CN111060856B - 核磁共振横向射频线圈定形装置及横向射频线圈定形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核磁共振横向射频线圈定形装置及横向射频线圈定形方法，包括支撑柱、线圈定形片、线圈定形外套和固定片卡套；所述线圈定形片上设置有凹槽，所述凹槽的走线布局与横向射频线圈一致；所述线圈定形片固定安装在支撑柱的外侧壁中部，所述的线圈定形片两两之间均匀间隔一定距离包覆于所述支撑柱的外侧壁；横向射频线圈设置于所述凹槽内；所述线圈定形外套安装在线圈定形片的外侧壁，所述支撑柱的外侧壁的上下部位均设置有所述固定片卡套，所述固定片卡套与线圈定形片的两端分别定位抵接。应用本技术方案可实现降低核磁共振线圈加工制作成本，获得较高性能的线圈。

Description

核磁共振横向射频线圈定形装置及横向射频线圈定形方法

技术领域

本发明涉及核磁共振射频线圈和探头研制加工技术领域，具体是指一种核磁共振横向射频线圈定形装置及横向射频线圈定形方法。

背景技术

核磁共振线圈处于核磁共振仪器的最前端，用于发射激发原子核产生共振的射频脉冲和接收共振核发出的核磁共振信号，其性能对核磁共振仪器的灵敏度和分辨率起着至关重要的作用。根据线圈射频场的极化方向与其中心轴方向的关系，核磁磁共振线圈分为横向线圈和轴向线圈，横向线圈射频场的极化方向与中心轴垂直(例如：鞍型线圈、AG线圈和鸟笼线圈)，轴向线圈射频场的极化方向与中心轴平行(例如：螺线管线圈)，横向线圈主要用于高场液体核磁共振波谱仪和磁共振成像仪，轴向线圈主要用于固体核磁共振和低场C型永磁体小型化核磁共振仪器。影响线圈性能的主要因素有：线圈结构、形状以及材料磁化率，对线圈的Q值、射频均匀性、静磁场B0均匀性和样品检测量起着决定性的作用。而线圈的装配精度和结构形变等对于高性能起着至关重要的影响，结构变形、非对称性和线圈表面粗糙将会影响射频均匀性、B0匀场和Q值，导致线圈性能严重下降。由于线圈采用线径较细的金属导线或者薄金属带绕制，线圈绕制和加工过程中容易产生变形，特别是横向线圈，圆柱形结构复杂和松散，多层间的间距小，使得手动绕制难以成形，且线圈变形严重。

对于磁共振线圈结构及不同应用的研究国内外均有大量文献报道，由于线圈加工制作所涉及的理论和应用较少，因此报道中均未见线圈定形装置及方法的描述。

文献1：“蒋先旺，伍亚军，磁共振线圈位置的确定方法、装置及磁共振成像系统，中国发明专利，公布号CN110095741A”，公开了一种利用磁共振成像实验和数据处理算法确定磁共振成像线圈与样品相对位置的方法，解决线圈处于成像样品边缘时信号畸变丢失等引起的计算偏差。文献2：“P.格罗斯，T.尼德菲尔，B.瓦齐，N.海因德尔，D.萨普纳拉斯，磁共振线圈单元及其制造方法，中国发明专利，公布号：CN105934198A”,公开了一种磁共振(MR)线圈单元，利用线圈上的开口、MR标记和光学标记实现线圈和检测部位间的定位。文献3：籍勇亮，余登洁，侯兴哲，王谦等，一种用于核磁共振传感器的夹具，中国发明专利，公布号：CN106737283A”，公开了一种核磁共振传感器夹具，用于核磁共振传感器的固定和检测，可适用于对复合绝缘子不同位置的伞群进行工程现场的独立检测。

商用高场核磁共振线圈谱仪线圈制作采用整块金属材料高精度切割加工，通过超高精细加工，可以得到结构对称完整的圆柱型横向线圈。然而这对加工精度要求非常高，加工成本高昂。对于一些实验室线圈研发和低成本小型化便携式核磁共振仪器的需求，整体精细加工的方式显然无法被接受。而借助简单圆柱体完全手工绕制加工的横向线圈，圆柱完整性和结构变形都很难控制，甚至无法定形，大大影响了线圈的检测性能。另一方面磁共振线圈要求表面尽量光滑，有利于射频信号的传输和材料磁化率的均匀性，而整体超高精细加工获得的线圈表面的光滑度不理想，需要后续进一步处理，圆柱面线圈的抛光后处理进一步增加了线圈制作的成本和复杂程度。

