[发明专利]横向折叠的梯度线圈

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及磁共振成像系统，更具体地涉及用于在这种系统中产生大致线性的横向磁场的横向折叠梯度线圈(gradientcoil)。

背景技术

磁共振成像系统可包括一个或多个磁场梯度线圈，其构造成在激励时产生预定的磁场。在现有技术中已知提供主动屏蔽的横向线圈装置10，诸如示于图1的简化示意图中。线圈装置10包括外部线圈区段11和布置在外部线圈区段11内的内部线圈区段21。外部线圈区段11和内部线圈区段21均为大致圆柱形表面。外部线圈区段11和内部线圈区段21示出为在纵向轴线19上同心定位，该纵向轴线19通常称作梯度轴线并且通常在相关技术中规定为笛卡尔坐标系的z轴。线圈装置10通常包括多个梯度线圈，用于当由电流供能时在成像体积20中产生所希望的主要磁场。

在所示实例中，内部线圈区段21包括在此示出为布置在x-y平面左侧的第一内部梯度线圈23和在此示出为布置在x-y平面右侧的第二内部梯度线圈25。每个内部梯度线圈23和25大致跨过内部线圈区段21的圆周的一半延伸，在此示出为位于y-z平面上方。在典型构造中，内部线圈区段21包括布置在内部线圈区段21的下表面上(即，在y-z平面下方)的第三内部梯度线圈和第四内部梯度线圈(为了清楚地说明而未示出)。四个内部梯度线圈中的每个包括折叠环路电流路径(为了清楚地说明而未示出)，其构造成使得当供能时每个折叠环路电流路径在成像体积20中生成相应的磁场梯度分量。

外部线圈区段11包括布置在第一内部梯度线圈23径向外部的第一外部梯度线圈13和布置在第二内部梯度线圈25径向外部的第二外部梯度线圈15。每个外部梯度线圈13和15大致跨过外部线圈区段11的圆周的一半延伸，以便抵消或屏蔽由内部梯度线圈23和25生成的主要磁场的原本可能径向延伸超过外部线圈区段11的部分。这种屏蔽通过由设于每个外部梯度线圈23和25上的折叠环路电流路径(为了清楚说明而未示出)生成的相对磁场分量来实现。在每个外部折叠环路电流路径中的电流与相邻内部折叠环路电流路径中的电流流动相反地流动。外部线圈区段11还包括在位于y-z平面下方的外部线圈区段11上并布置在相应的第三内部梯度线圈23和第四内部梯度线圈25径向外部的第三外部梯度线圈和第四外部梯度线圈(未示出)。电流返回路径(未示出)提供成用于在外部梯度线圈13和内部梯度线圈23中流动的电流的传输或连续性，以在线圈区段的表面上产生闭合线圈图案(pattern)。

美国专利No.5,349,381“Double type coil for generating slantmagnetic field for MRI”例如公开了一种梯度线圈，其包括形成在具有共同轴线的双半圆柱形表面上的螺旋形电流路径图案。电流路径串联以形成单个电流路径，所公开的设计在主要表面与屏蔽表面之间提供折叠返回电流路径。美国专利No.5,512,828“Actively shielded transversegradient coil for nuclear magnetic resonance tomography apparatus”公开了一种主动屏蔽的横向梯度线圈布置，其具有在主要线圈(primary coil)与次级线圈之间的电流路径的纵向折叠。

然而，尽管电流折叠可提高线圈效率并改进屏蔽，但是也可能会增加制造复杂性。此外，折叠构造限制从梯度线圈的端部到主要表面与屏蔽表面之间的空间的物理接近。意图改进这些缺点的一种构造公开在美国专利No.5,886,548“Crescent gradient coils”中，其中，电流导体卷绕成新月形布置。新月形轴向对齐的线圈也可结合高雷(Golay)型线圈使用。然而，这种横向缠绕的线圈可能不能满足成像应用所规定的某些梯度线性、均匀性或漏磁场要求。

需要的是一种分布电流横向梯度线圈设计，其产生线性横向梯度磁场并克服现有技术的缺点。

发明内容