本實(shí)用新型涉及磁共振成像（MRI）系統(tǒng)的梯度線圈領(lǐng)域，特別涉及。

背景技術(shù)：

梯度線圈是MRI系統(tǒng)的主要部件之一，主要作用是產(chǎn)生三個(gè)正交方向的梯度磁場對MRI信號進(jìn)行空間定位、相位編碼及頻率編碼，性能指標(biāo)主要包括梯度場強(qiáng)、磁場線性度、有效容積、梯度場切換率和渦流問題，其性能的好壞直接影響到MRI的成像速度和質(zhì)量。

現(xiàn)有平板梯度線圈的制作主要有兩種方式：矩形銅線繞制和銅板切割。平板梯度線圈形狀的不規(guī)則，不宜用矩形銅線繞制。這兩種方式都存在梯度線圈的外接線問題，外接導(dǎo)線需要進(jìn)行焊接，不僅制作復(fù)雜，而且焊接處電阻變大，容易發(fā)熱，影響梯度線圈性能。銅板切割技術(shù)還需考慮最外圈線圈的處理，切割后的線圈影響梯度場的線性度，從而減小了有效容積。平板線圈的制作及外接導(dǎo)線的連接成為難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述背景技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種平板式梯度線圈，解決了現(xiàn)有技術(shù)平板線圈外接導(dǎo)線制作復(fù)雜、影響線圈性能和產(chǎn)熱高的問題，同時(shí)增大了梯度線圈有效容積。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種平板式梯度線圈，由一對上下對稱的子線圈組成，每個(gè)子線圈由內(nèi)至外依次為X線圈、Z線圈、Y線圈和屏蔽線圈，和設(shè)置在X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈周圍的絕緣層。

作為優(yōu)選，所述的X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈均為螺旋分布的變寬銅環(huán)狀結(jié)構(gòu)；所述的絕緣層填充在X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈的自身間隙，以及X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈之間的間隙內(nèi)，使得所述的X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈之間保持固定的相對距離，所述的絕緣層在Z線圈所在的平面設(shè)有供X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈導(dǎo)入和引出的通孔，所述的絕緣層為環(huán)氧樹脂材料。

作為優(yōu)選，所述的X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈均分別延伸出一個(gè)外接導(dǎo)線接頭、一個(gè)梯度放大器接頭和內(nèi)部導(dǎo)線，所述的外接導(dǎo)線接頭和梯度放大器接頭均為扁平銅環(huán)狀結(jié)構(gòu)，均通過內(nèi)部導(dǎo)線與X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈連接；所述的Z線圈設(shè)有為X、Y線圈的內(nèi)部導(dǎo)線放置的中心通孔；所述的X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈通過外接導(dǎo)線接頭連接外部導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)與上下對稱的X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈的電氣連接，所述的X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈通過的梯度放大器接頭與梯度放大器連接。

作為優(yōu)選，所述的X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈，所述的外接導(dǎo)線接頭，所述的梯度放大器接頭，以及所述的內(nèi)部導(dǎo)線均分別為形狀不同的一次成型的整體銅組件；所述的X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈的外接導(dǎo)線接頭和梯度放大器接頭，以及所述的內(nèi)部導(dǎo)線均為金屬3D打印專用的紫銅材料。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本實(shí)用新型通過直接采用3D打印技術(shù)，直接3D打印一次成型整體的導(dǎo)電線圈和其外接導(dǎo)線，避免了線圈與外接導(dǎo)線之間、外接導(dǎo)線與外接導(dǎo)線之間和外接導(dǎo)線與梯度放大器之間接頭的制作過程中制作復(fù)雜、焊點(diǎn)發(fā)熱的問題，節(jié)省了制作時(shí)間，提高了梯度磁場的線性度。

本實(shí)用新型采用3D打印技術(shù)，梯度線圈制作的可重復(fù)性好，性能穩(wěn)定，適用于批量制作，進(jìn)而提高了制作效率。

本實(shí)用新型通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，去掉外接導(dǎo)線層，減小了梯度線圈的厚度，從而增大了豎直開放空間，增大了有效容積。

附圖說明

圖1 為本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 為本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈的局部放大圖。

