[发明专利]一种梯度线圈并联分层的布线结构和布线方法

说明书

技术领域

本发明属于核磁共振系统领域，特别涉及了一种梯度线圈并联分层的布线结构和布线方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)系统是一种使用核磁共振方法来获得病人的详细图像的医疗系统，是目前临床医学诊断最重要的工具之一。在所有医学影像学手段中，MRI对软组织的显像最为清晰，在很多专门科室的疾病诊断与治疗中发挥重要作用。

MRI仪器的核心部件包括磁体系统、梯度系统和射频系统三大部分。其中磁体系统能够围绕病人身体的某部分产生强而高度均匀的静磁场，目前常用的有超导磁体系统或永磁磁体系统；梯度系统主要作用是在成像区域内产生一个近似线性的梯度磁场；射频系统主要用于收发射频信号；三大核心部件的性能是决定MRI仪器性能的关键。除了三大核心部件外，还包括计算机处理系统，该系统从射频接收线圈接收信号，并且将该信号进行处理，从而生成医学图像。

梯度线圈根据应用可分为全人体线圈和局部线圈，比如头线圈。其结构形状主要有圆柱式与平面开放式两种。无论是哪一种类型的梯度线圈，其基本部件都是包括GX、GY、GZ三个梯度线圈，它们分别在X、Y、Z三个正交方向生成梯度磁场。其中，GX、GY又被称为横向梯度线圈，GZ被称为纵向梯度线圈。对于超导MRI上使用的梯度线圈，还需要考虑电磁屏蔽，因此每个方向的梯度线圈又分为主线圈(Primary Coil)与屏蔽线圈(Shield Coil)，这样的梯度线圈称为有源屏蔽梯度线圈。

目前梯度线圈的制作方法主要有两类：绕线式与铜板切割式。无论是哪一种类型，GX与GY所在的空间位置距离成像区域中心的距离必然有差别，因此造成GX与GY梯度线圈性能的差别。特别是对于绕线式制作工艺来说，为了减小梯度线圈的电阻必须采用比较粗的导线，从而会导致GX与GY的性能具有较大差别。这种差别体现在两个线圈的梯度场强度不同，或者电感、电阻、切换率等电磁参数的不同。在MRI系统成像时，梯度线圈的性能是由较差的一个线圈决定的。因此，GX与GY梯度线圈的性能差异会影响整个梯度线圈部件的性能。

目前的梯度线圈制作工艺中，GX、GY、GZ三个梯度线圈各占一层圆柱面或平面。有一些专利采用多层绕线的方式，但是其做法是将多层线圈进行串联。这些做法都不能减小GX与GY这两个横向梯度线圈之间的性能差异。

发明内容

为了解决上述背景技术存在的问题，本发明旨在提供一种梯度线圈并联分层的布线结构和布线方法，克服现有技术中GX、GY线圈性能差异大的问题，提高梯度线圈整体的性能。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种梯度线圈并联分层的布线结构，包含GX/GY/GZ三种梯度线圈，每种梯度线圈均包含主线圈，其中GX/GY为两种不同方向的横向梯度线圈，GZ为纵向梯度线圈，GX/GY/GZ三种梯度线圈中至少有一种梯度线圈采用至少两层结构，某种梯度线圈的某层在空间上与同种梯度线圈的其他层相邻或者与另一种梯度线圈的某层相邻，同种梯度线圈的各层主线圈分别作为一个并联支路或者一个并联支路的一部分，各并联支路并联。

其中，GX/GY/GZ三种梯度线圈中的某一种梯度线圈包含屏蔽线圈，则该种梯度线圈的各层主线圈并联，各层屏蔽线圈并联，并联后的主线圈与并联后的屏蔽线圈串联。

其中，GX/GY/GZ三种梯度线圈中的某一种梯度线圈包含屏蔽线圈，且屏蔽线圈层数与该种梯度线圈的主线圈层数相同，则该种梯度线圈的每层主线圈与对应的某层屏蔽线圈串联后作为该种梯度线圈的一层，然后该种梯度线圈的各层并联。

其中，每层梯度线圈由n根并联的导线绕制而成，n为大于等于1的自然数。

其中，GX/GY/GZ三种梯度线圈中的某一种梯度线圈还包含屏蔽线圈，某种梯度线圈的每层主线圈的并联导线的数目与该种梯度线圈的每层屏蔽线圈的并联导线的数目不同。每层主线圈的并联导线数目为2-3根，每层屏蔽线圈的并联导线数目为2-6根。

其中，同种梯度线圈的相邻层采用方向相反的跳线方式。

本发明还包含一种梯度线圈并联分层的布线方法，包含以下步骤：