CN206178124U - 梯度线圈系统及磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种梯度线圈系统及磁共振成像系统，其中所述梯度线圈系统包括：内梯度线圈组件和外梯度线圈组件，所述内梯度线圈组件包括若干依次连接的主线圈，所述外梯度线圈组件包括若干依次连接屏蔽线圈；所述主线圈和所述屏蔽线圈内可流通冷却流体。本实用新型采用中空导线绕制梯度线圈，在中空的流道内流通冷却流体，使冷却流体及时带走梯度线圈产生的热量，提高了冷却梯度线圈的效率。

Description

梯度线圈系统及磁共振成像系统

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种梯度线圈系统及装有梯度线圈系统的磁共振成像系统。

背景技术

梯度线圈系统的功能是产生三个彼此正交方向的梯度场，以提供成像的层面选取、频率和相位编码。梯度线圈由径向梯度线圈(X梯度线圈和Y梯度线圈)和轴向梯度线圈(Z梯度线圈)组成，三组梯度线圈分别通电后，会在成像区域产生三个方向的线性梯度场。

磁共振成像(MRI)是根据生物体磁性核(氢核)在磁场中的表现特性成像的高新技术，其具有无电磁辐射、图像对比度高以及可以任意方向断层成像等优点。MRI主要由超导磁体系统、梯度线圈系统、射频线圈系统、谱仪和软件等核心部件组成。其中超导磁体系统的作用是在一个成像区域(通常是球形)产生一个高场强、高均匀度以及高稳定性的空间磁场分布；通过梯度线圈系统产生三个彼此正交方向的线型梯度场，以提供成像的层面选取、频率和相位编码。处于磁场中人体内部的氢原子核被磁化，通过射频线圈产生射频信号使得氢原子发生共振吸引，再停止射频激发使得氢原子所被吸收的能量释放出来以被信号接收器件捕捉，最后通过谱仪和软件系统处理后显示成图像。

梯度线圈通过导线制成特定形状的线圈结构，并通过环氧树脂、玻璃纤维布、网格布等绝缘材料进行填充后，固化成具有一定结构强度的整体。梯度线圈运行时需对三组梯度线圈分别通电，而通电的线圈会产生大量的焦耳热而使梯度线圈温度上升。温度过高会导致梯度线圈的结构强度和绝缘性能下降，因此，梯度线圈中需要添加冷却通道来带走热量以控制温度。梯度线圈的冷却能力对梯度线圈的性能影响尤为重要。

若在两层梯度线圈之间添加专门的冷却通道，会因每组梯度线圈中两层线圈间距离的减小，而降低了梯度线圈的效率。而若将冷却通道集成于梯度线圈的每层线圈中，则会减少每层线圈上可用于布置线圈的空间，也会降低梯度线圈的效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种梯度线圈系统及装有梯度线圈系统的磁共振成像系统以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

根据本实用新型实施例的第一方面，提出了一种梯度线圈系统，包括：

内梯度线圈组件和外梯度线圈组件，所述内梯度线圈组件包括若干依次连接的主线圈，所述外梯度线圈组件包括若干依次连接屏蔽线圈；

所述主线圈和所述屏蔽线圈内可流通冷却流体。

进一步地，所述主线圈和所述屏蔽线圈分别由至少一股导线绕制而成，所述导线内设有可流通冷却流体的流道。

进一步地，所述导线为中空的金属线。

进一步地，所述导线为中空的方铜线或扁铜线。

进一步地，所述主线圈和所述屏蔽线圈分别由至少两股导线并列绕制而成。

进一步地，所述主线圈包括第一主线圈导线和第二主线圈导线，所述屏蔽线圈包括第一屏蔽线圈导线和第二屏蔽线圈导线；所述第一主线圈导线与所述第一屏蔽线圈导线连接形成第一电气回路，所述第二主线圈导线与所述第二屏蔽线圈导线连接形成第二电气回路。

