專利名稱：梯度線圈裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生MR裝置的梯度磁場的梯度線圈裝置，其帶有被設置在具有基本上為圓形橫斷面的圓柱體表面上的至少兩個梯度線圈。本發(fā)明還涉及一種用于MR裝置的線圈裝置及MR裝置本身。
背景技術：
這個類型的梯度線圈裝置被用在所有的磁共振設置(MR裝置)中以在x，y和z方向上將梯度磁場疊加到靜態(tài)磁場上。然后梯度線圈被設置在具有圓形橫斷面的圓柱體表面上的主場磁體內(nèi)的幾個層上，患者被設置在其內(nèi)用于檢查。
為了更快速掃描患者且更快速地獲得所需要的圖像，梯度線圈必須被更快速地切換，為此必要的梯度磁場必須由梯度線圈更快速地產(chǎn)生。然而，與此同時被分配給梯度線圈的梯度放大器的功率不可以進一步有任何增加，其結(jié)果將是顯著的成本增加。為了改善梯度線圈的效率，因此優(yōu)選地它們的設計應該加以改善。
從EP 1 099 952 A2中可知地是用于MR設備的梯度線圈裝置，其中所需要的饋給梯度線圈裝置的功率被降低，由于位于患者臺下方的高頻線圈裝置中的導體較位于患者臺上方的導體距圓柱體的對稱軸具有較短的距離，并且梯度線圈裝置的橫斷面與高頻線圈裝置的橫斷面相匹配。因此，梯度線圈裝置相對于穿過圓柱體縱軸水平設置的中央平面被非對稱地加以設計。然而，這個方案具有這樣的缺陷，即這種類型的非對稱，即不再具有圓形橫斷面的梯度線圈裝置更沉重，并且因此較具有圓形橫斷面的梯度線圈裝置生產(chǎn)起來更為昂貴。此外，對于這個方案，在圓柱體內(nèi)存在相當少的空間用于插入患者臺、實際的患者及其它電子設備。此外，在這種情況下非常難以取得與真空絕緣的組合。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種梯度線圈裝置，借此所需要的饋給到梯度線圈裝置的功率得到降低，但是其并不要求對已知的梯度線圈裝置進行廣泛的機械修改。根據(jù)本發(fā)明，借助于如權利要求1中所要求的梯度線圈裝置獲得這個目的，其中梯度線圈相對于穿過圓柱體縱軸水平位置的中央平面被非對稱地加以設計。
因此，不像從EP 1 099 952 A2中所知的方案，在根據(jù)本發(fā)明方案中的梯度線圈保留圓形橫斷面，以便于梯度線圈裝置總體上具有圓柱體形狀且就梯度線圈裝置的設置總體上不需要對MR裝置進行機械修改。僅實際的梯度線圈，且這尤其涉及梯度線圈中繞組的設置和數(shù)量，相對于所述中央平面具有非對稱的形狀，即在被設置在中央平面上方的梯度線圈或部分梯度線圈中繞組的設置和數(shù)量不同于被設置在中央平面下方的梯度線圈或部分梯度線圈中繞組的形狀和設置。
因此，對于根據(jù)本發(fā)明的梯度線圈裝置，在圓柱體內(nèi)產(chǎn)生非對稱的梯度磁場，其中在中央平面下方所產(chǎn)生的梯度磁場應該具有盡可能最小的場強度且還可具有非線性。線性場區(qū)域的中心并不與圓柱體的中心重合。梯度線圈裝置還具有適當?shù)某叨纫允够颊吣軌虮煌耆卦O置在圓柱體內(nèi)。因此，雖然梯度線圈并不具有頂?shù)讓ΨQ，但是在兩個水平方向上，即在前后方向上和左右方向上存在對稱性。通過這種方式在梯度線圈中所存儲的能量被總體降低以便于較低功率的放大器可以被使用，而在成像區(qū)域中系統(tǒng)功率沒有得到降低。
根據(jù)本發(fā)明梯度線圈裝置的有利實施例可以從從屬權利要求中發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明還涉及用于MR裝置的帶有x梯度線圈裝置、y梯度線圈裝置及z梯度線圈裝置的線圈裝置，所述梯度線圈裝置按照權利要求1或相聯(lián)系的從屬權利要求中所說明的那樣被實施。此外，本發(fā)明還涉及帶有這種類型線圈裝置的MR裝置。
為了以盡可能最小的能量在中央平面上方產(chǎn)生盡可能線性的梯度場，梯度線圈裝置的有利實施例提供中央平面上方的梯度線圈中的線匝數(shù)大于中央平面下方的線匝數(shù)。被存儲的能量應該盡可能地低以使放大器能夠以盡可能最低的能量量建立梯度場。
