件，该支撑元件具有沿支撑元件的纵向方向的通道，

图4示出了根据本发明优选实施方式的支撑结构的截面，该支撑结构包括具有第三凹槽的支撑元件，

图5示出了根据本发明优选实施方式的支撑结构在垂直于支撑元件的纵向方向的平面中的截面图，

图6示出了根据本发明优选实施方式的支撑结构的截面，该支撑结构包括支撑元件和距离设定元件，

图7示出了根据本发明优选实施方式的支撑结构在垂直于支撑元件的纵向方向的平面中的截面图，包括互锁结构，

图8是根据本发明优选实施方式的包括支撑结构的梯度线圈组件，

图9是根据本发明优选实施方式的包括支撑结构的梯度线圈组件的截面，

图10是根据本发明优选实施方式的包括其它支撑结构的梯度线圈组件，

图11示出了根据本发明优选实施方式的梯度线圈组件的制造方法，

图12示出了根据本发明优选实施方式的制造方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据第一实施方式的支撑结构10的截面，支撑结构10用于设置在梯度线圈组件的主线圈和屏蔽线圈之间。支撑结构10包括支撑元件12，其中支撑元件12包括第一端面14和第二端面16(如图3所示)。第一端面14与第二端面16在支撑元件12的纵向方向18上间隔开设置。支撑元件12包括均以平行于支撑元件12的纵向方向18的方向设置的内侧20和外侧22，其中外侧22与内侧20间隔开设置。在第一端面14中包括开口26的第一凹部24沿支撑元件12的纵向方向18延伸，其中第一凹部24设置在支撑元件12的内侧20上，以形成用于接收无源匀场条的槽。因此，支撑结构10包括沿支撑元件12的纵向方向18延伸的第一凹部24，其中无源匀场条可以容易地通过第一端面14中的开口26插入第一凹部24中。因此，无源匀场条的对准由支撑元件12中的第一凹部24的行程限定。限定第一凹部24的行程的支撑元件12可以容易地设置在梯度线圈组件的主线圈上。因此，提供了支撑结构10，以允许无源匀场条相对于梯度线圈组件的主线圈的对准被简化。由于支撑结构10，梯度线圈组件的制造时间和成本可以减少。支撑结构10以及相应地支撑元件12可以容易地和/或优选地通过挤出制造。

外侧22包括多个第一凹槽28，其中第一凹槽28相对于支撑元件12的纵向方向18以90°设置，这是垂直于支撑元件12的纵向方向18的方向。第一凹槽28至少部分地彼此并排设置。因此，可以在支撑元件12的第一凹槽28中容易地定位和引导冷却通道(未示出)和/或屏蔽线圈的z线(未示出)。

支撑元件12还包括至少部分地定位在支撑元件12的外侧22上的距离设定元件30，其中距离设定元件30包括与外侧22面向相同方向的外表面32。外表面32包括多个第二凹槽34。因此，可以在第二凹槽34中插入和引导冷却通道和/或屏蔽线圈的z线。优选地，在第一凹槽中引导冷却通道或屏蔽线圈的z线，其中在距离设定元件的第二凹槽中引导冷却通道或z线中除第一凹槽中引导的那种之外的另一种。

如图所示，支撑元件12的外侧包括沿支撑元件12的纵向方向18的第二凹部36，并且距离设定元件30定位在第二凹部36中。因此，由于在支撑元件12的第二凹部36中引导距离设定元件30，因此可以固定距离设定元件30的位置。

图2示出了根据图1的支撑结构10。图2所示的支撑结构10与图1所示的支撑结构的不同之处在于，第一凹部24设置在内侧20和外侧22之间。因此，第一凹部24在垂直于支撑元件12的纵向方向18的平面中呈框形。因此，内侧20和外侧22之间的框形第一凹部24可以优化对无源匀场条的引导，无源匀场条应该通过开口26插入第一凹部24中。