线圈形变等有些时候对最终信号检测会产生较大的影响，同时降低生产成本是小型化便携式核磁共振仪器的一项重要需求。因此一种低加工成本获得形状良好的线圈装置和方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核磁共振横向射频线圈定形装置及横向射频线圈定形方法，实现降低核磁共振线圈加工制作成本，获得较高性能的线圈。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种核磁共振横向射频线圈定形装置，包括支撑柱、线圈定形片、线圈定形外套和固定片卡套；所述线圈定形片上设置有凹槽，所述凹槽的走线布局与横向射频线圈一致；所述线圈定形片固定安装在支撑柱的外侧壁中部，所述的线圈定形片两两之间均匀间隔一定距离包覆于所述支撑柱的外侧壁；横向射频线圈设置于所述凹槽内；所述线圈定形外套安装在线圈定形片的外侧壁，所述支撑柱的外侧壁的上下部位均设置有所述固定片卡套，所述固定片卡套与线圈定形片的两端分别定位抵接。

在一较佳的实施例中，所述凹槽的宽度、长度以及深度与横向射频线圈一致。

在一较佳的实施例中，所述线圈定形片具体为弧形定形片。

在一较佳的实施例中，所述线圈定形片的两端均设置有定位柄，所述固定片卡套上设置有定位凹部，所述定位柄插入定位凹部使得所述线圈定形片与固定片卡套定位抵接。

在一较佳的实施例中，所述线圈定形片设置有四个，每个所述的线圈定形片上设置有一个所述的定位柄；所述固定片卡套上沿中心旋转对称设置有四个定位凹部。

在一较佳的实施例中，所述线圈定形外套具体为弧形定形外套，所述线圈定形外套设置有四个，所述线圈定形外套两两之间相互拼接形成一空心圆柱形定形外套并覆盖于所述线圈定形片的外侧壁。

在一较佳的实施例中，所述线圈定形片上设置有第一连接螺孔，所述支撑柱上设置有第一连接配合螺孔，通过第一螺丝固定所述线圈定形片及支撑柱；

所述线圈定形片上还设置有让位孔，所述线圈定形外套上设置有第二连接螺孔，所述支撑柱上设置有第二连接配合螺孔，通过第二螺丝依次穿过所述第二连接螺孔、让位孔及第二连接配合螺孔实现所述支撑柱与线圈定形外套的固定。

在一较佳的实施例中，所述固定片卡套具体为圆柱环形的固定片卡套，所述固定片卡套的内径等于所述支撑柱的外径；所述固定片卡套的外径等于所述线圈定形片的外径；所述固定片卡套的定位凹部具体为缺口。

在一较佳的实施例中，所述固定片卡套上设置有第三连接螺孔，所述支撑柱上设置有第三连接配合螺孔，通过第三螺丝固定所述固定片卡套与支撑柱。

本发明还提供了一种横向射频线圈定形方法，采用了上述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置；包括如下步骤：

步骤1：将四片线圈定形片按所述凹槽的纹路顺序通过第一螺丝安装在支撑柱的外表面；

步骤2：将两片固定片卡套嵌入线圈定形片，并用第三螺丝安装在支撑柱的外侧两端；

步骤3：将横向射频线圈平面板按压卡入线圈定形片的凹槽中，沿凹槽形成圆形横向射频线圈；

步骤4：将四片线圈定形外套利用第二螺钉安装在线圈定形片外表面，在线圈定形片的外侧压紧横向射频线圈，形成具有曲率的圆形横向射频线圈；

步骤5：焊接横向射频线圈上的电容；

步骤6：间隔一定时间后，卸下所述第一螺丝、第二螺丝及第三螺丝，取下线圈定形外套和固定片卡套，将中心的支撑柱抽出；

步骤7：将四片线圈定形片依次往里按压与圆形横向射频线圈分开后取出横向射频线圈。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