圖3 為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施方式的X線圈平面展開圖。

圖4 為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施方式的Y線圈平面展開圖。

圖5 為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施方式的Y線圈示意圖。

圖6 為圖5中Ⅰ的局部放大圖。

圖7 為圖5中Ⅱ的局部放大圖。

圖8 為圖5中Ⅲ的局部放大圖。

圖9 為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施方式的Z線圈平面展開圖。

圖10 為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施方式的屏蔽線圈平面展開圖。

圖11 為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施方式的屏蔽線圈示意圖。

圖12 為圖11中Ⅰ的局部放大圖。

圖13 為圖11中Ⅱ的局部放大圖。

圖14 為本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈的子線圈徑向切面剖視圖。

圖15 為圖14中Ⅰ的局部放大圖。

圖16 為圖14中Ⅱ的局部放大圖。

圖17 為圖14中Ⅲ的局部放大圖。

圖中：1、X線圈；2、Y線圈；3、Z線圈；4、屏蔽線圈；5、絕緣層；6、外部導(dǎo)線；7、子線圈；8、開放式磁體；11、X線圈的外接導(dǎo)線接頭；12、X線圈的梯度放大器接頭；13、X線圈的內(nèi)部導(dǎo)線；21、Y線圈的外接導(dǎo)線接頭；22、Y線圈的梯度放大器接頭；23、Y線圈的內(nèi)部導(dǎo)線；31、Z線圈的外接導(dǎo)線接頭；32、Z線圈的梯度放大器接頭；33、Z線圈的內(nèi)部導(dǎo)線；34、Z線圈中心通孔；41、屏蔽線圈的外接導(dǎo)線接頭；42、屏蔽線圈的梯度放大器接頭；43、屏蔽線圈的內(nèi)部導(dǎo)線。

具體實(shí)施方式

為了對本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和優(yōu)點(diǎn)有更加清晰地認(rèn)識，以下參閱附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈，所述的平板式梯度線圈設(shè)置在一個(gè)開放式磁體8內(nèi)，中間為成像區(qū)域（DSV），包括沿開放式磁體中心線上下對稱的一對子線圈7，所述的一對子線圈7通過外部導(dǎo)線6相互連接，所述的子線圈7包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的X線圈1、Z線圈3、Y線圈2和屏蔽線圈4，和設(shè)置在X線圈1、Y線圈2、Z線圈3和屏蔽線圈4周圍的絕緣層5。

如圖2所示，本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈，所述的絕緣層5填充在X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈的自身間隙，以及X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈之間的間隙內(nèi)，使得所述的X線圈1、Y線圈2、Z線圈3和屏蔽線圈4之間保持固定的相對距離，所述的絕緣層5在Z線圈所在的平面設(shè)有供X線圈、Y線圈、Z線圈和屏蔽線圈導(dǎo)入和引出的通孔，所述的絕緣層5為環(huán)氧樹脂材料。

如圖3所示，本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈的X線圈1為螺旋分布的變寬銅環(huán)狀結(jié)構(gòu)，X線圈1自身留有填充絕緣層5的間隙，用于導(dǎo)電線圈之間的絕緣和固定；X線圈1延伸出一個(gè)外接導(dǎo)線接頭11和一個(gè)梯度放大器接頭12；導(dǎo)線13為X線圈的內(nèi)部導(dǎo)線。

如圖4和圖5所示，本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈的Y線圈2為螺旋分布的變寬銅環(huán)狀結(jié)構(gòu)，Y線圈2自身留有填充絕緣層5的間隙，用于導(dǎo)電線圈之間的絕緣和固定；Y線圈2延伸出一個(gè)外接導(dǎo)線接頭21和一個(gè)梯度放大器接頭22；導(dǎo)線23為Y線圈的內(nèi)部導(dǎo)線。

如圖5和圖14所示，Y線圈2的電流由在Z線圈層面的梯度放大器接頭22開始進(jìn)入，由預(yù)留的孔流入X線圈所在層面，經(jīng)過X線圈所在層面的屬于Y線圈2的內(nèi)部導(dǎo)線23，由預(yù)留的孔流入進(jìn)入Z線圈所在層面，再由預(yù)留的孔流入X線圈所在層面，經(jīng)過X線圈所在層面的屬于Y線圈2的內(nèi)部導(dǎo)線23，由預(yù)留的孔流入Y線圈2層面，經(jīng)過Y線圈2后，由預(yù)留的孔流入在Z線圈層面的外接導(dǎo)線接頭21導(dǎo)出。

另外，其他線圈的電流流向類似，在此不再贅述。

如圖9所示，本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈的Z線圈3為螺旋分布的變寬銅環(huán)狀結(jié)構(gòu)，Z線圈3自身留有填充絕緣層5的間隙，用于導(dǎo)電線圈之間的絕緣和固定；Z線圈3延伸出一個(gè)外接導(dǎo)線接頭31和一個(gè)梯度放大器接頭32；導(dǎo)線33為Z線圈的內(nèi)部導(dǎo)線，Z線圈3的中心通孔34為X、Y線圈內(nèi)部導(dǎo)線31、32的預(yù)留空隙。

如圖10和圖11所示，本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈的屏蔽線圈4為螺旋分布的變寬銅環(huán)狀結(jié)構(gòu)，屏蔽線圈4自身留有填充絕緣層5的間隙，用于導(dǎo)電線圈之間的絕緣和固定；屏蔽線圈4延伸出一個(gè)外接導(dǎo)線接頭41和一個(gè)梯度放大器接頭42；導(dǎo)線43為屏蔽線圈的內(nèi)部導(dǎo)線。

