專利名稱：用于磁共振層析x射線攝影儀中的梯度線圈及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造例如用于磁共振層析X射線攝影儀(MRT)中的梯度線圈的方法。另外，本發(fā)明還涉及一種用于制造盤形線圈及馬鞍形致偏線圈的方法。
背景技術：
磁共振層析X射線攝影術是基于核自旋共振的物理學現(xiàn)象并且作為一種成像的方法大約在15年前已卓有成效地應用于醫(yī)學和生物物理學的領域中。在這些檢測方法中被檢對象要經受強的恒定的磁場作用。由此使被檢對象體內的原本取向無序的原子核自旋定向。而此時高頻波能夠使這些“有序的”原子核自旋產生確定的振動(共振頻率)。這種振動在磁共振層析X射線攝影儀中產生特有的、借助適當?shù)慕邮站€圈接收的檢測信號(高頻應答信號)。
有關HF應答信號當時發(fā)出位置的精確信息是圖像再現(xiàn)的前提條件。這些位置信息通過沿三個空間方向給所述靜態(tài)磁場疊加一些附加磁場(梯度磁場)來獲取。這些梯度磁場比主磁場小并且通過一些附加的在磁場的病人進口中的電阻線圈產生。由于存在這些梯度磁場使得每個體積元中的總磁場都不同并且由此也使共振頻率不同。當發(fā)射某一共振頻率時，只能激發(fā)那些處于磁場能滿足相應共振條件的位置上的原子核。通過梯度磁場的適當變化可以實現(xiàn)確定地移動這樣一個滿足共振條件的體積元的位置并因此掃描所需要檢查的部位。
通過三個不同的、構成所謂的梯度系統(tǒng)的分繞組(所謂的梯度線圈)產生沿所有三個空間方向的梯度磁場。所述梯度線圈產生一個與當時注入電流成比例的、在空間位置上分別相互垂直的梯度磁場。其中，在開放式的MRT系統(tǒng)(例如Magnetom Open類型)中的平面形梯度線圈與在封閉式的MRT系統(tǒng)(例如Magnetom Vision類型)中的圓柱形梯度線圈(麥克斯韋線圈)或局部圓柱形梯度線圈(馬鞍形致偏線圈)不同。
所述圓柱形梯度線圈(麥克斯韋線圈)是一個傳統(tǒng)的、可產生一個沿徑向變化的軸向磁場的圓柱形線圈。通過沿軸向將一根電導線纏繞在一個圓柱外表面上來制造圓柱形梯度線圈。
所述平面形梯度線圈以及馬鞍形致偏線圈具有一個“8”字形或螺旋形的導線結構。目前的制造方法仍然是遵循將所述導線嵌入到一個平面形繞線板的相應(“8”字形或螺旋形)銑槽或切槽中，接下來，將如此制成的“8”字形或螺旋形導線與一個最終要被從所述繞線板上取下的支承板粘接在一起。為了制成馬鞍形致偏線圈，將所述支承板以所需要的曲率半徑卷曲。這一步驟被稱為“變形工序”或“卷曲”。
按照目前的制造平面形梯度線圈以及馬鞍形致偏線圈的方法不可能制造制造一個連續(xù)的繞組，因為人們必須要從每個螺旋形繞組的內部(也稱為“眼”)向外建立一種連接，通過這種連接可以連接所述線圈。這種連接在最終裝配梯度線圈時(對于馬鞍形致偏線圈在卷曲后)通過對所謂的“內部(釬焊)接頭”的軟釬焊來形成。這具有各種缺點這類釬焊接頭通常設計為銑削件，因而是昂貴的單件。這樣的釬焊是在制造平面形梯度線圈以及馬鞍形致偏線圈的過程中一個高成本的工序。另外，釬焊的部位始終是潛在的故障隱患，因為釬焊部位可能斷裂或者可能在非正常的釬焊過程中增大電阻。此外，在釬焊過程中產生的焊渣可能在以后的工作運行中引起短路。
