磁共振成像用的自屏蔽梯度線圈系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于磁共振成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種磁共振成像用的自屏蔽梯度線圈系統(tǒng)。本發(fā)明由一種多組互相絕緣的線圈和多路小電流驅(qū)動電路構(gòu)成的梯度線圈系統(tǒng)，取代原先一路的大電流梯度功放和線圈，把一組大電流的梯度線圈按梯度分解成多組互相絕緣的小電流線圈；每組線圈由獨立的電流驅(qū)動電路驅(qū)動，并且各個電流驅(qū)動同時同步。從而提高梯度線圈的線性度、響應時間、渦流等，同時降低元器件的要求。
【專利說明】磁共振成像用的自屏蔽梯度線圈系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁共振成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多路互相絕緣的線圈組成的梯度線圈系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前磁共振成像系統(tǒng)的發(fā)展方向是提高成像速度，以最短的時間獲得具有優(yōu)良分辨率、信噪比和所需特征對比度的圖像。在MRI系統(tǒng)中，對樣品空間定位的過程是通過在成像序列中施加頻率編碼和相位編碼的梯度磁場來實現(xiàn)的。理論上為了使空間位置與頻率和相位之間有良好的對應關(guān)系，這要求高速大電流梯度線圈產(chǎn)生高精度高速的梯度磁場，并且要求系統(tǒng)的渦流要小。渦流消除最有效的是采用自屏蔽線圈結(jié)構(gòu)，但自屏蔽結(jié)構(gòu)會帶來電感過大響應時間下降，導線本身的禍流也存在影響。目前國際上為解決以上冋題最終最終采用大電流600A晶體管驅(qū)動600V-1200V高壓提升響應時間的方案達到的時間響應為120us。但是高速大電流的晶體管元器件價格非常昂貴，大電流晶體管的速度比小電流晶體管慢幾十倍，大電流的銅線同時還有趨膚效應。所以綜合以上問題采用本發(fā)明采用多路快速小電流場效應管取代一路大電流晶體管可以將進一步提高性能同時成本大幅度下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、性能好的磁共振成像用的自屏蔽梯度線圈系統(tǒng)。
[0004]整個磁共振系統(tǒng)如圖I所示，其中，最外圍是磁軛1，中間是磁鋼2，磁鋼內(nèi)部是磁極3，磁極內(nèi)部是梯度線圈4，線圈內(nèi)部是樣品5。梯度線圈4就是本發(fā)明所要改進的。
[0005]本發(fā)明所提供的磁共振成像用的自屏蔽梯度線圈系統(tǒng)，是由一種多組互相絕緣的線圈和多路小電流驅(qū)動電路(包括場效應管梯度功放等）構(gòu)成的梯度線圈系統(tǒng)，取代原先一路的大電流梯度功放和線圈，把一組大電流的梯度線圈按梯度(在Χ、γ或Z方向）分解成多組互相絕緣的小電流線圈；每組線圈由獨立的電流驅(qū)動電路驅(qū)動；并且，各個電流驅(qū)動完全同時同步的。
[0006]本發(fā)明中，電流驅(qū)動采用小電流驅(qū)動方式。
[0007]本發(fā)明中，線圈組數(shù)大于2組。
[0008]本發(fā)明可提高梯度線圈的線性度、響應時間、渦流消除趨膚效應等，同時降低元器件的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖I為整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的梯度線圈具體實例結(jié)構(gòu)(橫截面）圖示。其中，a)扁銅線陣列式；b)圓銅線絞合式；c) 一字平排式；d)多層疊合式。
[0011]圖3為驅(qū)動電路圖。
[0012]圖4為本發(fā)明的系統(tǒng)連接圖。
[0013]圖中標號：1為磁軛，2為磁鋼，3為磁極，4為梯度線圈，5為樣品，6為扁銅線，7為絕緣漆，8為圓銅線，9為絕緣薄膜，10為銅箔，11為絕緣基板，12為負電源，13為N溝道場效應管，14為P溝道場效應管，15為D類放大器及場效應管驅(qū)動集成電路，16為正電源，17為正端放大器，18為梯度線圈，19為負端放大器，20為差分信號輸入，21為線圈接線端，22為電流感應器。

