專利名稱：多視場梯度線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主旨大體上涉及梯度線圈，并且更特別地涉及能夠在成像系統(tǒng)中產(chǎn)生多個視場(FOV)的梯度線圈。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)系統(tǒng)典型地包括超導(dǎo)磁體，其在成像體積內(nèi)產(chǎn)生一次磁場。該 MRI系統(tǒng)還可包括梯度線圈來在該磁體的膛的周圍產(chǎn)生梯度場。一般，患者安置在檢查臺架上并且插入該磁體的膛中。該磁體產(chǎn)生通過該膛的均勻磁場仏。這些梯度線圈圍繞該膛延伸并且被激勵來在該均勻磁場上施加時間和空間變化的磁場。一般來說，較大的FOV降低該相應(yīng)梯度線圈的性能評定。即，具有較大FOV的梯度線圈需要比具有較小FOV的梯度線圈更多的電力來產(chǎn)生給定的梯度強度。因為線圈電感隨 FOV大小增加，對于給定的電力供應(yīng)，轉(zhuǎn)換率(即可以由具有大FOV的梯度線圈產(chǎn)生的磁場梯度的最大變化率)被降低。另外，因為具有較大FOV的梯度線圈典型地將患者暴露于較高的磁場變化率(dB/dt)，其可導(dǎo)致外周神經(jīng)刺激，利用較高梯度功率和較高轉(zhuǎn)換率的成像規(guī)程一般在配備有小FOV梯度設(shè)置的MRI系統(tǒng)上執(zhí)行。因此，對特定成像程序優(yōu)化FOV是可取的。為了對特定成像程序優(yōu)化F0V，至少一個已知的MRI系統(tǒng)包括至少一個梯度線圈和與該梯度線圈分開安裝的不同的高階梯度線圈。典型地，該高階梯度線圈從一次梯度線圈向外徑向安裝使得該高階梯度線圈與該梯度線圈徑向分開一定距離或間隔。在操作期間，改變該高階梯度線圈的磁場來增加或減小FOV的大小。然而，制造包括安裝在兩個不同的徑向位點的兩個分開的梯度線圈的成像系統(tǒng)增加該成像系統(tǒng)的復(fù)雜性，其還可導(dǎo)致制造該成像系統(tǒng)增加的成本。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的線圈組件。該線圈組件包括一次梯度線圈和校正器線圈，該校正器線圈的至少一部分與該一次梯度線圈的一部分交織使得該一次梯度線圈的該一部分與該校正器線圈的該一部分同心。在另一個實施例中，提供磁共振成像(MRI)系統(tǒng)。該MRI系統(tǒng)包括圍繞磁體設(shè)置的一次梯度線圈，以及校正器線圈，該校正器線圈的至少一部分與該一次梯度線圈的一部分交織使得該一次梯度線圈的該一部分與該校正器線圈的該一部分同心。在另外的實施例中，提供制造磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的線圈組件的方法。該方法包括在中心軸線周圍纏繞一次梯度線圈，并且纏繞校正器線圈，使得該校正器線圈的至少一部分與該一次梯度線圈的一部分交織，并且使得該一次梯度線圈的該一部分圍繞該中心軸線與該校正器線圈的該一部分同心。
圖I是根據(jù)各種實施例形成的示范性成像系統(tǒng)的示意框圖。圖2是根據(jù)各種實施例的可與圖I中示出的系統(tǒng)一起使用的示范性線圈組件的透視圖。圖3是圖2中示出的線圈組件的分解圖。圖4是根據(jù)各種實施例的在圖2和3中示出的線圈組件的平面圖。圖5是根據(jù)各種實施例的在圖2中示出的線圈組件的剖視圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例當(dāng)與附圖
