CN110412492B - 用于磁共振设备的梯度线圈单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种梯度线圈单元，所述梯度线圈单元包含布置在具有第一半径的第一圆柱体的表面上的第一导体结构、布置在具有第二半径的第二圆柱体的表面上的第二导体结构以及布置在具有第三半径的第三圆柱体的表面上的第三导体结构，其中第一半径小于第二半径并且第二半径小于第三半径。

Description

用于磁共振设备的梯度线圈单元

技术领域

本发明涉及一种包含第一导体结构、第二导体结构、第三导体结构的梯度线圈单元和一种磁共振设备。

背景技术

在磁共振设备中，通常借助主磁体使患者容纳区域中的检查对象、特别是患者的待检查的身体暴露于相对高的主磁场，例如1.5、3或者7特斯拉。附加地，借助梯度线圈单元发射梯度脉冲。然后经由高频天线单元借助合适的天线装置发射高频的高频脉冲(HF-脉冲)，特别是激励脉冲，这导致，通过该HF脉冲共振激励的特定原子的核自旋相对于主磁场的磁场线倾斜限定的翻转角。在核自旋弛豫时发射高频信号，即所谓的磁共振信号，然后借助合适的高频天线接收并且进一步处理该信号。根据由此获得的原始数据最终可以重建所期望的图像数据。

梯度线圈单元通常被设计为用于在至少一个空间方向上产生磁场梯度。在此，利用电流控制梯度线圈单元，该电流的幅值达到几百安培并且要承受上升和下降速率为几百kA/s的频率且快速的电流方向变化。由于梯度线圈单元定位在磁共振设备的主磁体内部，从而形成了作用于梯度线圈单元的大的力。转矩与该力相关联，该转矩可能导致梯度线圈单元的运动和/或弯曲。这可能在梯度线圈单元运行时导致振动。

更强的磁场梯度和/或上升和下降速率通常可以实现原始数据的更快记录和/或实现图像数据的更高分辨率。特别是在对检查对象的头部进行检查时，特别是在进行扩散加权地记录时和/或在使用主磁场大于3特斯拉的磁共振设备时，期望具有高达1000T/s/m(在特殊情况下高达2000T/s/m)上升和下降速率的、高达250mT/m的特别强的磁场梯度。除了增长的梯度线圈单元的振动之外，梯度线圈的这种规格还受到与检查对象的相互作用的限制。因此，例如在使用集成到磁共振设备中的主梯度线圈单元的情况下，在具有100T/s/m上升率的20mT/m以上的磁场梯度中会出现检查对象的末梢神经刺激。已知的是，由梯度线圈单元包围的检查区域和/或梯度线圈单元的径向直径越小，就可以越有效地实现更高的磁场梯度和/或上升和下降速率。

特别是针对头部检查，已知一种梯度线圈单元，其在需要时可以定位在患者容纳区域内部。对此的示例在DE19829298C2、DE10151668B4和DE102005033955A1中公开。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种低振动的梯度线圈单元，其用于产生具有在检查对象躯干中的减少的末梢神经刺激并且具有在患者容纳区域外部的减少的电磁相互作用的磁场梯度。该技术问题通过本发明的特征来解决。在本发明中描述了有利的设计方案。

本发明涉及一种梯度线圈单元，该梯度线圈单元包含布置在具有第一半径的第一圆柱体的表面上的第一导体结构、布置在具有第二半径的第二圆柱体的表面上的第二导体结构以及布置在具有第三半径的第三圆柱体的表面上的第三导体结构，其中第一半径小于第二半径并且第二半径小于第三半径。

导体结构通常包含电气导体。电气导体的几何布置可以被称为导体结构。布置在圆柱体上的导体结构通常被设计为鞍形。在此，圆柱体的半径通常确定导体结构在径向方向上的曲率。因此，根据本发明的梯度线圈单元被设计为三层，其中第一导体结构、第二导体结构和第三导体结构分别鞍形地布置在不同的层上。梯度线圈单元还可以包含布置在具有第四半径的第四圆柱体表面上的第四导体结构，其中第四半径小于第一半径或者大于第三半径。第一导体结构和第二导体结构通常电气导通地彼此连接。第二导体结构和第三导体结构通常电气导通地彼此连接。