进一步地，所述导线的入线端和出线端分别连接有接线端子，所述连接端子通过连接导线连接。

进一步地，所述导线的入线端和出线端分别与分水器连接，所述分水器通过连接管连接。

进一步地，所述分水器为三通分水器，所述三通分水器为非导电材料制成。

进一步地，所述主线圈和所述屏蔽线圈为X梯度线圈和/或Y梯度线圈。

根据本实用新型实施例的第二方面，提出了一种磁共振成像系统，包括相互连接的超导磁体系统、射频线圈系统、谱仪，还包括上述第一方面提出的梯度线圈系统。

本实用新型采用中空导线绕制梯度线圈，在中空的流道内流通冷却流体，使冷却流体及时带走梯度线圈产生的热量，提高了冷却梯度线圈的效率。

附图说明

图1为本实用新型梯度线圈系统的结构示意图。

图2为本实用新型梯度线圈系统中梯度线圈的连接导线和分水器的连接示意图。

图3为本实用新型梯度线圈系统中电气连接的模块框图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二等来描述各种结构，但这些结构不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的结构彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一扫描床也可以被称为第二扫描床，类似地，第二扫描床也可以被称为第一扫描床，取决于语境。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，图1为本实用新型梯度线圈系统的结构示意图。在一实施例中，本实用新型提供的一种梯度线圈系统，包括：内梯度线圈组件7和外梯度线圈组件8，所述内梯度线圈组件7和外梯度线圈组件8围绕磁共振成像系统的射频线圈布置。所述内梯度线圈组件7包括若干依次连接的主线圈1，所述外梯度线圈组件8包括若干依次连接屏蔽线圈2，所述主线圈1和屏蔽线圈2统称梯度线圈。图1中，所述屏蔽线圈2设置在主线圈1外，所述主线圈1和所述屏蔽线圈2内可流通冷却流体。所述冷却流体可采用不导电的去离子水，不影响梯度线圈的磁场。所述冷却流体在主线圈1和屏蔽线圈2流通时，冷却流体分别与所述主线圈1和所述屏蔽线圈2分别进行热传导，将所述主线圈1和所述屏蔽线圈2产生的焦耳热通过热传导带走，以使所述主线圈1和所述屏蔽线圈2快速冷却。由于冷却流体直接作用在梯度线圈内，比相关技术通过专设冷却通道进行热传导具有更高的冷却效率。

进一步地，所述主线圈1和所述屏蔽线圈2分别由至少一股导线绕制而成，所述导线内设有可流通冷却流体的流道。本实施例中，所述主线圈1和所述屏蔽线圈2被所述导线绕制成指纹形状的图案，在内梯度线圈组件和外梯度线圈组件上呈鞍形分布。所述导线内设置流通所述冷却流体的流道可通过采用中空的导线实现，所述导线为中空的金属线，进一步地，所述导线为中空的方铜线或扁铜线。

如图1和图2所示，所述主线圈1和所述屏蔽线圈2还可以分别由至少两股导线并列绕制而成。在具体实施例中，主线圈1包括第一主线圈导线11和第二主线圈导线12，所述屏蔽线圈2包括第一屏蔽线圈导线21和第二屏蔽线圈导线22。图中所述主线圈1由实线的第一主线圈导线11和第二主线圈导线12并列绕制而成，所述第一主线圈导线11和第二主线圈导线12相互间隔设置。所述屏蔽线圈2由实线的第一屏蔽线圈导线21和第二屏蔽线圈导线22并列绕制而成，所述第一屏蔽线圈导线21和第二屏蔽线圈导线22相互间隔设置。所述内梯度线圈组件包括四个均匀分布的所述主线圈1，所述外梯度线圈包括四个均匀分布的屏蔽线圈2。

如图3所示，所述第一主线圈导线11与所述第一屏蔽线圈导线21连接用于形成第一电气回路，所述第二主线圈导线12与所述第二屏蔽线圈导线22连接用于形成第二电气回路。可以理解为，所述第一主线圈导线11和所述第一屏蔽线圈导线21为导线A，所述第二主线圈导线12与所述第二屏蔽线圈导线22为导线B，沿图中箭头方向形成电气回路。在一实施例中，由第一主线圈导线11绕制的主线圈(1)、主线圈(2)、主线圈(3)、主线圈(4)依次连接后，与由第一屏蔽线圈导线21绕制的屏蔽线圈(1)、屏蔽线圈(2)、屏蔽线圈(3)、屏蔽线圈(4)连接构成导线A。由第二主线圈导线12绕制的主线圈(1)、主线圈(2)、主线圈(3)、主线圈(4)依次连接后，与由第二屏蔽线圈导线22绕制的屏蔽线圈(1)、屏蔽线圈(2)、屏蔽线圈(3)、屏蔽线圈(4)连接构成导线B。

即主线圈(1)导线A→主线圈(2)导线A→主线圈(3)导线A→主线圈(4)导线A→屏蔽线圈(4)导线A→屏蔽线圈(3)导线A→屏蔽线圈(2)导线A→屏蔽线圈(1)导线A，形成第一电气回路。主线圈(1)导线B→主线圈(2)导线B→主线圈(3)导线B→主线圈(4)导线B→屏蔽线圈(4)导线B→屏蔽线圈(3)导线B→屏蔽线圈(2)导线B→屏蔽线圈(1)导线B，形成第二电气回路。

