減少mri圖像內偽影的梯度線圈和梯度線圈的製造方法

2023-10-05 19:49:49

專利名稱：減少mri圖像內偽影的梯度線圈和梯度線圈的製造方法
技術領域：
本發明一般涉及磁共振成像(MRI)系統，尤其涉及減少MRI圖像 內偽影的梯度線圍和梯度線閨的製造方法。
背景技術：
磁共振成像(MRI)是一種能夠在不採用X線或其它離子化射線的 情況下形成人體內部圖像的醫療成像模式.MRI採用強大的磁體形成 均勻、靜態的強磁場(即，"主磁場").當人體或部分人體放置到主磁 場內時，與組織液內氫核相關的核自旋變得極化.這意味著與這些自 旋相關的磁力距變得優選沿主磁場方向排列，導致沿該軸線(按貫例為 "z軸")形成小的網狀組織磁化，MRI系統還包括被稱為梯度線圍的 部件，當向它們施加電流時，其產生較小幅度的空間變化磁場.典型 地，梯度線困設計成產生沿z軸對準的磁場分量，而且其幅度沿x、 y 或z軸中的一個隨位置線性變化。梯度線囷的作用是沿單軸形成磁場 強度的小斜坡，伴隨著在核自旋的共振頻率上形成小斜坡，軸相互垂 直的三個梯度線團用於，通過在體內每個位置處形成信號共振頻率而 對MR信號進行"空間編碼".射頻(RF)線圏用於在氫核共振頻率處 或附近形成RF能量脈衝.RF線團用於以受控方式向核自旋系統添加 能量.當核自旋隨後弛豫回其靜止能量狀態時，它們以RF信號形式放 出能量。該信號由MRI系統檢測並利用計算機和已知的重建算法轉換 成圖像.MRI系統內採用的每個梯度線團，或MRI系統內的其它元件，可 由包括導電銅片或板和絕緣層(例如，環氧樹脂)的多個層組成.圖l是 示範性現有技術的梯度線閨層壓疊層.梯度線團疊層100包括銅片或 板102，用作銅102的背襯的層壓層106(例如，玻璃纖維基板)，和絕 緣塗層，如環氧樹脂104.銅片102可蝕刻有圖案或軌跡(例如，"指 紋圖案")。可在梯度線閨IOO的生產或製造期間採用各種工藝，如層 壓或真空壓力浸漬(VPI)。例如，在一個製造工藝中，銅片102直接層 壓到層壓層106上，而後可採用VPI處理使整個板浸透環氣樹脂104. 例如，樹脂104可以注入形成梯度線閨形狀的模具(這期間模具處於真 空環境下)中.在梯度線圏製造期間，可能在銅102和樹脂104之間的界面120 處、銅102和層壓層106之間的界面122處、在樹脂104內，或者是在 層壓層106內形成空隙.例如，在圖1中示出空隙108在樹脂104內， 位於銅102和樹脂104之間的界面處.在梯度線團中空隙形成的原因 有幾種。空隙形成的一個原因是銅102和環氣樹脂104之間或者銅102 和層壓層106之間的不良結合/結合強度.例如，環氧樹脂104通常不 會良好地結合到無機金屬上。空隙形成的另一個原因是用於環氧樹脂 104的真空壓力浸漬的模具中的洩漏，模具中的洩漏可能在VPI環氣樹 脂內形成氣泡。此外，在銅102和層壓層106擠壓期間的不完全覆蓋 是形成空隙的另一個可能的原因.在梯度線閨中形成的任何空隙，例如圖1中所示的空隙108，易於 產生局部放電.在空隙內並在局部放電開始電壓(PDIV)下形成電場， 跨越空隙的電壓差導致小的火花(或局部放電)以橋接空隙.火花或局部 放電導致發射射頻(RF)噪聲脈衝(burst) . MRI系統可檢測RF噪聲 脈沖，這種RF噪聲脈衝將導致由MRI系統生成的MRI圖像中的偽 影。例如，梯度線圍內的局部放電可k-空間內造成稱為"白像素"的 影響，"白像素"在重建的MR圖像中產生偽影，使圖像變得不理想 和難於讀懂。因此，需要一種梯度線團和製造梯度線閨的方法，其減 少空隙的數量並且減少或消除在梯度線圍內形成的空隙內的局部放 電.此外，需要提供一種梯度線圏和製造梯度線團的方法，其改進銅 與絕緣層的結合以及銅與玻璃纖維基板的結合.還有利的是，提供一 種通過平衡跨過空隙的電勢差來消除MRI系統內跨過空隙生成的電 場.發明內容根據一個實施例，用於磁共振成像系統的梯度線團包括至少一個 由具有笫一表面和第二表面的銅片組成的層，施加到銅片笫一表面的 第一半導體層，和施加到笫一半導體層的絕緣層.根據另一實施例，一種磁共振成像系統的梯度線團的製造方法，該方法包括將第一半導 體層施加到銅片的第一表面，將第二半導體層施加到銅片的第二表
面，將玻璃纖維基板層施加到第二半導體層，和將絕緣層施加於笫一 半導體層。根據另一實施例，磁共振成像系統包括至少一個銅表面，施加到 該至少一個銅表面的至少一個半導體層和施加到該至少一個半導體層 的絕緣層.