從德國專利申請公開文本DE 39 38 167 A1中已知一種用于核自旋層析X射線攝影儀中的梯度線圈系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含多個用于產生X-梯度和Y-梯度的馬鞍形致偏線圈。所述用于產生X-梯度和Y-梯度的馬鞍形致偏線圈的各圈都設置在一個空心圓柱形支撐體的一個繞線架中。分別對應于一個磁場梯度設置的馬鞍形致偏線圈由一根唯一的共同的導線構成，因此可以獲得一個具有四個馬鞍形致偏線圈而無中間接點的梯度線圈系統(tǒng)。為此在所述馬鞍形致偏線圈的多個位置上設置一些用于所屬導線的內在通道。另外，德國申請DE 39 38 167 A1還公開了一種通過采用一個具有一個繞線架的空心圓柱形支撐體來制造一個梯度線圈系統(tǒng)的方法。
在德國專利申請公開文本DE 40 17 260 A1中記載了一種用于制造一個磁共振層析X射線攝影儀中的梯度線圈裝置的方法。按照這篇文件是這樣制造馬鞍形致偏線圈的，即，將導線嵌入到第一種形狀的凹槽中，使得所述馬鞍形致偏線圈的空間分布結構通過所述凹槽的位置來確定。接下來，將一塊在粘接劑中浸泡過的布放置在所述導線線路上并且借助于一個模具將其壓緊在線路上。然后使粘接劑硬化，由此使布黏附在所述導線線路上。以這種方式形成一個包含所述布和導線線路的馬鞍形致偏線圈。
德國專利申請公開文本DE 42 32 882 A1公開了一種用于繞制指紋形線圈的裝置，其具有一塊可圍繞著一個指紋形線圈的繞組的駐點旋轉的板?？蓪⒁恍┫薅ㄓ糜谒隼@組的旋轉點的銷釘固定在所述板的一些固定點上。另外，設有一個輸入裝置，利用該輸入裝置可沿切向向所述可旋轉的板輸入一根導線。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明所要解決的技術問題是，改進或簡化梯度線圈的設計結構和制造方法。
上述技術問題通過一種用于磁共振層析X射線攝影儀的梯度線圈得以解決。按照本發(fā)明，所述用于核磁共振層析X射線攝影儀器的梯度線圈具有一個布設在一個第一面內的螺旋形線圈和所述線圈的一個內部導線引線和一個外部導線引線，其中，所述內部導線引線布設在一個與所述第一面間隔一定距離的第二面內。在此，所述線圈連同其導線引線由一根連續(xù)的整根的導線構成。因此取消了目前普遍使用的造價昂貴的釬焊的內部接頭。按照本發(fā)明，所述內部導線引線設置在支承板之外。
所述線圈比較有利地固定在支承板上。
當按照本發(fā)明的梯度線圈需要設計成平面形線圈時，所述第一面就構成了一個平面。
當需要將所述梯度線圈制造成馬鞍形致偏線圈時，所述第一面為一個圓柱形外殼面。
另外，按照本發(fā)明的第一種用于制造一個梯度線圈的方法需要采取下述步驟-將一根電導線的一部分嵌入到一個繞線板的凹槽，其中，所述凹槽預先規(guī)定了一個設置在一個第一平面內的螺旋形線圈的形狀，-將如此形成的導線布設結構與一個支承板粘接在一起，-將所述支承板從所述繞線板上取下，以及
-將所述電導線的預留在線圈中心處的一段彎折到一個第二平面內，以形成一個沿徑向的內部導線引線。
這樣制成的梯度線圈是帶有一個自由的沿徑向的內部導線引線的平面形梯度線圈。
另外，按照本發(fā)明第二種用于制造一個梯度線圈的方法需要采取下述步驟-通過將一根電導線的一部分嵌入到一個繞線板中的一個位于一個第一平面內的凹槽中來形成一徑向的內部導線引線，-繼續(xù)將該電導線嵌入到所述繞線板中的一個預定的螺旋形向外伸展的并且位于一個第二平面內的凹槽中，其中，所述第一平面位于第二平面的下方，-將如此形成的導線布設結構與一個支承板粘接在一起，-將所述支承板取下。