結(jié)合閱讀時將更好理解。就示各種實施例的功能框的圖來說，功能框不必定指示硬件電路之間的劃分。從而，例如，功能框(例如處理器、控制器或存儲器)中的一個或多個可采用單件硬件(例如，通用信號處理器或隨機存取存儲器、 硬盤或類似物)或多件硬件實現(xiàn)。相似地，程序可是獨立程序，可作為子例程包含在操作系統(tǒng)中，可是安裝的軟件包中的功能等。應(yīng)該理解各種實施例不限于圖中示出的設(shè)置和手段。如本文使用的，采用單數(shù)列舉的并且具有單詞“一”在前的元件或步驟應(yīng)該理解為不排除復(fù)數(shù)個所述元件或步驟，除非這樣的排除明確地陳述。此外，對“一個實施例”的引用不意在解釋為排除也包含列舉的特征的另外的實施例的存在。此外，除非相反地明確陳述， 否則“包括”或“具有”具有特定性質(zhì)的元件或多個元件的實施例可包括不具有該性質(zhì)的另外的這樣的元件。本文描述的各種實施例提供能夠在成像系統(tǒng)中產(chǎn)生多個視場的梯度線圈。通過實踐至少一個實施例和各種實施例的至少一個技術(shù)效果，使人員能夠修改該梯度線圈的性能特性并且還能夠修改該梯度線圈的F0V。本文描述的梯度線圈的各種實施例可提供為例如在圖I中示出的成像系統(tǒng)10等醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的一部分，或與其一起使用。應(yīng)該意識到，盡管該成像系統(tǒng)10圖示為單形態(tài)成像系統(tǒng)，這些各種實施例可在多形態(tài)成像系統(tǒng)中或用多形態(tài)成像系統(tǒng)實現(xiàn)。例如，該成像系統(tǒng)10圖示為MRI成像系統(tǒng)，并且可與不同類型的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)結(jié)合，例如計算機斷層攝影(CT)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)以及超聲系統(tǒng)， 或能夠產(chǎn)生圖像(特別地是人體圖像)的任何其他系統(tǒng)等。此外，這些各種實施例不限于用于對受檢人成像的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，而可包括用于對非人體對象、行李等成像的獸醫(yī)或非醫(yī)學(xué)系統(tǒng)。在示范性實施例中，成像系統(tǒng)10包括超導(dǎo)磁體12。容器14 (也稱為低溫恒溫器) 環(huán)繞該超導(dǎo)磁體12并且填充有液氦來冷卻該超導(dǎo)磁體12的線圈。提供熱絕緣16環(huán)繞該容器14的外表面和該超導(dǎo)磁體12的內(nèi)表面。成像系統(tǒng)10還包括多個磁梯度線圈18和RF 發(fā)送線圈20。成像系統(tǒng)10 —般還包括控制器30、主磁場控制32、梯度場控制34、存儲器 36、顯示裝置38、發(fā)送-接收(T-R)開關(guān)40、RF發(fā)送器42和接收器44。在操作中，例如要成像的患者(沒有示出)或人體模型等對象的身體放置在例如機動化臺架(沒有示出)或其他患者臺架的合適支撐物上且在膛46中。超導(dǎo)磁體12產(chǎn)生跨該膛46的均勻和靜態(tài)的主磁場B。。通過主磁場控制32由控制器30控制在該膛46中并且對應(yīng)地在該患者中的電磁場的強度，主磁場控制32還控制到超導(dǎo)磁體12的激勵電流的供應(yīng)。
提供包括一個或多個梯度線圈元件的磁性梯度線圈18使得磁性梯度可以在三個正交方向x、y和z中的任意一個或多個上施加在膛46中的磁場B。上。磁性梯度線圈18由梯度場控制34激勵并且還由控制器30控制。設(shè)置可包括多個線圈(例如諧振表面線圈)的RF發(fā)送線圈20來發(fā)送磁脈沖和/ 或如果還提供接收線圈元件的話則可選地同時險測來自患者的MR信號。RF發(fā)送線圈20和接收表面線圈(如果提供的話)可可選地通過T-R開關(guān)40分別互連到RF發(fā)送器42或接收器44中之一。