本發明將從下面結合附圖的詳細描述得到更完全的理解，附圖中圖l是示範性現有技術的梯度線圏層壓疊層.圖2示出根據一實施例的梯度線圍的製造方法.圖3是根據一實施例的梯度線囷層壓疊層的示意性框困.圖4是根據一實施例的包括空隙的梯度線圏層壓疊層的示意性框圖，具體實施方式
圖2示出根據一實施例的梯度線圏製造方法。在方框202，製造過 程開始.在方框204，對銅片或板進行機械加工.在機械加工期間，銅 片可蝕刻成包含圖案或軌跡，例如，"指紋"軌跡.在方框206，可對 銅進行打磨以使銅表面變糙，從而促進附著.在方框208，清洗銅以去 除，例如，油脂和灰塵，在方框210，將第一層半導體材料施加到銅片 或板的第一表面，例如，該半導體可以施加到銅片的頂表面.在可選 擇實施例中，銅的形式可以是實心圃銅導體、中空導體，或導線。在 這類實施例中，可以以塗層或纏繞銅導體的帶的形式施加半導體材 料。在方框212,半導體材料層施加到銅片或板的第二表面.例如，半 導體可以施加到銅片的底表面.所述半導體可以是，例如，導電環氧 黑色(epoxyblack)或者其它半導體材料.或者，導電環氧樹脂、金屬填 充樹脂(例如，金屬填充的聚合樹脂)，或者可採用為不良導體的其它材 料代替該半導體.在一個實施例中，半導體可以層壓到銅片的笫一和 第二表面上.可採用在本領域中通常公知的層壓方法來施加半導體 層.可選擇地，半導體可以通過溶液塗復以纏繞帶的形式，或者以粘 性帶的形式施加.在方框214，將層壓背襯層壓到半導體層上，例如層壓到施加於銅 片底表面的半導體層上.層壓層和半導體層在第一層壓表面處，例如 層壓層的頂表面處結合.層壓層可以是，例如，FR4玻璃纖維基板、 塑料、特氟隆等.在另一實施例中，第三半導體層可以施加(例如層壓) 到第二層壓層表面，例如層壓層的底表面。可採用本領域中通常公知 的層壓方法施加層壓層.圖3是根據一實施例的梯度線圍層壓疊層的示意性框困.在圖3 中，第一半導體層314施加到銅片302的笫一表面316,而笫一半導體 層312施加到銅片302的第二表面318.層壓層306(例如，玻璃纖維基 板)將笫一層壓層表面326層壓到第二半導體層312.笫一和笫二半導 體層312、 314優選為環氧摻雜的或有機的塗層，從而其將良好地結合 到用於密封梯度線圍層壓板300的環氧樹脂上，如下面進一步描述的. 改進的結合將防止空隙的形成.此外，確實在銅表面和半導體之間形 成的任何空隙將包含在半導體層內.在另一實施例中，笫三半導體層(未 示出)可以施加(例如層壓)到第二層壓層表面328.笫三半導體層(未示 出)電耦合到銅302，例如，笫三半導體層可以在端部被纏繞以耦合到 銅。在半導體和層壓層之間或者在層壓層內形成的空隙由半導體密 封。如上所述，在可選擇實施例中，銅導體302可以是實心圓形銅導 體、中空導體、或導線.半導體層可以施加為塗層或者施加為纏繞銅 導體的半導體帶。此外，可採用導電環氧樹脂或金屬填充樹脂代替半導體材料.返回到圖2，在步驟216,絕緣層，例如，環氧樹脂施加到梯度線 團層壓疊層上.在一個實施例中，環氧樹脂可以採用真空壓力浸漬(VPI) 施加.在本領域中通常公知的VPI方法可用於施加環氧樹脂.在可選 擇實施例中，環氧樹脂可以採用樹脂灌注模製、樹脂傳遞模製、真空 輔助樹脂傳遞模製或層壓進行施加.包括環氧樹脂的層壓疊層在圖4 中示出。圖4是根據一實施例的包括空隙的梯度線困層壓疊層的示意性框 圖。如上所述，在施加環氣樹脂404或其它絕緣層(例如通過VPI)前， 半導體層414施加到銅402的笫一表面416,半導體層414位於銅402 和樹脂404之間。如上面參照圖2的討論的，第二半導體層(未示出)
可施加到銅402的笫二表面418。在製造期間(例如在層壓處理期間)在 銅402和半導體414之間形成的任何空隙，例如空隙408,包含在半導 體層414內。半導體414包覆空隙408並起到等電位表面的作用.由於 半導體的較小導電性，半導體414將空隙414保持在同一電位(即，半 導體將使銅402和半導體414之間的任何空隙，例如空隙408周圍的電 勢相等).因此，不會跨過空隙408形成電場，防止了在空隙408內出 現局部放電.通過向銅片的(多個)表面施加半導體層或多個半導體 層，在銅和半導體之間形成的任何空隙將被封閉在等勢體內，這將消 除或減小跨過空隙的電勢差，從而防止局部放電形成.此外，通過向 層壓層(未示出)(例如玻璃纖維基板)的(多個)表面，施加半導體層或多個半導體層，在層壓層和半導體之間形成的任何空隙將被封閉在 等勢體內，這將消除或減小跨過空隙的電勢差，從而防止局部放電的形成.
