[发明专利]一种磁共振显微成像用平面梯度线圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于磁共振显微成像空间定位的平面梯度线圈，尤其是具有三个梯度方向、基于反向亥姆霍兹线圈的二维梯度磁场线圈。

背景技术

目前，在磁共振成像技术领域，有两种营造强静磁场的磁体，超导磁体和永磁磁体，两者磁体结构和静磁场方向有着很大差别。超导磁体由于为圆筒型结构，所产生的静磁场沿圆筒轴线方向，因此相应梯度线圈构建于圆柱面上，并且通过线圈套配产生空间三个正交方向上的梯度磁场。而极板为平面型的永磁磁体往往是C型结构，静磁场方向垂直于两个极板所在的平面，相应地配套梯度线圈为平面型，产生的梯度磁场与静磁场方向一致，而磁场梯度方向同样有x、y和z向三种；线圈导线的走向通常通过目标场法和流函数法设计得到。

在微小样品磁共振成像的情况下，原有的大尺度梯度线圈产生的磁场梯度不再适合进行显微成像，用于样品尺度从米级缩小到毫米级，相应地磁场梯度值也要从约6.5Gauss/cm提高到6500Gauss/cm左右，从而传统的圆柱面或平面极板型梯度线圈的设计方法不再适用。另外，由于样品尺度微小而决定了梯度线圈尺度微小，再用常规的目标场和流函数方法设计出来的线圈将难以加工。

发明专利2005800200242《带有铁辅助磁场梯度系统的磁共振成像系统》，公开了一种磁共振成像设备，包括主磁体(20)，其环绕检查区域(18)并生成检查区域内的主磁场；磁场梯度系统(30)被置于主磁体的外部。其磁场梯度系统结构复杂，涉及到与超导磁体之间的磁屏蔽措施；特别地，根据磁场分析理论，圆柱形线圈产生的磁场只适用于具有轴对称特征的样品成像，而对于二维平面结构的目标体，柱面或球面的函数展开数理模型是不适用的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的全身和部位磁共振成像梯度线圈不能进行微小体积显微成像的不足，提出一种微型平面式梯度线圈。本发明梯度线圈通过与微型螺线管射频线圈集成，能够进行高分辨率的磁共振显微成像，本发明可以用于超导磁体，还可用于全身永磁磁体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明平面梯度线圈为一组三正交方向的微型平面梯度线圈组，用多层印制电路板制作技术，基于两块相对放置的6层电路板实现。所述的平面梯度线圈组从线圈结构的几何中心由内向外，依次是+-Gx、+-Gy和+-Gz六个梯度线圈。

两块相对布置的6层电路板厚度相同，分别定义为顶板和底板。两块6层电路板之间留有间隙。每块电路板的6个布线层中，顶层和底层用于布置连线，3个中间用于线圈走线。底板有-Gx梯度线圈引线端口，-Gy梯度线圈引线端口，及-Gz梯度线圈引线端口。顶板有+Gx梯度线圈、+Gy梯度线圈和+Gz梯度线圈的引线端口。位于底板的-Gx梯度线圈由分别产生正向磁场的x轴正向子线圈和产生反向磁场的x轴负向子线圈串联组成，-Gy梯度线圈也是由产生正向磁场的y轴正向子线圈和产生反向磁场的y轴负向子线圈串联组成，-Gz梯度线圈是一个产生反向磁场的z轴负向子线圈。位于顶板的+Gx梯度线圈由分别产生正向磁场的x轴正向子线圈和反向磁场的x轴负向子线圈串联组成，+Gy梯度线圈也是由产生正向磁场的y轴正向子线圈和产生反向磁场y轴负向子线圈串联组成，+Gz梯度线圈是一个产生正向磁场的z轴正向子线圈。

当通以直流电流时，底板-Gx梯度线圈的x轴正向子线圈和顶板+Gx梯度线圈的x轴正向子线圈产生垂直于线圈平面向上的正向磁场，而底板-Gx梯度线圈的x轴负向子线圈和顶板+Gx梯度线圈的x轴负向子线圈产生垂直于线圈平面向下的反向磁场，顶板+Gx梯度线圈与底板-Gx梯度线圈沿x轴取向，形成了x向的磁场梯度；底板-Gy梯度线圈的y轴正向子线圈和顶板+Gy梯度线圈的y轴正向子线圈产生垂直于线圈平面向上的正向磁场，而底板-Gy梯度线圈的y轴负向子线圈和顶板+Gy梯度线圈的y轴负向子线圈产生垂直于线圈平面向下的反向磁场，顶板+Gy梯度线圈与底板-Gy梯度线圈沿y轴取向，形成了y向的磁场梯度；而底板的-Gz梯度线圈的z轴负向子线圈可以产生垂直于线圈平面向下的反向磁场，顶板的+Gz梯度线圈的x轴正向子线圈产生的正向磁场的方向垂直于线圈平面向上，则在整个梯度线圈的几何中心产生z向的磁场梯度，几何中心处磁场为零。顶板和底板两块电路板之间距离的选取，则是应使空间分布的磁场在x、y和z向都按照1阶线性变化规律分布。