RF發(fā)送器42以及T-R開關(guān)40由控制器30控制使得RF場脈沖或信號由 RF發(fā)送器42產(chǎn)生并且選擇性地施加于患者用于在患者中激發(fā)磁共振。施加RF脈沖之后，再次開動T-R開關(guān)40以將RF發(fā)送線圈20從RF發(fā)送器42去耦合。檢測的MR信號進而傳送到控制器30?？刂破?0包括處理器48，其控制MR信號的處理以產(chǎn)生表示患者的圖像的信號。表示該圖像的處理過的信號還發(fā)送到顯示裝置38以提供圖像的視覺顯示。具體地，MR信號填充或形成k-space，對其進行傅立葉變換以獲得可視圖像。然后表示該圖像的處理過的信號發(fā)送到顯示裝置38。圖2是可與圖I中示出的MRI系統(tǒng)10 —起使用的示范性線圈組件100的透視圖。 圖3是圖2中示出的該線圈組件100的分解圖。該線圈組件100包括組合線圈組件101，其具有都周向圍繞中心線軸線106 (延伸通過該線圈組件100)設(shè)置的一次梯度線圈102和校正器線圈104兩者。在示范性實施例中，該中心線軸線106還形成延伸通過圖I中示出的成像系統(tǒng)10的膛46的中心線軸線。如在圖2中示出的，在示范性實施例中，該一次梯度線圈102與該校正器線圈104共徑向地安置來使該校正器線圈104能夠在一些實施例中修改該一次梯度線圈102的F0V。如本文使用的共徑向意思是該一次梯度線圈102和校正器線圈104兩者都周向圍繞該中心線軸線106設(shè)置。如此，該一次梯度線圈102和校正器線圈 104兩者都安置在離該中心線軸線106徑向距離R1處。另外，一次梯度線圈102的至少一部分與校正器線圈104的一部分交織使得該一次梯度線圈102的一部分與校正器線圈104的一部分同心，如下文中更詳細(xì)地論述的。如本文使用的交織意思是一次梯度線圈102或校正器線圈104的至少一匝分別軸向位于形成校正器線圈104或一次梯度線圈102的一部分的一對匝之間。例如，梯度線圈102的至少一個匝可軸向位于形成校正器線圈104的一部分的一對匝之間?？蛇x地，校正器線圈104 的至少一個匝可軸向位于形成梯度線圈102的一部分的一對匝之間。在一個實施例中，線圈組件100還可包括二次高階梯度線圈110，其周向圍繞一次梯度線圈102和校正器線圈104設(shè)置。從而，線圈110具有大于半徑R1的半徑R2。該線圈 110作為校正器線圈104的屏蔽線圈操作。操作中，該線圈110協(xié)助減少和/或防止渦流在圖I中示出的超導(dǎo)磁體12中感生。線圈組件100還可包括二次梯度線圈112，其周向設(shè)置在線圈110周圍。該線圈112起一次梯度線圈102的屏蔽線圈的作用，并且同樣操作來防止?jié)櫫髟趫DI中不出的超導(dǎo)磁體12中感生。從而，如在圖3中不出的，該線圈112具有大于半徑R2和R1的半徑R3。具體地，在示范性實施例中，R1 < R2 < R3使得一次梯度線圈102 和校正器線圈104設(shè)置在線圈110的內(nèi)部。此外，線圈110設(shè)置在線圈112的內(nèi)部。在另一個實施例中，線圈110可與線圈112共徑向。更具體地，如上文論述的，線圈110可在與線圈110相同的徑向平面上。圖4是圖2和3中示出的組合線圈組件101的平面圖。如上文論述的，一次梯度線圈102與校正器線圈104共徑向設(shè)置。在示范性實施例中，一次梯度線圈102和校正器線圈104形成為單個圓柱體來減少復(fù)雜性并且便于增強線圈組件101的冷卻。從而，一次梯度線圈102和校正器線圈104可形成為平整銅板或薄片，將其機器加工來形成導(dǎo)線 (conductor)。這些薄片可卷繞成90度或180度分段120 (在本文中也稱為指紋)，其組裝成圓柱形構(gòu)造物來形成在圖2和3中示出的組合線圈組件101?？蛇x地，這些分段120可形成為大致上平整的電線線圈，其中每個線圈卷繞或形成以具有半圓柱形狀。