在其它實施例中，半導體層或多個半導體層可以施加到MRI系統 中使用諸如環氣樹脂的材料絕緣的其它銅表面，以減少或防止局部放 電形成.局部放電的減少或消除將進而減少或防止偽影在MRI圖像中 生成.
本書面說明書採用實例來公開本發明，包括最佳模式，而且使任 何本領域技術人員製造和使用本發明.本發明的專利性範圍由權利要 求書限定，且可包括其它本領域技術人員想到的實例.這些其它實例 如果具有不與權利要求書的文字語言不同的結構元件，或者如果它們 包括與本權利要求書的文字語言無實質區別的等同結構元件，則都落入本權利要求書的範圍內.任何處理或方法步壤的順序和排序可根據 可選擇實例進行改變或重新排序.在不背離本發明的精神的情況下可對本發明進行許多其它改變和修改。這些和其它改變的範圍將從附帶的權利要求書中變得顯而易 見。
部件列表 圖1:100梯度線閨疊層 102銅片/板
104環氧樹脂 106層壓層 108空隙120銅和樹脂之間的界面 122銅和層壓層之間的界面圖2:202開始製造工藝 204機械加工銅 206打磨銅 208清潔銅210施加半導體到銅的笫一表面 212施加半導體到銅的第二表面 214施加層壓層到半導體層 216施加環氧樹脂圖3300梯度線圍層壓板302銅片306層壓層312第二半導體層314第一半導體層316第一表面318第二表面326第一層壓層表面328第二層壓層表面圖4400梯度線閨層壓板402銅404環氧樹脂408空隙414半導體層416第一表面418第二表面
權利要求
1、一種用於磁共振成像系統的梯度線圈(300，400)，該梯度線圈(300，400)包括至少一個由具有第一表面(316，416)和第二表面(318，418)的銅構成的層(302，402)；施加到銅層(302，402)的第一表面(316，416)的第一半導體層(314，414)；和施加到第一半導體層(314，414)的絕緣層(404)。
2、 根據權利要求1所述的梯度線團(300,400)，其中銅(302，402)形成為片、實心圓形導體、中空導體或導線中的一種.
3、 根據權利要求1所述梯度線圍(300,400),還包括 施加到銅(302)的笫二表面(318)的第二半導體層(312).
4、 根據權利要求3所述的梯度線圍(300，400)，還包括 施加到第二半導體層(312)的層壓層(306)。
5、 根據權利要求l所述的梯度線困(300，400)，其中絕緣層(404)是 環氧樹脂，
6、 一種製造用於磁共振成像系統的梯度線團的方法，該方法包括將第 一 半導體層(314,414)施加(210)到銅層(302,402)的笫 一 表面 (316,416);將第二半導體層(312)施加(212)到銅層(302,402)的第二表面 (318,418);將層壓層(306)施加(214)到第二半導體層(312);和 將絕緣層(404)施加(216)到笫一半導體層(314，414).
7、 根據權利要求6所述的方法，其中將第一半導體層(314，414)施 加到銅層(302，402)的第一表面(316，416)包括將第一半導體層(314，414) 層壓到銅層(302，402)的笫一表面(316，416),
8、 根據權利要求6所述的方法，其中將第二半導體層(312)施加到 銅層(302，402)的笫二表面(318,418)包括將第二半導體層(312)層壓到銅 層(302，402)的第二表面(318，418),
9、 根據權利要求6所述的方法，其中將層壓層(306)施加到第二半 導體層(312)包括將層壓層(306)層壓到笫二半導體層(312).
10、根據權利要求6所述的方法，其中將絕緣層(404)施加到第一 半導體層(314，414)包括真空壓力浸漬所述絕緣層(404).
全文摘要
磁共振成像系統的梯度線圈(300)或其它元件包括至少一個由具有第一表面(316，416)和第二表面(318)的銅構成的層(302，402)。第一半導體層(314)施加到銅(302)的第一表面(316)上，並且絕緣層施加到第一半導體層(314)上。在一個實施例中，第二半導體層(312)施加到銅(302)的第二表面(318)上。第一和第二半導體層(314，312)包覆在銅(302)和半導體層(314，312)之間形成的任何空隙，使空隙周圍的電勢相等，從而防止局部放電的形成。
文檔編號G01R33/20GK101158714SQ20071016223
公開日2008年4月9日 申請日期2007年10月8日 優先權日2006年10月4日
發明者D·A·西伯, 尹衛軍 申請人:通用電氣公司