第一半径通常小于27cm、优选地小于25cm、特别优选地小于23cm。第一半径通常大于16cm、优选地大于19cm、特别优选地大于22cm。第二半径通常小于34cm、优选地小于32cm、特别优选地小于30cm。第二半径通常大于25cm、优选地大于27cm、特别优选地大于29cm。第三半径通常小于45cm、优选地小于40cm、特别优选地小于35cm。第三半径通常大于28cm、优选地大于30cm、特别优选地大于32cm。第三半径通常比第二半径大至少3cm、优选地至少5cm、特别优选地至少7cm。

根据本发明的梯度线圈单元的优点在于，三层的设计方案可以同时实现对在产生磁场梯度时起作用的转矩以及对形成的漏磁场进行良好地补偿。

由根据本发明的梯度线圈单元包含的第一导体结构、第二导体结构和第三导体结构通常被设计为用于产生在空间方向上的磁场梯度。梯度线圈单元可以包含用于产生在附加的空间方向上的磁场梯度的附加的导体结构。优选地，梯度线圈单元包含用于产生在一个附加的空间方向上的磁场梯度的三个附加的导体结构。梯度线圈单元可以包含用于产生在另外的空间方向上的磁场梯度的至少两个的另外的附加的导体结构。

梯度线圈单元的实施方式规定，第三导体结构至少部分地在径向上围绕第二导体结构，并且第二导体结构至少部分地在径向上围绕第一导体结构。梯度线圈单元的至少一部分区域通常被设计为空心圆柱形。在该部分区域中，优选地将第一导体结构、第二导体结构和第三导体结构分别鞍形地布置在不同的层上。第一半径、第二半径和第三半径通常说明了第一导体结构、第二导体结构和第三导体结构到由部分区域描述的空心圆柱体的中心轴线的距离。布置在梯度线圈单元的该部分区域中的第一导体结构、第二导体结构和第三导体结构的部分通常被同心地布置。

该实施方式的优点在于，梯度线圈单元可以特别紧凑地并且以小的径向延展来制造。这可以实现使梯度线圈单元节省空间地集成在磁共振设备的壳体内部和/或可以实现可灵活使用的具有大的内半径和/或小的外半径的梯度线圈单元。大的内半径可以实现使检查对象舒适地定位在检查区域中和/或可以实现使高频天线单元附加地集成和/或定位在由梯度线圈单元围绕的检查区域中。由此，一方面可以在特别短的时间内、即例如在0.2ms内产生高达200mT/m、优选地高达250mT/m的特别高的磁场梯度。另一方面，由于高频天线单元定位在梯度线圈单元内部，可以在检查区域中产生具有特别均匀的空间分布的高频脉冲。这两者对所形成的图像数据的质量产生正面影响和/或缩短了记录原始数据的持续时间。

定位在由梯度线圈单元围绕的检查区域中的高频天线单元通常包含至少两个高频天线，这些高频天线具有用于优选单独地控制至少两个高频天线的至少两个信道。

梯度线圈单元的实施方式规定，第一导体结构在纵向方向上比第二导体结构和第三导体结构短。

梯度线圈单元通常被设计为空心圆柱形，并且在纵向方向上的最大或者最小延展的位置处的、垂直于纵向轴线的平面上的梯度线圈单元的横截面可以被称为梯度线圈单元的纵向端部。根据该实施方式，内部的第一导体结构具有比第二导体结构和第三导体结构更短的长度，其中第三导体结构通常至少部分地在径向上围绕第二导体结构并且第二导体结构至少部分地在径向上围绕第一导体结构。优选地，第一导体结构、第二导体结构以及第三导体结构齐平地布置在梯度线圈单元的第一纵向端部，第一导体结构、第二导体结构以及第三导体结构特别是在第一纵向端部处终止。第一导体结构优选地在与第一纵向端部相对的第二纵向端部处终止，而第二导体结构和/或第三导体结构被设计为，使得该第二导体结构和/或第三导体结构延伸到第三纵向端部。

因此，根据该实施方式的梯度线圈单元可以是不对称的。检查区域通常是由梯度线圈单元包围的区域，只要检查对象至少部分地定位在检查区域内部，在该检查区域内部就可以记录检查对象的原始数据。在该实施方式中描述的梯度线圈单元可以实现，将患者的头部作为检查对象特别良好地定位在检查区域内部。通常，头部的下端连接颈部和肩部区域，其中特别地，肩部区域具有比头部和颈部更大的径向周长。优选地，梯度线圈单元的尺寸确定为，使得第一半径大于平均头部的半径，但是小于平均肩部区域的横向延展的一半。而第二半径和/或第三半径优选地大于平均肩部区域的横向延展的一半。