在圖4中示出的示范性實施例中，一次梯度線圈102和校正器線圈104形成至180 度分段120中，使得兩個分段120形成圖3中示出的360度圓柱體。在示范性實施例中，組合線圈組件101包括形成一次梯度線圈102的四個一次梯度線圈部分122，和形成校正器線圈104的四個校正器線圈部分124。每個部分122和/或124可制造成包括例如層壓到絕緣背襯層的導(dǎo)電層，該絕緣背襯層其可具有例如G-IO纖維玻璃等樹脂基配方。如在圖4中示出的，一次梯度線圈部分122—般形成為螺旋形導(dǎo)線，其每個包括多個匝，其一部分與相應(yīng)的校正器線圈部分124交織。另外，一次梯度線圈102與校正器線圈 104串聯(lián)電耦合。另外，校正器線圈104可以與一次梯度線圈102串聯(lián)電耦合。在示范性實施例中，第一一次梯度線圈部分130與第二一次梯度線圈部分132在形狀和大小上大致上對稱。此外，第三一次梯度線圈部分134與第四一次梯度線圈部分136在形狀和大小上大致上對稱。另外，第一校正器線圈部分140與第二校正器線圈部分142在形狀和大小上大致上對稱。此外，第三校正器線圈部分144與第四校正器線圈部分146在形狀和大小上大致上對稱。在示范性實施例中，將一次梯度線圈部分130和132與一次梯度線圈部分134和 136耦合于外部連接的電引線位于相同位置，以使線圈組件101的所有外部連接150能夠在大致上相同的位點實現(xiàn)，使得這些連接150在線圈組件101內(nèi)平貼配合并且不增加線圈組件100的徑向或軸向增長。在示范性實施例中，這些連接150各自位于分段120之間的點處(在本文中稱為邊角互連)，以使這些連接150能夠耦合于接線盒或開關(guān)152等。如上文論述的，一次梯度線圈102的部分與校正器線圈104的部分交織來減小線圈組件101的復(fù)雜性，并且使成像系統(tǒng)的FOV能夠如下文更詳細(xì)地論述的修改。在示范性實施例中，在制造期間圍繞空心導(dǎo)線(沒有示出)纏繞一次梯度線圈102，以便于減小一次梯度線圈102的彎曲半徑。此外，纏繞校正器線圈104使得校正器線圈104的一部分設(shè)置在一次梯度線圈102內(nèi)，并且校正器線圈104的第二部分從一次梯度線圈102向外徑向設(shè)置。因此，在示范性實施例中，纏繞每個分段120使得一次梯度線圈102的一部分160位于分段120內(nèi)中心處。從該一次梯度線圈部分160向外徑向纏繞校正器線圈104的一部分 162。此外，包括與校正器線圈104的一部分交織的一次梯度線圈102的一部分的第三部分 164從該第二部分162向外徑向設(shè)置。因此，因為一次梯度線圈102和校正器線圈104兩者都圍繞圖4中示出的公共中心點168纏繞，一次梯度線圈102和校正器線圈104同心。圖5是在圖2中示出的線圈組件100的剖視圖，其用于解釋線圈組件100的操作。 在示范性實施例中，線圈組件100配置成采用多個操作模式操作。一般，在操作期間，當(dāng)一次梯度線圈102的強度例如通過增加增益或轉(zhuǎn)換率而增加時，減小FOV來限制可能的外周神經(jīng)刺激是可取的。因此，本文描述的至少一些實施例使操作員能夠使用較大FOV進行全身成像同時仍然維持可允許的最大轉(zhuǎn)換率而不引起外周神經(jīng)刺激。然而，本文描述的其他實施例使操作員能夠利用較小FOV進行局部的頭部成像，該較小FOV使一次梯度線圈102 能夠被更強烈地(即以增加的轉(zhuǎn)換率)驅(qū)動，同時仍然避免外周神經(jīng)刺激。在本文中稱為心臟模式的一個操作模式中，不利用校正器線圈104。在本文中稱為全身成像的第二模式中，校正器線圈104采用第一配置設(shè)置來延伸一次梯度線圈102的 F0V。在本文中稱為頭部成像的另一個成像模式中，校正器線圈104采用第二配置設(shè)置來減小一次梯度線圈的FOV的大小。從而，一次梯度線圈102和校正器線圈104的組合可采用各種配置操作以在操作期間修改FOV并且還提供增加的增益和減少的噪聲。下文示出的表格I用于進一步解釋各種操作模式。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像(MRI)系統(tǒng)(10)的線圈組件(100、101)，所述線圈組件(IOOUOl) 包括一次梯度線圈(102);以及校正器線圈(104)，所述校正器線圈(104)的至少一部分與所述一次梯度線圈(102)的一部分交織使得所述一次梯度線圈(102)的所述一部分與所述校正器線圈(104)的所述一部分同心。