此外，支撑元件12包括连接内侧20和外侧22的第一侧38，以及连接内侧20和外侧22的第二侧40，其中第一侧38与第二侧40间隔开设置。

图3示出了支撑结构10，其中支撑元件12包括第一通道42和第二通道44，第一通道42和第二通道44均沿支撑元件12的纵向方向18、平行于第一凹部24延伸。每个通道42、44包括第一端面14中的第一通道开口46和/或第二端面16中的第二通道开口(未示出)。因此，冷却通道可以被引导通过第一通道42和/或第二通道44。更优选地，冷却单元可以连接到第一通道开口46和/或第二通道开口，其中冷却介质可以被引导通过第一通道42和/或第二通道44。因此，提供了支撑结构10，以允许冷却单元的适当连接以及相应地冷却通道的适当布置结构。

优选地，支撑元件12包括氧化铝(Al₂O₃)。因此，支撑元件12包括高比热导率。来自梯度线圈组件、设置在支撑结构10上或第一凹槽28中的屏蔽线圈的热量通过支撑元件12传递到支撑元件12内的第一冷却通道42和/或第二冷却通道42并冷却下来。因此，可以消除图2中所示距离设定元件30的第一凹槽28和/或第二凹槽34中的其它冷却通道。因此，可以减小支撑结构10的结构高度。

图4示出了根据图2的支撑结构10，其中在外侧22与第一侧38的角部区域中和外侧22与第二侧40的角部区域中形成沿支撑元件12的纵向方向18延伸的第三凹槽48。因此，支撑元件12包括引导凹槽48，其用于在支撑元件12的纵向方向18上的冷却通道。

图5示出了图4所示的支撑结构10在垂直于支撑元件12的纵向方向18的平面中的横截面图。如图所示，冷却通道50设置在支撑元件12的第三凹槽48中。

图6示出了根据图4的支撑结构10，其包括支撑元件12和距离设定元件30，支撑元件12在外侧22上具有第一凹槽28，距离设定元件30包括位于外表面32上的第二凹槽34，其中距离设定元件30设置在支撑元件12的第二凹部36中。在支撑元件12的第一凹槽28中插入和引导冷却通道50，并且在第二凹槽34中插入和引导屏蔽线圈的z线52。

图7以垂直于支撑元件12的纵向方向18的方向的横截面图示出了支撑结构10。支撑元件12在垂直于支撑元件12的纵向方向18的平面中包括环形区段形状。因此，内侧20在垂直于支撑元件12的纵向方向18的平面中形成第一圆弧，并且外侧22形成第二圆弧，其中第二圆弧的半径比第一圆弧大。第一侧38和第二侧40指向径向方向。因此，支撑元件12可以容易地施加在围绕圆柱形芯棒的主线圈上。

第一侧38包括第一互锁结构54，并且第二侧40包括第二互锁结构56，其中第一互锁结构54对应于第二互锁结构56。因此，第一支撑元件12可连接到第二支撑元件。因此，包括多个支撑元件12的支撑结构10的结构强度可以增加，并且梯度线圈组件在运行期间的振动可以减少。第一互锁结构54和对应的第二互锁结构56不限于特定设计。优选地，第一互锁结构54是形成在支撑元件12的第一侧38上的突起58，第二互锁结构是形成在支撑元件12的第二侧40上的互锁凹部60。

图8示出了用于磁共振成像(MRI)系统的圆柱形设计的梯度线圈组件62的横截面图，梯度线圈组件62包括主线圈68、屏蔽线圈72以及设置在主线圈68和屏蔽线圈72之间的支撑结构10。根据图4和图6可知，支撑结构10包括多个支撑元件12。支撑元件12围绕圆柱形设置的主线圈68沿圆周方向设置，其中每个支撑元件12的第一凹部24以及因此每个支撑元件12的纵向方向都指向圆柱形设计的梯度线圈组件62的纵向方向。

图9示出了根据图8的圆柱形设置的支撑元件12的详细视图。支撑元件根据其纵向侧面并排设置，其中每个支撑元件包括用于接收无源匀场条的第一凹部24。每个支撑元件12包括用于在支撑元件12的纵向方向上引导冷却通道(未示出)的第三凹槽48。此外，每个支撑元件12包括外侧22上的第一凹槽28和距离设定元件30，距离设定元件30包括位于外表面32上的第二凹槽34。在支撑元件12的第一凹槽28中插入和引导冷却通道50，并且在第二凹槽34中插入和引导屏蔽线圈的z线52。