作為另外選擇地或附加地，可提供中央平面下方的梯度線圈中相鄰線匝之間的距離可小于中央平面上方相鄰線匝之間的距離。這還使梯度場的線性以及其中在中央平面上方產(chǎn)生線性梯度場的區(qū)域大小能夠得到增加。
從屬權利要求5至8包含根據(jù)本發(fā)明的如優(yōu)選地用于x，y和z梯度線圈的梯度線圈裝置優(yōu)選實施例。所有實施例所共有的事實是單獨的梯度線圈相對于中央平面是非對稱的且它們以這樣的方式被實施，以便于尤其在中央平面上方即將被檢查的區(qū)域中，由線圈所存儲的盡可能低的能量產(chǎn)生足夠線性的梯度磁場。
在用于MR裝置的大多數(shù)線圈裝置中，y梯度線圈裝置被如此實施兩個y梯度線圈被設置在中央平面上方且兩個y梯度線圈被完全設置在中央平面下方且x梯度線圈沿著圓柱體的縱軸被旋轉(zhuǎn)90°，這樣四個x梯度線圈中的每個被設置成一半在中央平面上方且一半在其下方。因而，對于這種類型的實施例，根據(jù)本發(fā)明的x和y梯度線圈被不同地加以實施，因為在每種情況下它們相對于中央平面是非對稱的。
然而，同最常用的且已經(jīng)說明的設置相比較，x和y梯度線圈裝置還可繞圓柱體的縱軸被旋轉(zhuǎn)45°，以便于x和y梯度線圈被相等地構(gòu)建。這類實施例在權利要求9中被加以說明。然而，再次對于這個實施例，x和y梯度線圈裝置繞圓柱體的縱軸被彼此旋轉(zhuǎn)90°。


參考附圖中所示實施例的實例，本發(fā)明將被進一步加以說明，然而本發(fā)明并不被限制于所述實例。
在此圖1示出穿過根據(jù)本發(fā)明的MR裝置第一實施例的橫斷面，圖2示出在展開的根據(jù)本發(fā)明的x梯度線圈裝置中線匝的路線，圖3示出在展開的根據(jù)本發(fā)明的y梯度線圈裝置中繞組的空間路線，圖4示出在展開的根據(jù)本發(fā)明的z梯度線圈裝置中線匝的空間路線，以及圖5示出穿過根據(jù)本發(fā)明MR裝置的另外實施例的橫斷面。
具體實施例方式
在圖1中橫斷面所示的MR裝置中，參考1表示在待檢對象2，例如患者的臺上的定位。所述對象被設置在以圓柱體形狀環(huán)繞對象2的幾個線圈裝置的等角點(isocenter)3上。為了激勵即將被檢查的區(qū)域且/或從即將被檢查的區(qū)域接收MR信號，物體2首先由例如被實施為鳥籠形狀的高頻線圈裝置10所環(huán)繞，并且如實例中所示，其具有垂直于圖1中投影平面伸展的八個導體。為了在笛卡爾坐標系統(tǒng)的三個空間方向x，y和z中產(chǎn)生梯度磁場，提供不同的梯度線圈裝置，所述設置也以環(huán)形形狀環(huán)繞對象2且其每個被設置在圓柱體表面上。
為了產(chǎn)生在x方向上伸展的梯度磁場，提供這樣的x梯度線圈裝置，其包括每個兩個梯度線圈的兩組41，42，即總計四個鞍形線圈，每個在圓柱體表面上以圓弧形式繞z對稱軸3的幾乎180°的角范圍內(nèi)圍起對象2。在這個x梯度線圈裝置中單獨繞組繞z對稱軸3沿著角α的展開，沿著z軸被繪制，被更詳細地示于圖2中。這示出四個鞍形線圈411，412，421，422，使兩個鞍形線圈411，412大約以0°至180°的角范圍環(huán)繞對象2，而同時鞍形線圈421，422大約以180°至0°的角范圍環(huán)繞對象2。鞍形線圈411和412或421和422的每個均被實施成對稱于對稱平面13，所述對稱平面13垂直于圖2中的投影平面伸展。
根據(jù)本發(fā)明提供x梯度線圈相對于中央平面M，即圖1中穿過x對稱軸12且垂直于y對稱軸11的水平展現(xiàn)的平面被非對稱地實施。這意味著在考慮當中的鞍形線圈411，412，421，422的眼孔413，414，423，424并不正好被設置在這個中央平面M內(nèi)，而是略微在這個平面上方，正如容易地從圖2中所演繹。此外，在相鄰于對稱平面13的區(qū)域中單獨的鞍形線圈中的線匝相對于中央平面M是非對稱的。例如，對于處在相鄰于對稱平面13中的鞍形線圈421，線匝425在270°和0°之間的角范圍中較在180°至270°之間的角范圍中覆蓋了較大區(qū)域。優(yōu)選地，所有的線匝可以如此方式被實施，即由每個單獨的線匝所覆蓋的中央平面M上方的面積大于由相同線匝所覆蓋的中央平面M下方的面積。