由第一导体结构包围的区域被优选地称为检查区域。梯度线圈单元被优选地设计为，使得检查对象的头部可以定位在检查区域内部的中心，而检查对象的肩部区域可以定位在检查区域外部并且同时被第二导体结构和/或第三导体结构包围。优选地，选择第一半径，使得可以将高频天线单元定位在第一导体结构的内表面与检查对象的头部之间。

该实施方式的优点在于，可以将检查对象的头部方便地定位在检查区域的中心内部，并且第一导体结构的半径较小，通常小于26cm。由此，梯度线圈单元可以特别有效地并且以特别大的磁场梯度和上升和下降速率、例如200mT/m和2000T/s/m运行。可由梯度线圈单元产生的最大磁场梯度通常为至少150mT/m、优选至少200mT/m。可由梯度线圈单元产生的最大上升和/或下降速率通常为至少800T/s/m、优选地至少1000T/s/m、特别优选地至少1500T/m/s。此外，还可以减小磁场梯度对检查对象的躯干的影响，从而仍然可以遵守针对末梢神经刺激的边界值。

梯度线圈单元的实施方式规定，第一导体结构和第二导体结构被共同地设计为，用于在由第一导体结构包围的检查区域中产生在一个方向上的磁场梯度。

磁场梯度通常是在空间方向上线性增加的磁场。磁场梯度通常暂时由在导体结构中的电流产生。电流通常根据MR控制序列的规定通过梯度控制单元在梯度线圈单元中产生，特别是在控制梯度线圈单元和/或磁共振设备时产生。如果磁场梯度在空间方向上线性增加，则该磁场梯度通常被称为是均匀的。如果由此产生的磁场的梯度，特别是该磁场在空间上的导数，是恒定的、特别是在空间上恒定的，则该磁场梯度通常被称为是均匀的。

如果在第一导体结构和/或第二导体结构中施加电流，则第一导体结构和第二导体结构以及第二导体结构依据所述导体结构的布置和/或设计方案优选地确定磁场梯度的设计方案。由于优选较小的第一半径，可以特别有效地产生磁场梯度。第一导体结构和第二导体结构优选地代替通常包含一个导体结构的传统初级线圈。

通常，梯度线圈单元分别彼此对称布置地包含第一导体结构和第二导体结构两次。该导体结构依据其空间上的定位被共同地设计用于产生在x方向上或者在y方向上的磁场梯度。

梯度线圈单元的实施方式规定，第一导体结构和/或第二导体结构被设计为，用于补偿在产生磁场梯度时在梯度线圈单元上形成的转矩。

在梯度线圈单元运行时，第一电流通常在第一导体结构中流动和/或第二电流通常在第二导体结构中流动和/或第三电流通常在第三导体结构中流动。第一导体结构中的第一电流和/或第二导体结构中的第二电流和/或第三导体结构中的第三电流与在第一导体结构和/或第二导体结构和/或第三导体结构的范围中起作用的主磁场的相互作用引起洛伦兹力，该洛伦兹力引起梯度线圈单元上的转矩。这可能导致在梯度线圈单元运行时的振动。

在特别是可分为四个彼此对称象限的、传统的对称导体结构和/或对称梯度线圈单元中，可以至少部分地抵消作用在导体结构的不同位置处的力。这通常导致可忽略的转矩。然而，关于记录检查对象头部的原始数据优化的、对称设计的梯度线圈单元具有许多缺点。因此，为了记录高质量的原始数据，需要将检查对象的待检查的区域、特别是头部定位在梯度线圈单元的中心。基于导体结构在传统的对称梯度线圈单元的纵向方向上所需的尺寸，当对称的梯度线圈单元被设计为用于记录检查对象的头部、颈部和肩部区域时，检查对象的头部通常仅可以定位在梯度线圈单元的中心。这需要检查区域的大的半径，而该大的半径降低了梯度线圈单元的效率。