图10示出了圆柱形设计的梯度线圈组件62的横截面图，梯度线圈组件62包括具有多个支撑元件12的支撑结构10。梯度线圈组件62与图8所示的梯度线圈组件的不同之处在于，支撑元件12没有第三凹槽。因此，支撑元件围绕圆柱形设置的主线圈68沿圆周方向并排设置，其中第一支撑元件12的第一侧38与第二支撑元件12的第二侧40接触。

图11示出了制造梯度线圈组件62的制造步骤。提供具有外侧壳表面66的圆柱形芯棒64作为内壳67。将主线圈68设置在内壳67的外侧壳表面66上的第一层70中。将包括多个支撑元件12的支撑结构10设置在主线圈68上。每个支撑元件12包括在支撑元件12的纵向方向上的至少一个第一凹部，以形成用于接收无源匀场条的托槽。支撑元件12的纵向方向对应于圆柱形芯棒64的纵向方向，该方向也是梯度线圈组件62的z方向。因此，无源匀场条的对准由支撑元件12中的第一凹部的行程限定。限定第一凹部的行程的支撑元件12沿圆周方向设置在圆柱形设置的主线圈68上。在将支撑结构10设置在主线圈68上之后，将屏蔽线圈72设置在支撑结构10上的第二层74中。圆柱形成形的外壳76包围第二层74。无源匀场条工具插入第一凹部中。无源匀场条工具是空间支架，并且相应地是无源匀场条的模型。优选地使用树脂来铸造内壳67和外壳76之间的环形空间。由于模型插入第一凹部中，因此可以避免铸造材料进入第一凹部。因此，提供了一种用于在一个铸造步骤中制造梯度线圈组件的方法，从而节省了制造时间和成本。

图12示出了用于制造梯度线圈组件的方法的流程图。

在第一步骤中，提供具有外侧壳表面的圆柱形芯棒作为内壳(100)。圆柱形芯棒限定了梯度线圈组件的内径。

在第二步骤中，将主线圈设置在圆柱形芯棒的外侧壳表面上的第一层中(110)。

根据第三步骤，支撑结构10沿圆周方向设置在主线圈上，支撑结构10包括多个支撑元件，每个支撑元件具有至少一个第一凹部以用于接收无源匀场条(120)。限定用于接收无源匀场条的第一凹部的行程的支撑元件可以在主线圈上被适当且精确地调整。因此，用于调整支撑元件以及相应地无源匀场条的第一凹部的制造时间和成本可以减少。

在进一步的步骤中，将屏蔽线圈设置在支撑结构上(130)。由于屏蔽线圈在支撑结构上的布置结构，优选地通过屏蔽线圈的z线，支撑结构可以容易地固定到无源线圈。

在进一步的步骤中，圆柱形成形的外壳包围屏蔽线圈(140)。因此，在内壳与外壳之间提供了环形空间，其中主线圈、支撑结构和屏蔽线圈设置在环形空间中。

在进一步的步骤中，优选地使用树脂来铸造内壳与外壳之间的环形空间(150)。因此，提供了一种可以通过一步铸造来制造梯度线圈的方法。为了避免铸造材料在铸造环形空间期间进入第一凹部，将无源匀场条工具形式的模型插入第一凹部中以用于铸造步骤。