2.如權(quán)利要求I所述的線圈組件(100、101)，其中所述一次梯度線圈(102)與所述校正器線圈(104)共徑向。
3.如權(quán)利要求I所述的線圈組件(100、101)，其中所述一次梯度線圈(102)包括一對電力連接，并且所述校正器線圈(104)包括不同的第二對電力連接，所述一次梯度線圈 (102)電力連接與所述校正器線圈(104)電力連接位于一處。
4.如權(quán)利要求I所述的線圈組件(100、101)，其中所述線圈組件(100、101)分成一個個分段，每個分段包括所述一次梯度線圈(102)的一部分、圍繞一次梯度線圈(102)的所述一部分纏繞的所述校正器線圈(104)的一部分，以及交織部分，所述交織部分包括所述一次梯度線圈(102)的一部分和所述校正器線圈(104)的一部分。
5.如權(quán)利要求I所述的線圈組件(100、101)，其中所述校正器線圈(104)當(dāng)受到在第一方向上流過所述校正器線圈(104)的電流時產(chǎn)生第一視場F0V(162、164、166)，并且當(dāng)受到在相反的第二方向上流過所述校正器線圈(104)的電流時產(chǎn)生不同的第二 F0V(172、 174、176)。
6.如權(quán)利要求I所述的線圈組件(100、101)，其中所述一次梯度線圈(102)和所述校正器線圈(104)串聯(lián)設(shè)置，所述校正器線圈(104)產(chǎn)生比與單獨所述一次梯度線圈(102) 關(guān)聯(lián)的 FOV(162、164、166)更大的視場 FOV(162、164、166)或更小的 FOV(172、174、176)。
7.如權(quán)利要求I所述的線圈組件(100、101)，其中所述一次梯度線圈(102)和所述校正器線圈(104)各自纏繞成螺旋，所述校正器線圈(104)具有不同于所述一次線圈的外徑的外徑。
8.如權(quán)利要求I所述的線圈組件(100、101)，其中所述線圈組件(100、101)進一步包括從所述一次梯度線圈(102)和所述校正器線圈(104)向外徑向設(shè)置的高階梯度線圈 (110)。
9.一種磁共振成像MRI系統(tǒng)，其包括設(shè)置在磁體內(nèi)的一次梯度線圈(102);以及校正器線圈(104)，所述校正器線圈(104)的至少一部分與所述一次梯度線圈(102)的一部分交織使得所述一次梯度線圈(102)的所述一部分與所述校正器線圈(104)的所述一部分同心。
10.如權(quán)利要求9所述的MRI系統(tǒng)(10)，其中所述一次梯度線圈(102)與所述校正器線圈(104)共徑向。
全文摘要
本發(fā)明涉及多視場梯度線圈。一種磁共振成像(MRI)系統(tǒng)(10)的線圈組件(100、101)包括一次梯度線圈(102)和校正器線圈(104)，該校正器線圈(104)的至少一部分與該一次梯度線圈(102)的一部分交織使得該一次梯度線圈(102)的該一部分與該校正器線圈(104)的該一部分同心。還提供MRI成像系統(tǒng)(10)和制造該線圈組件(100、101)的方法。
文檔編號G01R33/385GK102540124SQ20111029677
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月23日
發(fā)明者C·奇雷爾, T·J·霍利斯 申請人:通用電氣公司