1.本发明所采用的四片线圈定形片外表面均设有凹槽，凹槽的结构、宽度、长度以及深度与横向线圈一致，能够完整的实现线圈定形和紧固；还可以根据线圈的走线布局而更换具有不同凹槽布局的线圈定形片，使得整个装置的实用性更高，可以制作多种宽度、长度的线圈。

2.本发明采用的线圈定形片为圆弧片形状，每片线圈定形片内弧度比支撑柱的外侧圆柱四分之一圆弧少一定距离即线圈定形片两两之间间隔一定距离，使得线圈定形片便于脱离线圈，拆卸便捷快速，且不破坏线圈。

3.本发明采用的线圈定形外套为圆柱片形状，每片定形外套内径等于定形片外径，内弧度等于四片定形片外侧构成的圆柱四分之一圆弧，定形外套沿轴向两端设有螺丝孔，定形外套通过螺丝安装在固定片卡套外侧壁，紧固线圈，保证了线圈绕制后的曲率。

4.本发明采用的固定片卡套为圆柱环形，内径等于支撑柱外径，外径等于线圈定形片外径，固定片卡套一端设有四个缺口，两片固定片卡套通过定位嵌套柄与线圈定形片紧密嵌套，使得在不上定位螺丝的情况下线圈仍然能够保持形状，可以保障拆卸过程线圈保持良好形状。

5.本发明采用的定形方法，操作简便快速，有利于操作过程中线圈保持良好形状。

附图说明

图1为本发明优选实施例中线圈定形片的结构示意图；

图2为本发明优选实施例中线圈定形片与支撑柱的位置关系示意图；

图3为本发明优选实施例中的线圈定形片安装完毕示意图；

图4为本发明优选实施例中的固定片卡套示意图；

图5为本发明优选实施例中的固定片卡套安装示意图；

图6为本发明优选实施例中绕制横向射频线圈示意图；

图7为本发明优选实施例中线圈定形外套示意图；

图8为本发明优选实施例中线圈定形外套安装示意图；

图9为本发明优选实施例中线圈定形外套安装完毕示意图；

图10为本发明优选实施例中马鞍线圈平面板示意图；

图11为本发明优选实施例中马鞍线圈示意图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种核磁共振横向射频线圈4定形装置，参考图1至11，包括支撑柱2、线圈定形片1、线圈定形外套5和固定片卡套3；所述线圈定形片1上设置有凹槽，所述凹槽的走线布局与横向射频线圈4一致；具体来说，所述凹槽的宽度、长度以及深度也与横向射频线圈4一致。所述线圈定形片1固定安装在支撑柱2的外侧壁中部，所述的线圈定形片1两两之间均匀间隔一定距离包覆于所述支撑柱2的外侧壁；横向射频线圈4设置于所述凹槽内；所述线圈定形外套5安装在线圈定形片1的外侧壁，所述支撑柱2的外侧壁的上下部位均设置有所述固定片卡套3，所述固定片卡套3与线圈定形片1的两端分别定位抵接。具体来说，所述线圈定形片1具体为弧形定形片。在本实施例中，所述线圈定形片1的厚度为1.5mm，所述的线圈定形片1两两之前均匀间隔0.5mm包覆于所述支撑柱2的外侧壁，所述线圈定形片1的厚度还可以是其他规格，且还可以间隔其他长度的距离设置，属于等同替换，不能以此限定本发明的保护范围。本发明所采用的四片线圈定形片1外表面均设有凹槽，凹槽的结构、宽度、长度以及深度与横向线圈一致，能够完整的实现线圈定形和紧固；还可以根据线圈的走线布局而更换具有不同凹槽布局的线圈定形片1，使得整个装置的实用性更高，可以制作多种宽度、长度的线圈。

具体来说，所述线圈定形片1的两端均设置有定位柄13，所述固定片卡套3上设置有定位凹部32，所述定位柄13插入定位凹部32使得所述线圈定形片1与固定片卡套3定位抵接。具体来说，所述固定片卡套3的定位凹部32具体为矩形的缺口，所述定位柄13具体为矩形的定位柄13；所述线圈定形片1设置有四个，每个所述的线圈定形片1上设置有一个所述的定位柄13；所述固定片卡套3上沿中心旋转对称设置有四个定位凹部32。