這樣制成的梯度線圈同樣是平面形梯度線圈，但是所述沿徑向的、內部導線引線集成在所述支承板中。
通過采取另外一個方法步驟，可以分別使上述兩種按照本發(fā)明的平面形梯度線圈變形成馬鞍形致偏線圈。
因此，在上述兩種制造方法的后續(xù)步驟中，接下來可以采取將所述線圈滾卷到一個圓柱形外殼面上，其中，所述內部導線引線具有一個平行于所述圓柱軸線的取向。


下面借助于附圖所示實施方式詳細闡述本發(fā)明的其他優(yōu)點、特征和特性。附圖中圖1a表示一個帶有自由的連接導線反饋引線的平面形梯度線圈或馬鞍形致偏線圈在卷曲前的一個立體示意圖；圖1b表示一個帶有自由的連接導線反饋引線的平面形梯度線圈或馬鞍形致偏線圈的繞線板在卷曲前的一個橫斷面示圖；圖2a表示一個帶有集成在內的連接導線反饋引線的平面形梯度線圈或馬鞍形致偏線圈在卷曲前的一個立體示意圖；圖2b表示一個帶有集成在內的連接導線反饋引線的平面形梯度線圈或馬鞍形致偏線圈的繞線板在卷曲前的第一個剖面圖；圖2c表示一個帶有集成在內的連接導線反饋引線的平面形梯度線圈或馬鞍形致偏線圈的繞線板在卷曲前的第二個剖面圖；圖3表示一個帶有處于較小半徑處的連接導線反饋引線的、分成兩部分的馬鞍形致偏線圈的立體示意圖；圖4表示一個帶有處于較大半徑處的連接導線反饋引線的、分成兩部分的馬鞍形致偏線圈的立體示意圖。
具體實施例方式
圖1a表示按照本發(fā)明完全盤繞成的平面形梯度線圈或馬鞍形致偏線圈在滾卷前的第一種實施方式的立體示意圖。所述線圈以在中央具有一個中心1(也稱為眼)的圓形螺旋線2表示。以“完全盤繞”來表示一個導線布局結構，其中從所述螺旋線2的內部(眼1)無需釬焊連接地設置一個向外的徑向連接段X。當然，該向外的徑向連接段X(內部導線引線)可以不與所述螺旋線2處于同一個平面內。對于平面形的梯度線圈來說，該向外的徑向連接段X被定位在所述線圈平面之上或之下的一個平面中，而對于馬鞍形致偏線圈滾卷在一個圓柱形外殼面上時，該徑向連接段X可以被定位在一個比該圓柱半徑更大或更小的半徑位置上。所述內部導線引線這樣來獲得，即，在從里向外呈螺旋線型盤繞導線時不是從導線末端開始，而是預留出一段適當長度的導線段，這一段導線最后在盤繞完螺旋線后在螺旋線上方被彎曲或彎折。當從外向里盤繞螺旋線時則最終還要另外再多帶出一段導線，使得可以通過在眼1處彎折所述導線獲得一個超出整個螺旋線2的沿徑向的導線引線X(內部導線引線)。在此需要說明的是，所述螺旋形的線圈形狀同樣也可以設計為多角形，尤其是在平面形梯度線圈中也可以設計為“8”字形。
在圖1a所示的第一種實施方式中，所述導線的反饋引線X(內部的導線引線)位于所述線圈平面之上。用于制造圖1a所示的一個導線布局結構的過程是，或者從內向外或者從外向內將導線嵌設在一個繞線板W中的一個相應螺旋形的凹槽3中。所述線圈的外部的導線末端6相應地位于所述線圈平面內，而內部的導線末端X(內部導線引線)起初則相對于線圈平面沿軸向定向。將盤繞完成后所得到的這樣一個線圈與一個支承板T粘接在一起并且將其從所述繞線板W上取下。接下來，在制造一個平面形的梯度線圈時使所述內部的導線末端(內部導線引線)X這樣彎曲，使得該導線末端以一個相對于線圈平面小的均勻間距被自由地從線圈區(qū)域中引出。最后，所述彎曲的導線末端X(內部的導線引線)或者與所述平面形的線圈部分鑄封在一起、或者在最終裝配時臨時采用適當?shù)恼辰觿┱辰釉谠摼€圈部分上。在圖1b中以通過所述繞線板W以及通過所述支承板T的剖面圖A-A表示出了一個按照圖1制成平面形的梯度線圈的導線段X和導線段Z相互之間的相對位置。所述內部的導線末端X(內部導線引線)緊挨在所述支承板T上方沿徑向向外被引出。