圖1還示出y梯度線圈裝置的設置，其包括每個在圓柱體表面上繞對稱軸3的兩個梯度線圈的兩組51，52。在圖3中再次更詳細地示出y梯度線圈裝置中繞組的展開。這個設置包括以鞍形線圈形式的總計四個y梯度線圈511，512，521，522，鞍形線圈511，512被放置在270°至90°之間的角范圍內(nèi)，即在中央平面M上方，且鞍形線圈521，522被設置在90°至270°的角范圍內(nèi)，即在中央平面M下方。在每種情況下，兩個鞍形線圈再次幾乎相對于對稱平面13是對稱的。經(jīng)提供被設置在中央平面M上方的鞍形線圈511，512較被設置在中央平面M下方的鞍形線圈521，522顯著地具有多的線匝，正如從圖3中可清楚看到的那樣。
此外，如圖1中所示，為了產(chǎn)生z梯度場，提供有z梯度線圈裝置6，其也被設置在圍繞對象2的具有圓形橫斷面的圓柱體表面上。這種類型的z梯度線圈裝置在圖4中以展開的形式被更詳細地示出。這個設置具有對稱于對稱平面13伸展且以環(huán)形形狀環(huán)繞對象2的兩個z梯度線圈61，62以及一個或更多個閉合的線匝回路63。根據(jù)本發(fā)明提供有z梯度線圈61，62中的線匝并不平行于對稱平面13伸展，即并不位于垂直于z平面伸展的平面上，但是具有部分曲線的或彎曲的路線。此外，每個z梯度線圈61，62中的線匝在許多角范圍中具有收縮，即較其中單獨線匝距彼此間的距離較大的許多其它角范圍中更靠近地處在一起。例如，在約0°的角范圍中，z梯度線圈61，62中單獨繞組之間的距離較在約180°角范圍中單獨繞組的距離要大。
根據(jù)本發(fā)明的另外特殊特征是在z梯度線圈61，62之間沿著對稱平面13的閉合線匝回路63，其僅被設置在中央平面M上方且優(yōu)選地位于約0°的角范圍中。
借助于根據(jù)本發(fā)明單獨梯度線圈的數(shù)量和構(gòu)造，顯著地取得在中央平面M上方的區(qū)域中，可產(chǎn)生線性梯度磁場，所述線性梯度磁場可被更快速地加以切換而不必以任何明顯的程度修改整個MR裝置的具體設備。此外，根據(jù)本發(fā)明，獲得具有圓形橫斷面的梯度線圈的圓柱體對稱構(gòu)造，以便于在梯度線圈的內(nèi)部存在足夠空間用于載有患者的患者臺及附加的其它電子設備。根據(jù)本發(fā)明的梯度線圈產(chǎn)生相對于中央平面的非對稱梯度場這一事實并不是缺陷，因為患者通?；旧媳辉O置在中央平面上方。
對于圖1中MR裝置的實施例，除了已經(jīng)提到的元件以外，還示出了與對稱z軸3同心的塑料管7，其環(huán)繞梯度線圈且在其外部提供有梯度線圈的主動屏蔽8。這個屏蔽8被用來補償由梯度線圈在外部區(qū)域中所產(chǎn)生的磁場，這樣在致冷器9的金屬外殼中沒有渦電流產(chǎn)生。致冷器9包含超導磁體，其并未以任何更詳細的細節(jié)被示出，它產(chǎn)生垂直于投影平面的靜態(tài)磁場。所述元件7至9總體上是已知的，且因此將不被以任何更詳細的細節(jié)加以說明。在根據(jù)本發(fā)明的梯度線圈的實施例中，屏蔽線圈元件具有與初級線圈的特征可比擬的特征。
根據(jù)本發(fā)明的MR裝置的可供選擇實施例被示于圖5。這個實施例與圖1中所示實施例的不同在于在x梯度線圈裝置以及y梯度線圈裝置中單獨的梯度線圈41′，42′，51′，52′的不同設置。雖然被示于圖1中的x及y梯度線圈裝置中的單獨的梯度線圈的實施例相對于在y方向上伸展的y對稱軸11及在x方向上伸展的x對稱軸12是對稱的，但是在圖5中所示的實施例中，在所述設置中的這些對稱在α方向上被移置45°。這意味著在每種情況下在x和y梯度線圈裝置中的兩個梯度線圈，即在兩個組42′和51′中的梯度線圈，被設置成四分之三在中央平面M上方且四分之一在中央平面M下方，而在這些梯度線圈裝置中其它兩個組41′，52′中的每個梯度線圈被設置成四分之三在中央平面M下方且四分之一在中央平面M上方。與圖1中所示的實施例相比較，這具有這樣的優(yōu)點，即在x和y梯度線圈裝置中的梯度線圈并不必被不同地加以實施，如圖2和3所示，但是在每種情況下所要求的總計八個梯度線圈中的四個，即每次在每個梯度線圈裝置中的兩個梯度線圈，可被同樣地加以實施。因此，只必須地是設計用于x和y梯度線圈裝置的總計兩種不同的線圈。盡管如此，各個線圈的實施例仍然使能獲得基本上在中央平面上方線性伸展的梯度場。