具体来说，所述线圈定形外套5具体为弧形定形外套，所述线圈定形外套5设置有四个，所述线圈定形外套5两两之间相互拼接形成一空心圆柱形定形外套并覆盖于所述线圈定形片1的外侧壁。所述固定片卡套3具体为圆柱环形的固定片卡套3，所述固定片卡套3的内径等于所述支撑柱2的外径；所述固定片卡套3的外径等于所述线圈定形片1的外径。

具体来说，所述线圈定形片1上设置有第一连接螺孔11，所述支撑柱2上设置有第一连接配合螺孔21，通过第一螺丝固定所述线圈定形片1及支撑柱2；所述线圈定形片1上还设置有让位孔12，所述线圈定形外套5上设置有第二连接螺孔51，所述支撑柱2上设置有第二连接配合螺孔22，通过第二螺丝依次穿过所述第二连接螺孔51、让位孔12及第二连接配合螺孔22实现所述支撑柱2与线圈定形外套5的固定。

所述固定片卡套3上设置有第三连接螺孔31，所述支撑柱2上设置有第三连接配合螺孔23，通过第三螺丝固定所述固定片卡套3与支撑柱2。

所述支撑柱2具体是一个圆柱形的支撑柱2；四个所述线圈定形片1围成一个包围腔通过第一螺丝紧密贴合所述支撑柱2，为了之后更好地使线圈定形片1与横向射频线圈4分离，所以将线圈定形片1两两之间间隔了一段距离设置，使得线圈定形片1两两之间相互抵接形成一个空心圆柱时空心圆柱与横向射频线圈4之间能够分离开来，这样就能更好地取出横向射频线圈4。通过第三螺丝将固定片卡套3固定在支撑柱2上，利用定位柄13与定位凹部32之间的配合保持线圈定形片1位置的稳定性。通过第二螺丝将线圈定形外套5固定于线圈定形片1上，保证横向射频线圈4不会从凹槽中弹出，经过一定时间的紧压后，即可形成具有良好曲率的圆形的横向射频线圈4。在本实施例中，所述线圈定形片1的两端分别设置有一个第一连接螺孔11与让位孔12，所述支撑柱2的两端分别设置有第一连接配合螺孔21、第二连接配合螺孔22及第三连接配合螺孔23。在拆卸模具过程中，为了避免横向射频线圈4二次受力导致变形，先取下第二螺钉将线圈定形外套5取下；再松开支撑柱2上的第一螺钉与第三螺钉，取下固定片卡套3，抽出支撑柱2,再将线圈定形片1往里按压，从而能够将线圈定形片1轻松拆卸下来并且不会影响到已经定形好的圆形横向射频线圈4。每片线圈定形片1内弧度比支撑柱2的外侧圆柱四分之一圆弧少一定距离即线圈定形片1两两之间间隔一定距离，使得线圈定形片1便于脱离线圈，拆卸便捷快速，且不破坏线圈。采用的线圈定形外套5为圆柱片形状，每片定形外套内径等于定形片外径，内弧度等于四片定形片外侧构成的圆柱四分之一圆弧，定形外套沿轴向两端设有螺丝孔，定形外套通过螺丝安装在固定片卡套3外侧壁，紧固线圈，保证了线圈绕制后的曲率。采用的固定片卡套3为圆柱环形，内径等于支撑柱2外径，外径等于线圈定形片1外径，固定片卡套3一端设有四个缺口，两片固定片卡套3通过定位嵌套柄与线圈定形片1紧密嵌套，使得在不上定位螺丝的情况下线圈仍然能够保持形状，可以保障拆卸过程线圈保持良好形状。

本发明还提供了一种横向射频线圈4定形方法，采用上述的一种核磁共振横向射频线圈4定形装置；本发明采用的定形方法，操作简便快速，有利于操作过程中线圈保持良好形状。包括如下步骤：

