CN112578324B - 梯度线圈组件及磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例中公开了一种梯度电缆组件及磁共振成像系统，其中，梯度电缆组件包括：绝缘连接板，其具有一背面和一用于排布电缆的正面，且能够背面朝下或背面朝上安装在一磁体的外部真空容器(OVC)上；三组电缆，其用于按照使两头的出线端呈45°～135°夹角的方式固定排布在所述绝缘连接板上；其中，每组电缆的一端与梯度线圈的一个线圈组电连接，另一端用于与连接一滤波板的三根电缆三组电缆中的一根电缆电连接。本发明实施例中的技术方案，能够提高梯度电缆的安装灵活性。

Description

梯度线圈组件及磁共振成像系统

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是一种梯度线圈组件及磁共振成像系统。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是利用磁共振现象进行成像的一种技术。梯度线圈作为磁共振系统的核心部件之一，提供了梯度场的输出功能。其中，梯度场由来自梯度放大器的电流驱动。电流将通过所谓的梯度电缆从梯度放大器(GPA)传输到梯度电流引线。

梯度线圈包括三个正交线圈组，通常称为X、Y和Z线圈组，这三个线圈组通常需要单独的电路经X、Y和Z梯度电缆来驱动。

传统上，梯度电缆固定在磁体顶部，并从屋顶延伸至滤板。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例中一方面提出了一种梯度线圈组件，另一方面提出了一种磁共振成像系统，用以提高梯度电缆的安装灵活性。

本发明实施例中提出的一种梯度电缆组件，包括：绝缘连接板，其具有一背面和一用于排布电缆的正面，且能够背面朝下或背面朝上安装在一磁体的外部真空容器OVC上；三组电缆，其用于按照使两头的出线端呈45°～135°夹角，如近似90度夹角的方式固定排布在所述绝缘连接板上；其中，每组电缆的一端与梯度线圈的一个线圈组电连接，另一端用于与连接一滤波板的三根电缆三组电缆中的一根电缆电连接。

在一个实施方式中，所述绝缘连接板为扇形的绝缘连接板；所述三组电缆按照所述绝缘连接板的圆心同心固定排布在所述绝缘连接板上；或者以多义曲线的方式固定排布在所述绝缘连接板上。

在一个实施方式中，所述绝缘连接板的正面上具有容纳所述三组电缆的凹槽。

在一个实施方式中，进一步包括至少一个压板，其与所述绝缘连接板相配合，用于将同心排布的三组电缆限定在所述绝缘连接板上。

在一个实施方式中，所述至少一个压板包括：形状与所述绝缘连接板一致的片状压板；或者，所述至少一个压板包括：沿所述绝缘连接板的一个边布置的第一条状压板、沿所述绝缘连接板的另一个边布置的第二条状压板，径向布置在所述第一条状压板和第二条状压板之间的第三条状压板；所述第一条状压板和第二条状压板分别横跨所述三组电缆，所述第三条状压板横跨所述三组电缆中的两组电缆。

在一个实施方式中，每组电缆包括：分别作为正极电缆和负极电缆的两个子电缆，且每个子电缆的两端分别具有一接线端子；作为正极电缆的子电缆一端的接线端子用于与梯度线圈的一个线圈组的正极电流引线电连接，另一端的接线端子用于与连接所述滤波板的三根电缆中的一根电缆的正极连接端电连接；作为负极电缆的子电缆一端的接线端子用于与梯度线圈的所述线圈组的负极电流引线电连接，另一端的接线端子用于与连接所述滤波板的三根电缆中的所述一根电缆的负极连接端电连接。

在一个实施方式中，所述扇形的绝缘连接板为四分之一圆的绝缘连接板。

本发明提出的一种磁共振系统，包括：磁体；安装在所述磁体的安装孔内的梯度线圈，所述梯度线圈包括三个线圈组；连接一滤波板的三根电缆；中间连接板，其位于所述磁体的外部真空容器OVC上，且具有6个连接柱；和如上任一实施方式所述的梯度电缆组件；所述梯度电缆组件与所述连接滤波板的三根电缆在所述中间连接板处实现电连接。