圖2a表示按照本發(fā)明完全盤繞成的平面形梯度線圈或馬鞍形致偏線圈在滾卷前的第二種實施方式的立體示意圖。所述通向線圈中心1的導線引線Y(內部的導線引線)按照圖2a位于布設成螺旋形的導線段Z之下的一個平面內。用于制造圖2a所示的一個導線布局結構的過程是，首先，將導線引線Y嵌入到所述繞線板W中的一個比本身用于產生磁場的線圈螺旋導線的槽更深設置的凹槽4中，從而創(chuàng)造出一個沿徑向的、通向線圈中心的導線引線Y(內部的導線引線)。然后，從線圈的中心1出發(fā)通過將導線嵌入到所述繞線板W中的設置較淺的螺旋形凹槽中而形成平面形的線圈部分Z，使得所述線圈的外部導線末端6(外部的導線引線)位于所述線圈平面內，而所述內部的導線引線Y位于線圈平面之下。如此產生的導線布設結構通過膠合與一個支承板固定在一起，并且最終與所述繞線板W脫開。圖2b和圖2c以兩個相互垂直的剖面圖表示出了導線Y、Z之間的相對位置，并尤其示出了導線引線Y被導引去往線圈中心1的狀況。剖面圖B-B表示出在繞線板W中的比螺旋形凹槽設置更深的將導線引往線圈中心1的凹槽。與剖面B-B垂直的剖面C-C則表示出通向線圈中心1的導線引線Y位于本身布設成螺旋形的導線Z的下方。這種導線布設結構在與所述支承板T膠合后已然被完全固定。
在這兩種實施方式中都可以取消一個內部接頭以及進而取消在所述線圈中心1的敏感區(qū)域中的釬焊，這一方面簡化了制造過程，另一方面排除了一個潛在的故障隱患。
原則上上述兩種平面形線圈的實施方式可以用于制造分成兩部分或多部分的馬鞍形致偏線圈，這些線圈在相互對應設置和錯開連接時可以形成正交的梯度磁場。在制造一個馬鞍形致偏線圈時，所述第一種和第二種實施方式的支承板T以構成一個圓柱形外殼表面5的一部分的方式彎曲或卷起。通過這樣形成的四個馬鞍形致偏線圈的90°或180°的偏移可以形成兩個相互正交的橫向梯度磁場，這兩個梯度磁場又與一個業(yè)已提到的封閉的MRT系統(tǒng)中的麥克斯韋線圈(Z線圈)的軸向梯度磁場正交。在此尤其需要注意的是，每個馬鞍形致偏線圈的無論是按照上述第一種實施方式從線圈中心1引出的導線反饋引線X還是按照上述第二種實施方式被引往線圈中心1的導線引線Y都要精確地平行于這樣形成的圓柱形梯度(線圈)系統(tǒng)的圓柱軸線地延伸，以避免產生沿軸向的磁場分量。而這種磁場分量會影響所述麥克斯韋線圈的線性度以及進而引起圖像失真。
圖3和4分別表示了一個分成兩部分的馬鞍形致偏線圈。為了清晰起見以及為了更好地描述只勾畫出了導線布設結構。各支承板沒有被示出或者被看成是透明的。這兩幅圖的區(qū)別在于所述導線引線或導線反饋引線通向線圈中心或從線圈中心引出的方式不同。圖4表示一個分成兩部分的、分別帶有一個平行于圓柱軸線的導線引線Y的馬鞍形致偏線圈，所述導線引線Y相對于圓柱軸線的距離比線圈本身相對于圓柱軸線的距離大。圖3所示的情況剛好相反兩個導線引線X位于一個比線圈本身所處的圓柱形外殼面的半徑更小的半徑位置上。當然也可以將兩種類型的導線引線組合在一個分成兩部分的馬鞍形致偏線圈中。因為在圖3和4中并沒有畫出所述支承板，因此從圖中無法看出所述導線引線是自由引出的，還是集成組裝在所述支承板中。這兩種可能性或這兩種可能性的組合都是可以設想的。應該強調的是，為了不影響沒有示出的麥克斯韋線圈的軸向梯度磁場，在這兩幅視圖中的導線引線都要精確地平行于圓柱軸線。