如圖3、圖4、圖9和圖10所示，所述的外接導(dǎo)線接頭11、21、31、41和梯度放大器接頭12、22、32、42均為扁平銅環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述的外接導(dǎo)線接頭11、21、31、41和梯度放大器接頭12、22、32、42與X線圈1、Y線圈2、Z線圈3和屏蔽線圈4均通過內(nèi)部導(dǎo)線13、23、33、43連接。所述的X線圈1、Y線圈2、Z線圈3和屏蔽線圈4，所述的外接導(dǎo)線接頭11、21、31、41，所述的梯度放大器接頭12、22、32、42，以及所述的內(nèi)部導(dǎo)線13、23、33、43均分別為形狀不同的一次成型的整體銅組件，所述的X線圈1、Y線圈2、Z線圈3和屏蔽線圈4，所述的外接導(dǎo)線接頭11、21、31、41和梯度放大器接頭12、22、32、42，以及所述的內(nèi)部導(dǎo)線13、23、33、43均為金屬3D打印專用的紫銅材料。

如圖1所示，所述的X線圈1、Y線圈2、Z線圈3和屏蔽線圈4通過外接導(dǎo)線接頭11、21、31、41連接外部導(dǎo)線7，實(shí)現(xiàn)與上下對稱的X線圈1、Y線圈2、Z線圈3和屏蔽線圈4的電氣連接，所述的X線圈1、Y線圈2、Z線圈3和屏蔽線圈4通過的梯度放大器接頭12、22、32、42與梯度放大器連接。

本實(shí)用新型一種平板式梯度線圈的制作方法，包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)X線圈1，X線圈1的外接導(dǎo)線接頭11和梯度放大器接頭12，以及與X線圈1相連的內(nèi)部導(dǎo)線13預(yù)設(shè)模型，如圖3所示的結(jié)構(gòu)作為預(yù)設(shè)模型，存為STL格式文件，輸入3D打印機(jī)，在平板支撐結(jié)構(gòu)上，采用金屬材料3D打印技術(shù)一次成型，所采用的3D打印技術(shù)包括選擇性激光燒結(jié)（SLS）、電子束熔融（EBM）等適用于金屬的3D打印技術(shù)；

再根據(jù)X線圈1的自身間隙預(yù)設(shè)模型，以原平板支撐結(jié)構(gòu)和X線圈1為新的支撐結(jié)構(gòu)，采用環(huán)氧樹脂材料3D打印技術(shù)一次成型絕緣層5，所采用的3D打印技術(shù)包括選擇性激光燒結(jié)（SLS）和立體光固化成型（SLA）等；

步驟二，根據(jù)Y線圈2，Y線圈2的外接導(dǎo)線接頭21和梯度放大器接頭22，以及與Y線圈2相連的內(nèi)部導(dǎo)線23預(yù)設(shè)模型，如圖5所示的結(jié)構(gòu)作為預(yù)設(shè)模型，存為STL格式文件，輸入3D打印機(jī)，在平板支撐結(jié)構(gòu)上，采用金屬材料3D打印一次成型；

再根據(jù)Y線圈2的自身間隙預(yù)設(shè)模型，以原平板支撐結(jié)構(gòu)和Y線圈2為新的支撐結(jié)構(gòu)，采用環(huán)氧樹脂材料3D打印技術(shù)一次成型絕緣層5；

步驟三，根據(jù)Z線圈3，Z線圈3的外接導(dǎo)線接頭31和梯度放大器接頭32，以及與Z線圈3相連的內(nèi)部導(dǎo)線33預(yù)設(shè)模型，如圖9所示的結(jié)構(gòu)作為預(yù)設(shè)模型，存為STL格式文件，輸入3D打印機(jī)，在平板支撐結(jié)構(gòu)上，采用金屬材料3D打印一次成型；

再根據(jù)Z線圈3的自身間隙預(yù)設(shè)模型，以原平板支撐結(jié)構(gòu)和Z線圈3為新的支撐結(jié)構(gòu)，采用環(huán)氧樹脂材料3D打印技術(shù)一次成型絕緣層5；

步驟四，根據(jù)屏蔽線圈4，屏蔽線圈4的外接導(dǎo)線接頭41和梯度放大器接頭42，以及與屏蔽線圈4相連的內(nèi)部導(dǎo)線43預(yù)設(shè)模型，如圖11所示的結(jié)構(gòu)作為預(yù)設(shè)模型，存為STL格式文件，輸入3D打印機(jī)，在平板支撐結(jié)構(gòu)上，采用金屬材料3D打印一次成型；

再根據(jù)屏蔽線圈4的自身間隙預(yù)設(shè)模型，以原平板支撐結(jié)構(gòu)和屏蔽線圈4為新的支撐結(jié)構(gòu)，采用環(huán)氧樹脂材料3D打印技術(shù)一次成型絕緣層5；

步驟五，由上述的步驟將梯度線圈所有組件通過3D打印制作完成后，將所有組件組裝成型為一個(gè)子線圈7，并在X線圈1、Y線圈2、Z線圈3和屏蔽線圈4的之間間隙灌注絕緣材料環(huán)氧樹脂，具體的組裝和灌膠工藝流程，可采用現(xiàn)有的工藝流程，具體不再贅述；

步驟六，類似的流程，制作另一個(gè)子線圈7，具體不再贅述；

步驟七，通過外部導(dǎo)線6將一對子線圈7連接，一對子線圈7安裝在開放式磁體8上，且沿開放式磁體8中心線上下對稱。

以上上述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。