在一个实施方式中，所述绝缘连接板位于所述磁体的3点钟或9点钟方向，且能够在所述3点钟方向或9点钟方向背面朝下或背面朝上固定在所述磁体OVC上。

在一个实施方式中，每个线圈组的正极电流引线和负极电流引线分别为：与梯度线圈一起浇铸而成的导电螺杆。

在一个实施方式中，对应三个线圈组的六个导电螺杆沿磁体的3点钟方向或9点钟方向对称布置。

在一个实施方式中，每个导电螺杆的长度为5mm～150mm。

在一个实施方式中，连接所述滤波板的三根电缆的布线方向为从水平方向向磁体间顶部方向布线；或从水平方向向磁体间地板方向布线。

在一个实施方式中，连接所述滤波板的三根电缆中的每根电缆的一端用于与梯度电缆组件的一组电缆电连接，另一端用于与所述滤波板电连接，且每根电缆包括：一根保护套；一正极电线，其两端分别具有一正极连接端；和一负极电线，其两端分别具有一负极连接端；所述正极电线和所述负极电线相互绝缘地绞合为一根绳索后封装在所述一根保护套内。

在一个实施方式中，所述正极电线和负极电线分别包括至少一根具有绝缘外层的导体；每根电缆还包含一屏蔽编织层，其位于所述保护套内，用于封装所述正极电线和所述负极电线相互绝缘地绞合形成的绳索，且所述屏蔽编织层与一用于将所述三根电缆固定在所述磁体的OVC上的金属固定板相连接，实现接地屏蔽。

从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中的梯度电缆组件中的三组电缆采用圆弧型布置在一绝缘连接板上，并且该绝缘连接板可以背面朝下也可背面朝上安装在磁体的OVC上，使得连接滤波板的电缆的布线方向既可以是从水平方向向磁体间顶部方向布线，也可以是从水平方向向磁体间地板方向布线。可见，提高了梯度电缆的安装灵活性。

此外，通过在绝缘连接板的正面上设置能够容纳所述三组电缆的凹槽，方便了三组电缆的定位和排布。并且由于三组电缆是被限位在凹槽内，并进一步通过压板或灌胶进行限定，因此也会降低通电后电流引起的振动，从而降低了因振动带来的螺丝松动的风险。

另外，通过将绝缘连接板设置为扇形例如四分之一圆，可以便于三组电缆的弧形排布以及平行出线，便于实现梯度电缆组件与梯度线圈侧以及连接滤波板的电缆侧的连接，在实现安装灵活的情况下，也方便了安装。

进一步地，在每个线圈组的正极电流引线和负极电流引线分别为与梯度线圈一起浇铸而成的导电螺杆时，通过将对应三个线圈组的六个导电螺杆沿磁体的3点钟方向或9点钟方向对称布置，以及将每个导电螺杆的长度设置为5mm～150mm，可以在梯度电缆组件实现两面安装时方便与梯度电缆组件中三组电缆的电连接。

最后，通过在连接滤波板的电缆中将正极电线和负极电线相互绝缘地缠绕为一股绳索，可抵消电缆通电后正负极电流引起的磁场变化导致的振动力，并且，通过在电缆中设置屏蔽编制层，并将屏蔽编制层接地，可屏蔽电磁信号对电缆的干扰。

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和图2为本发明一个实施例中的磁共振成像系统的局部结构示意图。

图3为图1的局部放大图。

图4为本发明一个例子中梯度电缆组件的结构示意图。

图5为图4的I-I向剖视图。

图6为本发明一个例子中的本实施例中线圈组的正极电流引线和负极电流引线的结构示意图

其中，附图标记如下：

标号	含义
		1	磁体
11	安装孔
		2	梯度线圈
21	导电螺杆
		3	梯度电缆组件
31	绝缘连接板
		311～316	凹槽
321、322、323	三组电缆
		331、332、333	压板
4	连接滤波板的电缆
		41	保护套
42	正极电线
		421	正极连接端
43	负极电线
		431	负极连接端
5	金属固定板
		6	中间连接板