【附图标记列表】

10 支撑结构

12 支撑元件

14 第一端面

16 第二端面

18 支撑元件的纵向方向

20 内侧

22 外侧

24 第一凹部

26 第一端面中的开口

28 第一凹槽

30 距离设定元件

32 外表面

34 第二凹槽

36 第二凹部

38 第一侧

40 第二侧

42 第一通道

44 第二通道

46 通道开口

48 第三凹槽

50 冷却通道

52 屏蔽线圈的z线

54 第一互锁结构

56 第二互锁结构

58 突起

60 互锁凹部

62 梯度线圈组件

64 芯棒

66 外侧壳表面

67 内壳

68 主线圈

70 第一层

72 屏蔽线圈

74 第二层

76 外壳

100 提供芯棒作为内壳

110 在内壳上设置主线圈

120 在主线圈上设置支撑结构

130 在支撑结构上设置屏蔽线圈

140 用外壳包围屏蔽线圈

150 铸造内壳与外壳之间的环形空间

Claims

1.一种用于磁共振成像(MRI)系统的梯度线圈组件(62)，所述梯度线圈组件(62)包括：

主线圈(68)，

屏蔽线圈(72)以及

设置在所述主线圈(68)和所述屏蔽线圈(72)之间的支撑结构(10)，其中所述支撑结构(10)包括至少一个支撑元件(12)，所述支撑元件(12)包括第一端面(14)和至少一个第一凹部(24)，所述第一凹部(24)在所述第一端面(14)中具有开口(26)，其中所述第一凹部(24)沿所述支撑元件(12)的纵向方向(18)延伸，以形成用于接收无源匀场条的托槽。

2.根据权利要求1所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，所述支撑元件(12)包括内侧(20)和外侧(22)，所述内侧(20)和所述外侧(22)均在平行于所述支撑元件(12)的纵向方向(18)的方向上设置，并且所述外侧(22)与所述内侧(20)间隔开设置，其中

所述第一凹部(24)设置在所述内侧(20)上，或者

所述第一凹部(24)设置在所述内侧(20)和所述外侧(22)之间。

3.根据权利要求2所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，所述外侧(22)包括多个第一凹槽(28)。

4.根据权利要求3所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，每个第一凹槽(28)的纵向方向相对于所述支撑元件(12)的纵向方向(18)以80°到90°之间的角度设置。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，所述梯度线圈组件(62)还包括能够至少部分地定位在所述支撑元件(12)的所述外侧(22)上的距离设定元件(30)，其中所述距离设定元件(30)包括与所述支撑元件(12)的所述外侧(22)面向相同方向的外表面(32)，并且所述外表面(32)包括多个第二凹槽(34)。

6.根据权利要求5所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，所述支撑元件(12)的所述外侧(22)包括沿着所述支撑元件(12)的纵向方向的第二凹部(36)，并且所述距离设定元件(30)能够定位在所述第二凹部(36)中。

7.根据权利要求5或6所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，所述第二凹槽(34)的纵向方向相对于所述支撑元件(12)的纵向方向(18)以80°到90°之间的角度设置。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，所述支撑元件(12)还包括连接所述内侧(20)和所述外侧(22)的第一侧(38)，以及连接所述内侧(20)和所述外侧(22)的第二侧(40)，其中所述第一侧(38)与所述第二侧(40)间隔开设置。

9.根据权利要求8所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，在所述外侧(22)和所述第一侧(38)的角部区域中，和/或在所述外侧(22)和所述第二侧(40)的角部区域中，形成沿所述支撑元件(12)的纵向方向(18)延伸的第三凹槽(48)。

10.根据权利要求1至8中的任一项所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，所述支撑元件(12)包括沿所述支撑元件(12)的纵向方向(18)延伸的至少一个通道(42，44)。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，所述第一侧(38)包括第一互锁结构(54)，并且所述第二侧(40)包括第二互锁结构(56)，其中所述第一互锁结构(54)对应于所述第二互锁结构(56)。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的梯度线圈组件(62)，其特征在于，所述支撑结构(10)包括混凝土和/或玻璃和/或陶瓷。

13.一种磁共振成像系统，所述磁共振成像系统包括根据权利要求1-12中的任一项所述的梯度线圈组件(47)。

14.一种用于制造磁共振成像系统的梯度线圈组件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供具有外侧壳表面的圆柱形芯棒作为内壳(100)；

将主线圈设置在所述圆柱形芯棒的所述外侧壳表面上的第一层中(110)；

在所述主线圈上设置支撑结构(120)，其中所述支撑结构包括至少一个支撑元件，所述支撑元件具有第一端面和第二端面，其中所述第二端面与所述第一端面在所述支撑元件的纵向方向上间隔开设置，并且所述支撑元件具有至少一个第一凹部，所述第一凹部在所述第一端面中包括开口，其中所述第一凹部沿所述支撑元件的纵向方向延伸，以形成用于接收无源匀场条的托槽；

将屏蔽线圈设置在所述支撑结构上的第二层中(130)；

在所述屏蔽线圈上设置外壳(140)；

铸造所述内壳与所述外壳之间的环形空间(150)。