磁共振設備和集成組合的梯度及高頻線圈單元的製作方法
2023-10-05 19:46:19
專利名稱：磁共振設備和集成組合的梯度及高頻線圈單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種帶有一集成組合的梯度及高頻線圈單元的磁共振設備，其中，所述梯度及高頻線圈單元具有至少一個帶有一個導線的天線棒和一個梯度線圈單元，其中，在該導線與一個設置在該梯度線圈單元的相鄰區域上的電接觸區之間至少存在電連接。另外，本發明還涉及這樣一種梯度及高頻線圈單元。
背景技術：
磁共振技術是一種公知的用於獲取一檢查對象體內圖像的技術。其中，在一磁共振設備(MR設備)中將快速連通的梯度磁場疊加到一個由基礎磁場磁鐵產生的基礎磁場上。這些梯度磁場由一個梯度線圈單元產生。為了激發磁共振信號通過一高頻天線將高頻信號(HF信號)射入到檢查對象體內。為了使梯度線圈單元和高頻線圈單元佔據的空間位置最小，採用集成組合的梯度及高頻線圈單元。這種梯度及高頻線圈單元在工作時承受劇烈的震動。這可能會導致損壞構件，例如使焊接觸頭斷裂。對於天線元件連接在梯度線圈單元上或者連接在那裡敷設的高頻(HF)屏蔽件上的情況，尤其存在這樣的危險。
在空心圓柱形MR設備中這樣設計所述梯度線圈單元，即，沿軸向在中央形成一個安裝天線棒的縫隙或自由空間。由高頻電場產生的高頻電流沿所述連接段流動。通常所述梯度線圈單元至少局部被所述高頻屏蔽件包繞，所述天線棒在所述集成組合的梯度及高頻線圈單元的一個澆鑄過程中一起鑄入。現在在MR設備運行時，梯度線圈相對於天線棒就以微米範圍內的幅度顫振。天線棒相對於所述與梯度線圈澆鑄在一起的HF屏蔽件的運動/振動處於最高達大約4kHz的頻率範圍內，在900Hz的頻率範圍內最大偏轉量為幾十微米。
由於所述相對運動，所述天線棒在HF屏蔽件上的連接點承受負荷。這種方式的電連接提出了這樣的目標，即，創造一種儘可能低感應的和少損耗的連接。為此，採用寬的既剛性地釺焊在板坯上也剛性地釺焊在屏蔽件上的釺焊帶。也可以在電氣構件(例如HF扼流圈)上進行剛性的焊接，其中，這些電氣構件附加地通過粘接來固定。
通常要求，所述電連接要儘可能少地影響天線性能(即，無失調作用，高的頻率穩定性......)。
加固或剛性的連接從導電的角度考慮是最有利的。但作為天線一部分的連接段會附帶影響對於天線的調諧(性能、共振頻率......)。因此，連接段具有儘可能低的有效電感率以及在連接段中的損失具有決定性的意義。總的來說，不允許由于振動或運動而改變連接特性。
但是這類連接也存在缺點。當為了連接例如採用「厚」的銅(例如1mm)時，在印刷線路板或HF屏蔽件上的焊點處的連接可能會裂開，因為為了抑制梯度渦流，在那裡只能必須採用9μm或18μm厚度的銅帶。如果採用「較薄的」銅帶(0.1，...0.2mm)，則可能在連接段內部出現裂紋。
人們嘗試採取不同措施減小振動，以便能夠保持這樣一種「剛性」連接方案。因此，為了改善與澆注材料之間的連接以及總體上提高附著效果，人們對HF屏蔽件表面進行了處理。另外，在印刷線路板/HF屏蔽件上採用加固錨以及輔助性地使加固錨插入HF屏蔽件中，但只是有限地插入，因為HF屏蔽件不允許不密閉。另外，梯度線圈的強度也可通過裝入玻璃和玻璃纖維增強塑料杆得以提高。但是所有這些措施仍然不能實現所期望的電連接可靠性。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，避免振動對於所述天線棒的電連接的不利影響，也就是說，要確保機械穩定性以及同時保證天線性能不會因振動而發生改變。