權利要求
1.一種用于產(chǎn)生MR裝置的梯度磁場的梯度線圈裝置，具有被設置在具有基本上圓形橫斷面的圓柱體表面(41，42，51，52，61，62)上的至少兩個梯度線圈，其特征在于所述梯度線圈(41，42，51，52，61，62)相對于通過圓柱體縱軸(3)的水平位置的中央平面(M)被非對稱地實施。
2.根據(jù)權利要求1的梯度線圈裝置，其特征在于所述梯度線圈(41，42，51，52，61，62)被實施用于產(chǎn)生僅在中央平面(M)上方的線性梯度場。
3.根據(jù)權利要求1的梯度線圈裝置，其特征在于在中央平面(M)上方的梯度線圈(41，42，51，52，61，62)的線匝數(shù)大于在中央平面(M)下方的線匝數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1的梯度線圈裝置，其特征在于在中央平面(M)下方的梯度線圈(41，42，51，52，61，62)的相鄰線匝之間的距離小于在中央平面(M)上方的相鄰線匝之間的距離。
5.根據(jù)權利要求1的梯度線圈裝置，其特征在于梯度線圈裝置具有兩個z梯度線圈(61，62)，其在中央平面(M)下方的線匝較在中央平面(M)上方的線匝每次被放置得更加靠近在一起，以及在中央平面(M)上方的z梯度線圈(61，62)之間設置一閉合的線匝回路(63)。
6.根據(jù)權利要求1的梯度線圈裝置，其特征在于所述梯度線圈裝置具有鞍形線圈形式的四個y梯度線圈(511，512，521，522)，被設置在中央平面(M)上方的兩個鞍形線圈(511，512)比被設置在中央平面(M)下方的鞍形線圈(521，522)具有更多的線匝。
7.根據(jù)權利要求1的梯度線圈裝置，其特征在于所述梯度線圈裝置具有鞍形線圈形式的四個x梯度線圈(411，412，421，422)，每個鞍形線圈被設置成大約一半在中央平面(M)上方且一半在下方并且中央平面(M)上方鞍形線圈的單獨線匝的覆蓋面積大于中央平面(M)下方相同線匝的覆蓋面積。
8.根據(jù)權利要求7的梯度線圈裝置，其特征在于鞍形線圈(421)眼孔(423)的中心被設置成略微在中央平面(M)上方。
9.根據(jù)權利要求1的梯度線圈裝置，其特征在于梯度線圈裝置具有鞍形線圈形式的四個x和/或y梯度線圈(41′，42′，51′，52′)，兩個鞍形線圈(42′，51′)被設置成每個鞍形線圈的大約四分之三被設置在中央平面(M)上方且四分之一在下方以及兩個鞍形線圈(41′，52′)被設置成四分之一在中央平面(M)上方且四分之三在下方。
10.一種用于MR裝置的具有x梯度線圈裝置、y梯度線圈裝置及z梯度線圈裝置的線圈裝置，所述線圈裝置如上述權利要求之一所公開的那樣被實施。
11.一種具有如權利要求10所述的線圈裝置的MR裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生MR裝置的梯度磁場的梯度線圈裝置，其具有被設置在具有基本上圓形橫斷面的圓柱體表面上的至少兩個梯度線圈。為了使梯度場的調(diào)節(jié)能夠盡可能線性地在待檢對象區(qū)域中延伸，而不必修改MR裝置的整個機械結(jié)構(gòu)并且不必增加饋給梯度線圈裝置所需要的功率，建議根據(jù)本發(fā)明配置這樣的梯度線圈，以便于相對于穿過圓柱體縱軸水平展現(xiàn)的中央平面是非對稱的。
文檔編號A61B5/055GK1695067SQ02825156
公開日2005年11月9日 申請日期2002年12月16日 優(yōu)先權日2001年12月17日
發(fā)明者C·L·G·哈姆, J·A·奧維韋格, G·N·皮倫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司