步骤1：将四片线圈定形片1按所述凹槽的纹路顺序通过第一螺丝安装在支撑柱2的外表面；

步骤2：将两片固定片卡套3嵌入线圈定形片1，并用第三螺丝安装在支撑柱2的外侧两端；

步骤3：将横向射频线圈平面板41按压卡入线圈定形片1的凹槽中，沿凹槽形成圆形横向射频线圈4；

步骤4：将四片线圈定形外套5利用第二螺钉安装在线圈定形片1外表面，在线圈定形片1的外侧压紧横向射频线圈4，形成具有曲率的圆形横向射频线圈4；

步骤5：焊接横向射频线圈4上的电容；

步骤6：间隔一定时间后，本实施例为间隔一个小时，卸下所述第一螺丝、第二螺丝及第三螺丝，取下线圈定形外套5和固定片卡套3，将中心的支撑柱2抽出；

步骤7：将四片线圈定形片1依次往里按压与圆形横向射频线圈4分开后取出横向射频线圈4。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种核磁共振横向射频线圈定形装置，其特征在于包括支撑柱、线圈定形片、线圈定形外套和固定片卡套；所述线圈定形片上设置有凹槽，所述凹槽的走线布局与横向射频线圈一致；所述线圈定形片固定安装在支撑柱的外侧壁中部，所述的线圈定形片两两之间均匀间隔一定距离包覆于所述支撑柱的外侧壁；横向射频线圈设置于所述凹槽内；所述线圈定形外套安装在线圈定形片的外侧壁，所述支撑柱的外侧壁的上下部位均设置有所述固定片卡套，所述固定片卡套与线圈定形片的两端分别定位抵接。

2.根据权利要求1所述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置，其特征在于：所述凹槽的宽度、长度以及深度与横向射频线圈一致。

3.根据权利要求2所述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置，其特征在于：所述线圈定形片具体为弧形定形片。

4.根据权利要求3所述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置，其特征在于，所述线圈定形片的两端均设置有定位柄，所述固定片卡套上设置有定位凹部，所述定位柄插入定位凹部使得所述线圈定形片与固定片卡套定位抵接。

5.根据权利要求4所述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置，其特征在于，所述线圈定形片设置有四个，每个所述的线圈定形片上设置有一个所述的定位柄；所述固定片卡套上沿中心旋转对称设置有四个定位凹部。

6.根据权利要求5所述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置，其特征在于，所述线圈定形外套具体为弧形定形外套，所述线圈定形外套设置有四个，所述线圈定形外套两两之间相互拼接形成一空心圆柱形定形外套并覆盖于所述线圈定形片的外侧壁。

7.根据权利要求6所述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置，其特征在于，所述线圈定形片上设置有第一连接螺孔，所述支撑柱上设置有第一连接配合螺孔，通过第一螺丝固定所述线圈定形片及支撑柱；

所述线圈定形片上还设置有让位孔，所述线圈定形外套上设置有第二连接螺孔，所述支撑柱上设置有第二连接配合螺孔，通过第二螺丝依次穿过所述第二连接螺孔、让位孔及第二连接配合螺孔实现所述支撑柱与线圈定形外套的固定。

8.根据权利要求7所述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置，其特征在于，所述固定片卡套具体为圆柱环形的固定片卡套，所述固定片卡套的内径等于所述支撑柱的外径；所述固定片卡套的外径等于所述线圈定形片的外径；所述固定片卡套的定位凹部具体为缺口。

9.根据权利要求7所述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置，其特征在于，所述固定片卡套上设置有第三连接螺孔，所述支撑柱上设置有第三连接配合螺孔，通过第三螺丝固定所述固定片卡套与支撑柱。

10.一种横向射频线圈定形方法，其特征在于采用了上述权利要求9所述的一种核磁共振横向射频线圈定形装置；包括如下步骤：

步骤1：将四片线圈定形片按所述凹槽的纹路顺序通过第一螺丝安装在支撑柱的外表面；

步骤2：将两片固定片卡套嵌入线圈定形片，并用第三螺丝安装在支撑柱的外侧两端；

步骤3：将横向射频线圈平面板按压卡入线圈定形片的凹槽中，沿凹槽形成圆形横向射频线圈；

步骤4：将四片线圈定形外套利用第二螺钉安装在线圈定形片外表面，在线圈定形片的外侧压紧横向射频线圈，形成具有曲率的圆形横向射频线圈；

步骤5：焊接横向射频线圈上的电容；

步骤6：间隔一定时间后，卸下所述第一螺丝、第二螺丝及第三螺丝，取下线圈定形外套和固定片卡套，将中心的支撑柱抽出；

步骤7：将四片线圈定形片依次往里按压与圆形横向射频线圈分开后取出横向射频线圈。

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