上述技術問題可通過一種帶有一集成組合的梯度及高頻線圈單元的磁共振設備來解決，其中，所述梯度及高頻線圈單元具有至少一個帶有一根導線的天線棒和一個梯度線圈單元，其中，在所述導線與一個在所述梯度線圈單元的一個相鄰區域上設置的導電接觸區域之間存在至少一個電連接段，按照本發明，所述電連接段具有一柔性的、既與所述導線又與所述接觸區域導電連接的線路板。
上述技術問題還可通過一種集成組合的梯度及高頻線圈單元來解決，該梯度及高頻線圈單元具有至少一個帶有一根導線的天線棒和一個梯度線圈單元，其中，在所述導線與一個在所述梯度線圈單元的一個相鄰區域上設置的導電接觸區域之間存在至少一個電連接段，按照本發明，所述電連接段具有一柔性的既與所述導線又與所述接觸區域導電連接的線路板、例如印製線路板。
本發明的技術方案具有出人意料的技術效果，即，儘管存在柔性元件(尤其在適當選擇塗層厚度和線路板厚度的情況下)但並不影響天線振蕩電路本身的特性，而所述電連接還滿足下列高要求·抗振動性·對於HF天線的低感應率·低損失(每個天線棒電流幅度最大30A)·不會受到梯度渦流的影響或加熱·不會由於天線的振動和運動而改變天線性能·可應用在狹窄的空間條件下。
按照本發明這種新型的連接方式取消了機械的剛性釺焊連接以及取而代之的是利用柔性的線路板的彈性特性。柔性的線路板的彎曲特性賦予所述電連接段一種彈簧式的彈性，這種彈性即使在經歷較長時間的強烈振動時仍能保護釺焊點免受損壞。在這樣的情況下，將一些電路、例如一天線電路或一失諧電路與所述接觸區域導電連接。其中，所述接觸區域位於一天線棒的附近，例如設置在起支架作用的梯度線圈單元上，諸如設置在那兒所敷設的印製導線上或者所述梯度線圈的HF屏蔽件上(當該HF屏蔽件例如是所述HF電路的一部分時)。
在本發明的一種實施方式中，在天線棒上的一天線電路的一導線通過一柔性的印刷線路板與所述HF屏蔽件導電連接。在另一種實施方式中，一用於一失諧電路的饋電導線的一觸點同樣通過一柔性印刷線路板與該同樣處於天線棒上的失諧電路的一電觸點導電連接。
根據沿柔性印刷線路板的電流流通量有利地這樣調整該印刷線路板的寬度和厚度，即，避免過度加熱。
有利地這樣選擇該印刷線路板的曲率半徑，即，對於例如一銅塗層以及對於所述支撐板的負荷儘可能小並且對振動不敏感。
基於按照本發明的採用柔性印刷線路板實現的電連接，可以將所述失諧電路的電氣構件、尤其是一個扼流圈至少部分地埋入到所述天線棒的一天線導線板中並尤其與該天線導線板粘接在一起，由此使得即便這些電氣構件也只是還承受減弱的振動。
按照本發明，可並列地設置多個這樣的電連接段。
所述柔性的線路板優選可由聚醯亞胺製成。
下面藉助附圖1至4說明本發明的兩種實施方式。附圖中圖1表示一個帶有一集成組合的梯度及高頻線圈單元的磁共振設備的剖面圖；圖2表示按照現有技術的一技術解決方案的局部視圖；圖3表示按照本發明採用一柔性的線路板將一個天線棒與梯度線圈單元的高頻屏蔽件連接起來的示意草圖；圖4表示採用一柔性的線路板來實現對一失諧電路的饋電連接的示意草圖；具體實施方式
圖1表示一個具有用於患者的圓柱形攝影區3的磁共振設備1，患者藉助於一個患者床5以一個待檢查區域定位在磁共振設備的檢查區域FOV(亦稱視場FOVField of view)中。在該檢查區域內存在一儘可能均勻的基礎磁場，該基礎磁場由一基礎磁場磁鐵7產生。為了激發磁共振信號將一高頻信號射入到所述檢查區域內。通過將梯度磁場與基礎磁場疊加可以實現編碼定位。梯度磁場和HF(高頻)磁場通過一集成組合的梯度及高頻線圈單元9來產生。該梯度及高頻線圈單元9包括一個一次梯度線圈11、一個二次梯度線圈13、一個基本上圍繞該線圈單元的HF屏蔽件15、該屏蔽件也構成一磁通回流腔17的內襯。用填料和澆注樹脂澆注該磁通回流腔17，同時由此將天線棒19安置並固定在一中央區域內。