如已經闡述的那樣，可以通過卷曲所述第一種或第二種實施方式的支承板來制造這類馬鞍形致偏線圈。另一種制造方法是，將第一種或第二種實施方式的繞線板設計成具有所需半徑的圓柱形繞線模板。在第二種制造方法中也可以取消需要釬焊的內部接頭并因此連續(xù)地繞制所述線圈，并且還可以取消卷曲所述支承板的工序。
權利要求
1.一種用于磁共振層析X射線攝影儀的梯度線圈，其具有-一個布設在一個第一面內的螺旋形線圈(2)和-所述線圈(2)的一個內部導線引線(X、Y)和一個外部導線引線，其中，所述內部導線引線(X、Y)布設在一個與所述第一面間隔一定距離的第二面內，并且所述線圈連同其導線引線由一根連續(xù)的整根的導線構成，其特征在于，所述內部導線引線(X)設置在支承板(T)之外。
2.按照權利要求1所述的梯度線圈，其特征在于，所述線圈(2)固定在所述支承板(T)上。
3.按照權利要求1或2所述的梯度線圈，其特征在于，所述第一面是一個平面。
4.按照權利要求1或2所述的梯度線圈，其特征在于，所述第一面是一個圓柱形外殼面(5)。
5.一種用于制造梯度線圈的方法，其具有如下步驟-將一根電導線的一部分嵌入到一個繞線板(W)中的一個凹槽(3)中以形成一個導線布設結構，其中，所述凹槽(3)預先規(guī)定了一個安裝在第一面內的螺旋形線圈的形狀，-將如此形成的導線布設結構與一個支承板(T)粘接在一起，-將所述支承板(T)從所述繞線板(W)上取下，以及-將所述導線的留在線圈中心(1)處的一段彎折到一個第二平面內，以形成一個沿徑向的內部導線引線(X)。
6.一種用于制造梯度線圈的方法，其具有如下步驟-通過將一根電導線的一部分嵌入到一個繞線板(W)中的一個位于一個第一平面內的凹槽(4)中來形成一徑向的內部導線引線(Y)，-繼續(xù)將電導線嵌入到所述繞線板(W)中的一個預定的螺旋形向外伸展的并且位于一個第二平面內的凹槽(3)中，其中，所述第一平面位于第二平面的下方，-將如此形成的導線布設結構與一個支承板(T)粘接在一起，-將所述支承板(T)取下。
7.按照權利要求5或6所述的用于制造梯度線圈的方法，其還包括隨后的如下步驟將所述線圈(2)滾卷到一個圓柱形外殼面(5)上，其中，所述內部導線引線(X、Y)平行于所述圓柱軸線取向。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于磁共振層析X射線攝影儀的梯度線圈，其具有一個布設在一個第一面內的螺旋形線圈(2)和所述線圈(2)的一個內部導線引線(X、Y)和一個外部導線引線(6)，其中，所述內部導線引線(X、Y)布設在一個與所述第一面間隔一定距離的第二面內，并且所述線圈連同其導線引線由一根連續(xù)的整根的導線構成，按照本發(fā)明，所述內部導線引線(X)設置在支承板(T)之外。本發(fā)明還公開了一種用于制造這種梯度線圈的方法。
文檔編號H01F5/04GK1525191SQ200410006000
公開日2004年9月1日 申請日期2004年2月24日 優(yōu)先權日2003年2月24日
發(fā)明者阿克塞爾·V·恩特, 阿克塞爾 V 恩特 申請人:西門子公司