优选地，第一导体结构在纵向方向上短于第二导体结构和第三导体结构。可以识别梯度线圈单元的空间区域，基于洛伦兹力特别大的转矩作用于这些空间区域。这些区域特别是定位在第一导体结构的面向躯干的纵向端部。如果第一导体结构本身被设计为用于补偿转矩，则需要沿纵向轴线的较长的延展。这只有在半径较大的同时才可以实现将头部定位在梯度线圈单元的中心，而这与效率的降低相关联。

基于第一导体结构中的第一电流的力和/或转矩优选地通过在第二导体结构中的第二电流来减小和/或补偿。这可以实现例如在第一导体结构的背向躯干的纵向端部处没有用于转矩补偿的附加的导体环的第一导体结构。而第二导体结构可以主要布置在第二导体结构的面向躯干的纵向端部处。这可以实现梯度线圈单元在梯度线圈单元的背向躯干方向上的短的延展。第一电流和第二电流和/或第三电流可以彼此不同。第一电流和/或第二电流和/或第三电流可以在时间上错开和/或大小不同。第一电流和/或第二电流和/或第三电流也可以是相等的和/或同时的。

梯度线圈单元的该实施方式可以实现借助第一和第二导体结构有效地产生磁场梯度，其中第一和第二导体结构被设计为用于补偿转矩。特别地，这种梯度线圈单元可以具有特别小的第一半径，并且同时可以实现将检查对象的头部定位在梯度线圈单元的检查区域的中心，由此梯度线圈单元的效率特别高。

梯度线圈单元的实施方式规定，第三导体结构被设计为，用于补偿在借助于第一导体结构和/或第二导体结构产生磁场梯度时形成的漏磁场。优选地对称地设计第三导体结构。第三导体结构也可以被设计为，使得第三导体结构的最大40％、优选地最大30％、特别优选地最大20％布置在梯度线圈单元的背向躯干的一半中。

漏磁场通常是在控制第一导体结构和/或第二导体结构时，即当在第一导体结构和/或第二导体结构中施加电流时，在患者容纳区域和/或检查区域外部形成的磁场。漏磁场通常对成像没有帮助，但可能对成像产生负面影响。漏磁场可以与围绕梯度线圈单元的组件相互作用。例如，在与梯度线圈单元相邻的和/或导电的环境中，例如在向内封闭主磁体的低温恒温器的壁中、在温度护罩中和/或在高频天线单元中，可以产生电流和/或使其发热。已知的是，特别是在梯度线圈单元的径向外部区域中，优选地在向内封闭主磁体的低温恒温器的壁的区域和/或在温度护罩的区域中，漏磁场和/或由漏磁场引起的涡流可能对主磁体的冷却效率和/或由梯度线圈单元产生的磁场梯度的均匀性产生负面影响。特别是根据本发明的梯度线圈单元的第三导体结构可以被设计为，使得第三导体结构中的电流引起漏磁场的减小，特别是形成减小的电磁相互作用。

梯度线圈单元的这种实施方式规定，第一导体结构和第二导体结构被设计为，用于产生磁场梯度并补偿在此形成的转矩。优选地，主要如下地优化第三导体结构，使得补偿特别是由第一导体结构和第二导体结构产生的漏磁场。迄今为止，特别是在可灵活地定位在磁共振设备的患者容纳区域内部的梯度线圈单元的情况下，由于该梯度线圈单元到主磁体的低温恒温器的距离，而忽略漏磁场的补偿。该实施方式可以实现主磁体的低温恒温器的发热的减小，由此实现较低的能量输入和/或需要较少的冷却剂。这对于具有不浸没在超导介质中的超导体的超导主磁体是特别地有利。

梯度线圈单元的实施方式规定，在第二导体结构的伸出区域中，在该伸出区域中第一导体结构在纵向方向上比第二导体结构短，第二导体结构被设计为，用于减小在产生磁场梯度时在梯度线圈单元上形成的转矩。

如果将检查对象的头部定位在梯度线圈单元中，则伸出区域的特征在于，该伸出区域布置在梯度线圈单元的面向躯干的纵向端部处。优选地，第二导体结构主要布置在伸出区域中。优选地，第二导体结构的最大30％、优选最大20％、特别优选最大10％布置在梯度线圈单元的背向躯干的一半中。梯度线圈单元的这种实施方式可以实现，将检查对象的头部特别方便地定位在由第一导体结构包围的检查区域内部，因为可以将检查对象的肩部区域定位在伸出区域内部。伸出区域通常具有比第一半径更大的半径。