一個中央環形區域不必有一次梯度線圈11的導線。所述天線棒19按一定方位分布在該環形自由空間內，並為高頻電流在所述HF屏蔽件15的兩區段之間建立連接。所述高頻磁場的所屬磁力線在所述磁通回流腔17中閉合連通。
圖2至4以局部視圖分別表示從天線棒19到高頻屏蔽件15的過渡連接區域。
類似的過渡區域例如也存在於應用在例如設計為盤形的開放式MR設備中的集成組合式梯度及高頻線圈單元中。
圖2表示公知的藉助於一個成角度設計的剛性釺焊連接段21實現對於一天線棒19A上的天線導線的連接的技術方案。另外，簡略地表示出一扼流圈23例如如何與一印製導線或帶狀導線25剛性地釺焊在一起，其中，該印製導線25電絕緣地在一高頻屏蔽件15A上延伸。該扼流圈23與一失諧電路的連接也通過一剛性釺焊連接點27B完成。這些釺焊連接點21和27A、27B是潛在的薄弱點，例如可以構成釺焊連接中的斷裂點。
圖3表示將一天線棒19B上的一天線導線29與一高頻屏蔽件15B相連接的示範性草圖。與高頻屏蔽件15B的連接通過一個或多個柔性的印刷線路板31實施。其中，柔性的印刷線路板31的一端焊接在天線棒19B的一個「內鍍鋅」的縱縫中。該印刷線路板31的另一端則與梯度線圈單元的高頻屏蔽件15B釺焊在一起。所述縱縫與高頻屏蔽件15B之間的距離大約為5mm以及相應地該印刷線路板的彎曲半徑R同樣大約為5mm。為了保持較小的感應率，有利地並列採用多個這樣的柔性印刷線路板，其中，每個印刷線路板具有一個大約8mm的寬度。柔性印刷線路板31在一示例性實施方式中具有由聚醯亞胺構成的50μm厚的基材。該基材33的兩側分別是一層大約18μm厚的銅層35。該銅層例如與基材33粘接或者與基材33直接接觸地連接。為了保護該銅層35在其外面塗有一層保護漆。在釺焊點的區域內所述兩個銅層通過經過基材33延伸的觸點接通相互連接。
對於向高頻天線的失諧電路的扼流圈(直流饋電)的導電引線，也可以採用柔性的印刷線路板，但是與連接HF天線功能的電連接段是分離開的。圖4表示一個示範性的簡圖。通過一電絕緣地敷設在一梯度線圈單元的高頻屏蔽元件15C上的印製導線41進行直流饋電。一柔性的印刷線路板43焊接在該導線41上以及又以一個大約5mm的彎曲半徑彎曲到一個向下大約10mm的天線棒19C上。在那裡該印刷線路板43與所述失諧電路的一根導線在大約4mm的寬度上釺焊。為了保護一個應用在所述失諧電路中的扼流圈45，該扼流圈45部分地嵌入到天線棒19C中並粘接在其中。所述扼流圈45與所述柔性的印刷線路板43導電連接。
在圖3和4中表示的電連接即便在高振動幅度和長時間承受負荷時也能避免釺焊連接被破壞。按圖4所示安裝的電氣構件也不會由于振動被損壞。即便在長期承受高達幾千赫茲的頻率的交變負荷的情況下也是如此。通過將柔性印刷線路板釺焊在一個盲孔或縱縫中可以小的空間實現大的彎曲半徑，而大的彎曲半徑可以忍受機械負荷。
權利要求
1.一種帶有一集成組合的梯度及高頻線圈單元(9)的磁共振設備(1)，其中，該梯度及高頻線圈單元(9)具有至少一個帶有一導線(29)的天線棒(19，19B，19C)和一梯度線圈單元(11，13)，其中，在該導線(29)和一個在所述梯度線圈單元(11)的一相鄰區域上設置的導電接觸區域之間存在至少一個電連接段，其特徵為該電連接段具有一柔性的印刷線路板(31，43)，該柔性的印刷線路板既與所述導線(29)也與所述接觸區域導電連接。
2.按照權利要求1所述的磁共振設備(1)，其特徵為所述導線(29)是一個天線電路的一部分。
3.按照權利要求1或2所述的磁共振設備(1)，其特徵為所述接觸區域是一個至少局部地圍繞所述梯度線圈的高頻屏蔽件(15B、15C)的一個區域。
4.按照權利要求1所述的磁共振設備(1)，其特徵為所述導線是一個失諧電路的一部分。