具体实施方式

本发明实施例中，考虑到在传统的梯度电缆安装方式中，从滤波板到梯度线圈需要经过两段梯度线缆，第一段为从滤波板经屋顶到磁体的外部真空容器(OVC)顶部固定点，第二段为从OVC顶部固定点至梯度线圈电流引线。由于每个线圈组都具有正负极，因此每段梯度电缆都包括两侧的X+、X-、Y+、Y-、Z+、Z-接线端子。因此，为了提高梯度线圈的安装灵活性，例如，可提供屋顶布线方向和地板布线方向，本发明实施例中考虑将磁体的OVC上的固定点由原来的12点鈡方向改变至3点钟的方向，将梯度线圈的电流引线由12点鈡位置改变至3点钟位置，同时将第二段梯度电缆的布线由直线型改为两头的出线端呈45°～135°夹角(如近似90度夹角)的方式，如圆弧线型，以便于在磁体上的3点鈡方向完成第一段和第二段的圆弧过渡连接。进一步地，由于第二段梯度电缆通常是在工厂预组装的，例如，将第二段梯度电缆预先固定排布在一绝缘连接板上，因此为了使得第二段梯度电缆同时适用于屋顶布线方式和地板布线方式，可设计两头的出线端呈45°～135°夹角的方式布线的第二段梯度电缆能够双面安装，既可背面朝下安装也可背面朝上安装，即绝缘连接板既可背面朝下也可背面朝上安装在一磁体的外部真空容器OVC上。

具体实现时，绝缘连接板可以为任意形状。为了更好的实现布线，绝缘连接板例如可以为扇形。

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。

图1至图3为本发明一个实施例中的磁共振成像系统的局部结构示意图。图1示出了屋顶布线的情况，图2示出了地板布线的情况。图3为图1的局部放大图。如图1至图3所示，该磁共振成像系统可包括：磁体1、梯度线圈2、梯度电缆组件3、连接滤波板(图中未示出)的三根电缆(屋顶布线方式时为电缆4a，地板布线方式时为电缆4b)和一中间连接板6。

其中，磁体1具有一用于安装所述梯度线圈2的安装孔11。该安装孔11也可认为为是磁体1的外部真空容器(OVC)的孔。

梯度线圈2安装在磁体1的安装孔11内。梯度线圈包括三个线圈组，即X线圈组、Y线圈组和Z线圈组。

梯度电缆组件3包括三组电缆，每组电缆的一端与梯度线圈2的一个线圈组电连接，另一端用于与连接一滤波板(图中未示出)的三根电缆4a或4b中的一根电缆电连接。

图4示出了一个例子中梯度电缆组件3的结构示意图。图5为图4的I-I向剖视图。结合图4和图5所示，本实施例中的梯度电缆组件3可包括：一扇形的绝缘连接板31、三组电缆321、322、323和至少一个压板(图4中示出了包括三个条状压板331、332、333的情况)。

其中，扇形的绝缘连接板31可以根据需要设置圆角的大小，例如本实施例中以四分之一圆的情况为例，当然，实际应用中也可以为小于四分之一圆的扇形或大于四分之一圆的扇形，具体可根据实际情况确定，此处不对其进行限定。扇形的绝缘连接板31具有一背面和一用于排布电缆的正面，其能够背面朝下或背面朝上安装在磁体1的外部真空容器OVC上。

三组电缆321、322、323用于按照使两头的出线端呈45°～135°夹角，如近似90度夹角，的方式固定排布在绝缘连接板31上。图4中示出了其中一种近似90°夹角的排布方式。该实施例中，三组电缆321、322、323按照绝缘连接板31的圆心同心排布在绝缘连接板31上。当然，实际应用中，三组电缆321、322、323也可以采用其它的排布方式，例如多义曲线的排布方式等。此处不对其进行限定。一般情况下，布线后两头的出线端可在45°至135°范围内浮动。实际应用中，近似45°或近似135°也是可以的，只要保证两头的出线端呈圆弧型布线即可，以便于与连接滤波板的电缆连接。