两个独立电气回路分别通电，所述第一电气回路和第二电气回路共同作用产生线型梯度场。两个独立电气回路中均通有不导电的去离子水，去离子水可有效地带走主线圈1和屏蔽线圈2产生的热量，最大效率的实现了冷却效果。

在一实施例中，所述导线的入线端和出线端分别连接有接线端子4，所述连接端子通过连接导线5连接。所述接线端子4和所述连接导线5可采用中空的铜条。所述连接端子4由两铜条分别与所述导线连接。相邻两个主线圈1中的所述第一主线圈导线11通过连接导线5连接，相邻两个主线圈1中的所述第二主线圈导线12通过连接导线5连接。相邻两个屏蔽线圈2中的所述第一屏蔽线圈导线21连接导线5连接，相邻两个屏蔽线圈2中的所述第二屏蔽线圈导线22连接导线5连接。所述连接导线5可选用铜条，所述连接导线5分别与连接端子4焊接连接。

进一步地，所述导线的入线端和出线端分别与分水器3连接，所述分水器3通过连接管6连接。所述分水器3三通分水器，所述三通分水器为非导电材料制成，不具有导电性。所述三通分水器可由塑料材料制作而成，相邻两个主线圈1或屏蔽线圈2的分水器3之间通过中空的连接管6进行水连接，所述连接管6才选用塑料管。即在主线圈1和屏蔽线圈2之间形成水回路，结合上述实施例中的电气回路为梯度线圈系统提供冷却。

所述主线圈和所述屏蔽线圈为X梯度线圈和/或Y梯度线圈。

由以上实施例可知，本实用新型中主线圈1和屏蔽线圈2由中空的导线绕制而成，导线中通去离子水。所述导线的入线端和出线端分别焊接接线端子与其他导线连接，所述导线的入线端和出线端还连接有分水器3为导线供水，各分水器直接通过连接管5连接。主线圈1和屏蔽线圈2之间形成独立的两个电气回路共同作用产生梯度场，主线圈1和屏蔽线圈2之间还形成水通路，所述去离子水与主线圈1和屏蔽线圈2接触进行热传导，能够及时带走所述水主线圈1和屏蔽线圈2产生的热量。

在本实用新型实施例的又一方面，还提出了一种磁共振成像系统，该磁共振成像系统包括相互连接的超导磁体系统、射频线圈系统、谱仪，及上述实施例中的梯度线圈系统，所述地图线圈系统的结构在此就不再赘述。

本实用新型采用中空导线绕制梯度线圈，在中空的流道内流通冷却流体，使冷却流体及时带走梯度线圈产生的热量，提高了冷却梯度线圈的效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种梯度线圈系统，其特征在于，包括：

内梯度线圈组件和外梯度线圈组件，所述内梯度线圈组件包括若干依次连接的主线圈，所述外梯度线圈组件包括若干依次连接屏蔽线圈；

所述主线圈和所述屏蔽线圈内可流通冷却流体。

2.根据权利要求1所述的梯度线圈系统，其特征在于，所述主线圈和所述屏蔽线圈分别由至少一股导线绕制而成，所述导线内设有可流通冷却流体的流道。

3.根据权利要求2所述的梯度线圈系统，其特征在于，所述导线为中空的金属线。

4.根据权利要求1或2所述的梯度线圈系统，其特征在于，所述主线圈和所述屏蔽线圈分别由至少两股导线并列绕制而成。

5.根据权利要求4所述的梯度线圈系统，其特征在于，所述主线圈包括第一主线圈导线和第二主线圈导线，所述屏蔽线圈包括第一屏蔽线圈导线和第二屏蔽线圈导线；所述第一主线圈导线与所述第一屏蔽线圈导线连接形成第一电气回路，所述第二主线圈导线与所述第二屏蔽线圈导线连接形成第二电气回路。

6.根据权利要求4所述的梯度线圈系统，其特征在于，所述导线的入线端和出线端分别连接有接线端子，所述连接端子通过连接导线连接。

7.根据权利要求4所述的梯度线圈系统，其特征在于，所述导线的入线端和出线端分别与分水器连接，所述分水器通过连接管连接。

8.根据权利要求7所述的梯度线圈系统，其特征在于，所述分水器为三通分水器，所述三通分水器为非导电材料制成。

9.根据权利要求1所述的梯度线圈系统，其特征在于，所述主线圈和所述屏蔽线圈为X梯度线圈和/或Y梯度线圈。

10.一种磁共振成像系统，包括相互连接的超导磁体系统、射频线圈系统、谱仪，还包括权利要求1-9任一项所述的梯度线圈系统。