5.按照權利要求4所述的磁共振設備(1)，其特徵為所述接觸區域是所述失諧電路的一饋電導線(25)的一個區段。
6.按照權利要求1至5中任一項所述的磁共振設備(1)，其特徵為所述柔性的印刷線路板(31，34)具有一個幾毫米的寬度。
7.按照權利要求1至6中任一項所述的磁共振設備(1)，其特徵為所述柔性的印刷線路板(31，34)具有一個大約5mm的曲率半徑。
8.按照權利要求1至7中任一項所述的磁共振設備(1)，其特徵為所述柔性的印刷線路板(31，34)由聚醯亞胺製成。
9.按照權利要求1至8中任一項所述的磁共振設備(1)，其特徵為所述失諧電路的一構件、尤其是一扼流圈(45)至少部分地埋入到所述天線棒(19C)的一天線導線板中並尤其與該天線導線板粘接在一起。
10.按照權利要求1至9中任一項所述的磁共振設備(1)，其特徵為並列地設置多個這樣的電連接段。
11.一種集成組合的梯度及高頻線圈單元(9)，它具有至少一個帶有一導線(29)的天線棒(19，19B，19C)和一梯度線圈單元(11，13)，其中，在該導線(29)和一在所述梯度線圈單元(11)的一相鄰區域上設置的導電接觸區域之間存在至少一個電連接段，其特徵為所述電連接段具有一柔性的線路板(31，43)，該柔性的線路板既與所述導線(29)也與所述接觸區域導電連接。
12.按照權利要求11所述的梯度及高頻線圈單元(9)，其特徵為所述導線(29)是一個天線電路的一部分。
13.按照權利要求11或12所述的梯度及高頻線圈單元(9)，其特徵為所述接觸區域是一個至少局部地圍繞所述梯度線圈(11)的高頻屏蔽件(15B)的一個區域。
14.按照權利要求11至13中任一項所述的梯度及高頻線圈單元(9)，其特徵為所述導線(29)是一個失諧電路的一部分。
15.按照權利要求14所述的梯度及高頻線圈單元(9)，其特徵為所述接觸區域是所述失諧電路的一饋電導線(25)的一個區域。
16.按照權利要求11至15中任一項所述的梯度及高頻線圈單元(9)，其特徵為所述柔性的線路板(31，34)具有一個幾毫米的寬度。
17.按照權利要求11至16中任一項所述的梯度及高頻線圈單元(9)，其特徵為所述柔性的線路板(31，34)具有一個大約5mm的曲率半徑。
18.按照權利要求11至17中任一項所述的梯度及高頻線圈單元(9)，其特徵為所述柔性的線路板(31，34)由聚醯亞胺製成。
19.按照權利要求11至18中任一項所述的梯度及高頻線圈單元(9)，其特徵為所述失諧電路的一扼流圈(45)至少部分地埋入到所述天線棒(19C)的一天線導線板中並尤其與該天線導線板粘接在一起。
20.按照權利要求11至19中任一項所述的梯度及高頻線圈單元(9)，其特徵為並列地設置多個這樣的電連接段。
全文摘要
本發明涉及一種帶有一集成組合的梯度及高頻線圈單元(9)的磁共振設備(1)，其中，所述梯度及高頻線圈單元(9)具有至少一個帶有一個導線(29)的天線棒(19，19B，19C)和一個梯度線圈單元(11，13)，其中，在所述導線(29)與一個在所述梯度線圈單元(11)的一個相鄰區域上設置的導電接觸區域之間存在至少一個電連接段，其中，所述電連接段具有一柔性的印刷線路板(31，43)，該柔性的印刷線路板不僅與所述導線(29)導電連接，而且也與所述接觸區域導電連接。這樣一種與天線棒(19，19B，19C)的導電連接對強烈振動不敏感。
文檔編號G01R33/385GK1811484SQ20061000517
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月13日 優先權日2005年1月26日
發明者于爾根·尼斯特勒, 沃爾夫岡·倫茲 申請人:西門子公司