具体实现时，为了便于对三组电缆321、322、323进行定位以便于排布，可设置如图5所示的绝缘连接板31的结构，即在用于排布三组电缆321、322、323的一侧平面即正面上设置容纳三组电缆321、322、323的凹槽311～316。

其中，每组电缆的一端与梯度线圈2的一个线圈组电连接，另一端用于与连接滤波板的三根电缆4a中的一根电缆电连接。具体地，每组电缆包括：两根子电缆，分别作为正极电缆和负极电缆。每根子电缆的两端分别具有一接线端子，作为正极电缆的子电缆一端的接线端子用于与梯度线圈2的一个线圈组的正极电流引线电连接，另一端的接线端子用于与连接滤波板的三根电缆中的一根电缆的正极连接端电连接；作为负极电缆的子电缆一端的接线端子用于与梯度线圈2的所述线圈组的负极电流引线电连接，另一端的接线端子用于与连接滤波板的三根电缆中的所述电缆的负极连接端电连接。

至少一个压板与绝缘连接板31相配合，用于将同心排布的三组电缆321、322、323限定在绝缘连接板31上。具体实现时，其可以是形状与绝缘连接板31一致的片状压板(图中未示出)；或者也可以如图4所示包括：沿绝缘连接板31的一个边布置的第一条状压板331、沿绝缘连接板31的另一个边布置的第二条状压板332，径向布置在第一条状压板331和第二条状压板332之间的第三条状压板333。其中，第一条状压板331和第二条状压板332分别横跨三组电缆321、322、323，第三条状压板333横跨三组电缆中的两组电缆322、323。

当然，其它实施方式中，也可不使用上述的压板。例如，对于绝缘连接板31上设置凹槽311～316的情况，也可采用灌胶固定的方式将三组电缆321、322、323固定在绝缘连接板31上。

又如，对于绝缘连接板31上未设置凹槽311～316的情况，也可以采用带螺丝的卡箍等方式将三组电缆321、322、323固定在绝缘连接板31上。

如图1至图3所示，绝缘连接板31位于磁体1的3点钟方向，且能够在所述3点钟方向背面朝下或背面朝上固定在所述磁体1的外部真空容器OVC上。当然，在其他实施方式中，绝缘连接板31也可位于磁体1的9点钟方向，且能够在所述9点钟方向背面朝下或背面朝上固定在所述磁体1的外部真空容器OVC上。即梯度电缆组件3可实现双面安装。

图6示出了本发明一个例子中的本实施例中线圈组的正极电流引线和负极电流引线的结构示意图，如图6所示，每个线圈组的正极电流引线和负极电流引线分别为与梯度线圈一起浇铸而成的导电螺杆21。即对应电极X+、X-、Y+、Y-、Z+、Z-的六个导电螺杆21。并且，为了配合梯度电缆组件3的双面安装，所述六个导电螺杆可沿3点钟方向或9点钟方向对称布置，且每个导电螺杆(21)的长度可以为5mm～150mm。

连接滤波板的三根电缆4a或4b即为对应X线圈组的X电缆、对应Y线圈组的Y电缆和对应Z线圈组的Z电缆。每根电缆的一端用于与梯度电缆组件3的一组电缆电连接，另一端用于与所述滤波板电连接。

如图1至图3所示，每根电缆可包括：一根保护套41、一正极电线42、一负极电线43。其中，正极电线42的两端分别具有一正极连接端421；负极电线43的两端分别具有一负极连接端431。本实施例中，正极电线42和负极电线43可相互绝缘地绞合为一根绳索后封装在保护套41内。这样，当电缆通电后，正负极电流引起的磁场变化导致的振动力可相互抵消，从而可降低电缆的振动情况，进而减少紧固件松动的风险。具体实现时，正极电线42和负极电线43可分别包括至少一根具有绝缘外层的导体。此外，每根电缆还可以包含一屏蔽编织层(例如金属屏蔽编制层，图中未示出)，其位于保护套41内，用于封装正极电线42和负极电线43相互绝缘地绞合形成的绳索，使得该金属屏蔽编织层接地后可屏蔽电磁信号对电缆的干扰。例如，本实施例中，屏蔽编织层与一用于将三根电缆4a固定在磁体1的OVC上的金属固定板5相连接，实现接地屏蔽。当然。在某些实施方式中，屏蔽编织层也可能会省略。