【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明設計的多路絕緣的梯度線圈系統(tǒng)，包括梯度線圈、驅(qū)動電路；
所述梯度線圈具有多種結(jié)構(gòu)，見圖2所示，分別介紹如下：
(O扁銅線陣列式：由多根扁型銅線6陣列排布，壓制成型，各扁銅線外部均涂有絕緣漆7 ;排布方式可以是2X2、2 X 3、3 X 3,3 X 4陣列，…，等等；如圖2 (a)所示；
(2)圓銅線絞合式：由多股圓形導線8絞合繞制而成，每股圓形導線8外部涂有絕緣漆7;圓銅線的股數(shù)可以是3、5、6、7股，…，等等；如圖2 (b)所示；
(3)—字平排式：在絕緣基板11上敷銅光刻成多路互相絕緣的銅箔10，制作成線圈，在銅箔上涂敷有絕緣漆7，使線圈間互相絕緣。絕緣基板11宜采用較硬的材料；如圖2(c)所示;
(4)多層疊合式：沖壓或腐蝕、線切割成型制作多層銅箔10，在各層銅箔之間用絕緣薄膜9隔開，疊壓成完整線圈。銅箔的層數(shù)可以是2、3、4、5層，…，等等；如圖2 (d)所示。
[0015]其中絕緣漆或絕緣膜必須要高保證各線圈互相絕緣。
[0016]所述驅(qū)動電路采用橋路場效應管對稱驅(qū)動，如圖3所示。控制電路采用D類放大器，可以獲得較高的效率，恒流控制由電流感應器22檢測輸入D類放大器進行調(diào)整。驅(qū)動電路包括N溝道場效應管13、P溝道場效應管14、運放輸入級15、電流檢測器22 ;其中，差分信號輸入20接運放輸入級15，運放采用D類放大器，以開關(guān)方式驅(qū)動N溝道場效應管13和P溝道場效應管14，N溝道場效應管13源極推動線圈漏極接正電源16，P溝道場效應管13源極推動線圈漏極接負電源12，線圈電流通過電流檢測器22反饋至運放15，由輸出接頭21連接線圈。
[0017]系統(tǒng)整體接線如圖4所示。電流控制差分信號20分兩部分：正端連接正向運放放大器和驅(qū)動電路17輸入端，負端連接負向運放放大器和驅(qū)動電路19輸入端。驅(qū)動電路的的輸出端21接線圈18。
[0018]本發(fā)明采用60組20A最高電壓300V達到50us響應時間。
【權(quán)利要求】
1.一種磁共振成像用的自屏蔽梯度線圈系統(tǒng)，其特征在于由一種多組互相絕緣的線圈和多路小電流驅(qū)動電路構(gòu)成的梯度線圈系統(tǒng)，取代原先一路的大電流梯度功放和線圈，把一組大電流的梯度線圈按梯度分解成多組互相絕緣的小電流線圈；每組線圈由獨立的電流驅(qū)動電路驅(qū)動；并且，各個電流驅(qū)動同時同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像用的自屏蔽梯度線圈系統(tǒng)，其特征在于所述梯度線圈具有多種結(jié)構(gòu)，分別如下: (1)扁銅線陣列式:由多根扁型銅線陣列排布，壓制成型，各扁銅線外部均涂有絕緣漆； (2)圓銅線絞合式:由多股圓形導線絞合繞制而成，每股圓形導線外部涂有絕緣漆； (3)一字平排式:在絕緣基板上敷銅光刻成多路互相絕緣的銅箔，制作成線圈，在銅箔上涂敷有絕緣漆，使線圈間互相絕緣； (4)多層疊合式:沖壓或腐蝕、線切割成型制作多層銅箔，在各層銅箔之間用絕緣薄膜隔開，疊壓成完整線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振成像用的自屏蔽梯度線圈系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動電路采用橋路場效應管對稱驅(qū)動，包括N溝道場效應管、P溝道場效應管、運放輸入級、電流檢測器；其中，差分信號輸入接運放輸入級，運放采用D類放大器，以開關(guān)方式驅(qū)動N溝道場效應管和P溝道場效應管，N溝道場效應管源極推動線圈漏極接正電源，P溝道場效應管源極推動線圈漏極接負電源，線圈電流通過電流檢測器反饋至運放，由輸出接頭連接線圈。
【文檔編號】G01R33/385GK104502872SQ201510020046
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月15日
【發(fā)明者】謝寰彤, 胡柱龍, 胡敏敏 申請人:上海寰彤科教設備有限公司