如图1和图2所示，连接滤波板的三根电缆的布线方向可以为从水平方向向磁体间顶部方向布线；或者为从水平方向向磁体间地板方向布线。

中间连接板6固定在OVC上，且其上具有6个电极X+、X-、Y+、Y-、Z+、Z-连接柱，梯度电缆组件3的三组电缆与连接滤波板的三根电缆4a可通过该中间连接板6实现电连接。

从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中的梯度电缆组件中的三组电缆采用圆弧型布置在一绝缘连接板上，并且该绝缘连接板可以背面朝下也可背面朝上安装在磁体的OVC上，使得连接滤波板的电缆的布线方向既可以是从水平方向向磁体间顶部方向布线，也可以是从水平方向向磁体间地板方向布线。可见，提高了梯度电缆的安装灵活性。

此外，通过在绝缘连接板的正面上设置能够容纳所述三组电缆的凹槽，方便了三组电缆的定位和排布。并且由于三组电缆是被限位在凹槽内，并进一步通过压板或灌胶进行限定，因此也会降低通电后电流引起的振动，从而降低了因振动带来的螺丝松动的风险。

另外，通过将绝缘连接板设置为扇形例如四分之一圆，可以便于三组电缆的弧形排布以及平行出线，便于实现梯度电缆组件与梯度线圈侧以及连接滤波板的电缆侧的连接，在实现安装灵活的情况下，也方便了安装。

进一步地，在每个线圈组的正极电流引线和负极电流引线分别为与梯度线圈一起浇铸而成的导电螺杆时，通过将对应三个线圈组的六个导电螺杆沿磁体的3点钟方向或9点钟方向对称布置，以及将每个导电螺杆的长度设置为5mm～150mm，可以在梯度电缆组件实现两面安装时方便与梯度电缆组件中三组电缆的电连接。

最后，通过在连接滤波板的电缆中将正极电线和负极电线相互绝缘地缠绕为一股绳索，可抵消电缆通电后正负极电流引起的磁场变化导致的振动力，并且，通过在电缆中设置屏蔽编制层，并将屏蔽编制层接地，可屏蔽电磁信号对电缆的干扰。

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 (14)

1.一种梯度电缆组件(3)，其特征在于，包括：

绝缘连接板(31)，其具有一背面和一用于排布电缆的正面，且位于磁体的3点钟或9点钟方向，并能够以背面朝下或背面朝上的方式安装在一磁体(1)的外部真空容器OVC上；和

三组电缆(321、322、323)，其用于按照使两头的出线端呈45°～135°夹角的方式固定排布在所述绝缘连接板(31)上；其中，每组电缆(321、322、323)的一端与梯度线圈(2)的一个线圈组电连接，另一端用于与连接一滤波板的三根电缆(4a、4b)中的一根电缆电连接。

2.根据权利要求1所述的梯度电缆组件，其特征在于，所述绝缘连接板(31)为扇形的绝缘连接板(31)；

所述三组电缆(321、322、323)按照所述绝缘连接板的圆心同心固定排布在所述绝缘连接板(31)上；或者以多义曲线的方式固定排布在所述绝缘连接板(31)上。

3.根据权利要求1所述的梯度电缆组件，其特征在于，所述绝缘连接板(31)的正面上具有容纳所述三组电缆(321、322、323)的凹槽(311～316)。

4.根据权利要求3所述的梯度电缆组件，其特征在于，进一步包括：至少一个压板(331、332、333)，其与所述绝缘连接板(31)相配合，用于将固定排布的三组电缆(321、322、323)限定在所述绝缘连接板(31)上。

5.根据权利要求4所述的梯度电缆组件，其特征在于，所述至少一个压板包括：形状与所述绝缘连接板一致的片状压板；或者，所述至少一个压板(331、332、333)包括：

沿所述绝缘连接板的一个边布置的第一条状压板(331)、沿所述绝缘连接板的另一个边布置的第二条状压板(332)，径向布置在所述第一条状压板和第二条状压板之间的第三条状压板(333)；

所述第一条状压板(331)和第二条状压板(332)分别横跨所述三组电缆(321、322、323)，所述第三条状压板(333)横跨所述三组电缆(321、322、323)中的两组电缆(322、323)。

6.根据权利要求1所述的梯度电缆组件，其特征在于，每组电缆包括：分别作为正极电缆和负极电缆的两个子电缆，且每个子电缆的两端分别具有一接线端子；

作为正极电缆的子电缆一端的接线端子用于与梯度线圈(2)的一个线圈组的正极电流引线电连接，另一端的接线端子用于与连接所述滤波板的三根电缆(4a、4b)中的一根电缆的正极连接端电连接；作为负极电缆的子电缆一端的接线端子用于与梯度线圈(2)的所述线圈组的负极电流引线电连接，另一端的接线端子用于与连接所述滤波板的三根电缆(4a、4b)中的所述一根电缆的负极连接端电连接。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的梯度电缆组件，其特征在于，所述扇形的绝缘连接板(31)为四分之一圆的绝缘连接板(31)。

8.一种磁共振系统，其特征在于，包括：

磁体(1)；

安装在所述磁体(1)的安装孔(11)内的梯度线圈(2)，所述梯度线圈(2)包括三个线圈组；

连接一滤波板的三根电缆(4a、4b)；

中间连接板(6)，其位于所述磁体(1)的外部真空容器OVC上，且具有6个连接柱；和

如权利要求1至7中任一项所述的梯度电缆组件(3)；

所述梯度电缆组件(3)与所述连接滤波板的三根电缆(4a、4b)在所述中间连接板(6)处实现电连接；

其中，所述绝缘连接板(31)位于所述磁体(1)的3点钟或9点钟方向，且能够在所述3点钟方向或9点钟方向背面朝下或背面朝上固定在所述磁体(1)OVC上。

9.根据权利要求8所述的磁共振系统，其特征在于，每个线圈组的正极电流引线和负极电流引线分别为：与梯度线圈(2)一起浇铸而成的导电螺杆(21)。

10.根据权利要求9所述的磁共振系统，其特征在于，对应三个线圈组的六个导电螺杆(21)沿磁体(1)的3点钟方向或9点钟方向对称布置。

11.根据权利要求9所述的磁共振系统，其特征在于，每个导电螺杆(21)的长度为5mm～150mm。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的磁共振系统，其特征在于，连接所述滤波板的三根电缆(4a、4b)的布线方向为从水平方向向磁体间顶部方向布线；或从水平方向向磁体间地板方向布线。

13.根据权利要求8至11中任一项所述的磁共振系统，其特征在于，连接所述滤波板的三根电缆(4a、4b)中的每根电缆的一端用于与梯度电缆组件(3)的一组电缆电连接，另一端用于与所述滤波板电连接，且每根电缆包括：

一根保护套(41)；

一正极电线(42)，其两端分别具有一正极连接端(421)；和

一负极电线(43)，其两端分别具有一负极连接端(431)；

所述正极电线(42)和所述负极电线(43)相互绝缘地绞合为一根绳索后封装在所述一根保护套(41)内。

14.根据权利要求13所述的磁共振系统，其特征在于，所述正极电线(42)和负极电线(43)分别包括至少一根具有绝缘外层的导体；每根电缆还包含一屏蔽编织层，其位于所述保护套(41)内，用于封装所述正极电线(42)和所述负极电线(43)相互绝缘地绞合形成的绳索，且所述屏蔽编织层与一用于将所述三根电缆(4a)固定在所述磁体(1)的OVC上的金属固定板(5)相连接，实现接地屏蔽。