梯度线圈单元的实施方式规定，可以将梯度线圈单元灵活地定位在磁共振设备的患者容纳区域内部。梯度线圈单元例如可以布置和/或固定在磁共振设备的患者安置装置上。这种梯度线圈单元通常被设计为用于记录检查对象的至少一部分。在实施检查之前，可以定位梯度线圈单元。

磁共振设备还可以包含主梯度线圈单元，其中在将梯度线圈单元定位在磁共振设备的患者容纳区域内部时，可以使用该梯度线圈单元来代替主梯度线圈单元。由此，可以在检查对象的部分区域(通常是头部)中特别有效地获得特别高的磁场梯度和/或上升和下降速率，其中检查对象的位于该部分区域外部的区域受到磁场梯度和/或末梢神经刺激的影响减小。这特别是在具有大于3特斯拉的主磁场的磁共振设备中和/或在专用的头部检查中是有利的。

梯度线圈单元的实施方式规定，第一导体结构和/或第二导体结构和/或第三导体结构不对称地设计。这种梯度线圈单元可以实现，在良好的转矩补偿和漏磁场减小的同时方便地将头部定位在梯度线圈单元的检查区域的中心。

梯度线圈单元的实施方式规定，第二导体结构螺旋形地围绕中心点布置。第二导体结构也可以被设计为至少部分涡旋形和/或环形和/或圆形的。这种第二导体结构可以实现特别好的转矩补偿。

梯度线圈单元的实施方式规定，第三导体结构分别螺旋形地围绕至少两个中心点。第三导体结构也可以被设计为至少部分涡旋形和/或环形和/或圆形的。这种第三导体结构可以实现特别好的漏磁场减小。

梯度线圈单元的实施方式规定，梯度线圈单元分别包含第一导体结构、第二导体结构和第三导体结构两次，在梯度线圈单元的一半的内部分别布置第一导体结构、第二导体结构和第三导体结构，并且梯度线圈单元是对称的。通常，为了产生磁场梯度需要两个彼此对称的鞍形线圈。两个彼此对称布置的第一导体结构优选地可以实现产生在一个方向上的磁场梯度。两个彼此对称布置的第二导体结构优选地可以实现对在产生磁场梯度时形成的转矩的补偿。两个彼此对称布置的第三导体结构优选地可以实现对在控制第一和第二导体结构时形成的漏磁场的补偿。

此外，本发明还涉及一种磁共振设备，其包含根据本发明的梯度线圈单元、梯度控制单元和主磁体。磁共振设备优选地包含图3中所示的梯度线圈单元，该梯度线圈单元包含至少两个第一导体结构、两个第二导体结构和两个第三导体结构。磁共振设备还可以包含根据上述实施方式中的至少一个所述的梯度线圈单元。根据本发明的梯度线圈单元可以集成到磁共振设备中。根据本发明的梯度线圈单元也可以与磁共振设备分开地安装。根据本发明的梯度线圈单元可以与磁共振设备连接。类似于根据本发明的梯度线圈单元的实施方式来设计根据本发明的磁共振设备的实施方式。磁共振设备可以具有必要和/或有利的其他控制部件。磁共振设备还可以被设计为用于发送控制信号和/或接收和/或处理控制信号。根据本发明的磁共振设备的优点基本上对应于之前详细解释的根据本发明的梯度线圈单元的优点。在此提到的特征、优点或替换的实施方式也可以转用到其他要求保护的主题，反之亦然。

附图说明

根据下面描述的实施例以及参照附图得到本发明的其它优点、特征和细节。附图中：

图1示出了根据本发明的磁共振设备的示意图，

图2示出了用于解释参数的梯度线圈单元的示意图，

图3示出了根据本发明的梯度线圈单元的第一实施方式的示意图，

图4示出了根据本发明的梯度线圈单元的第二实施方式的示意图，

图5示出了第一导体结构的实施方式的示意图，

图6示出了第二导体结构的实施方式的示意图，

图7示出了第三导体结构的实施方式的示意图。

具体实施方式

图1以示意图示出了根据本发明的磁共振设备11。磁共振设备11包含由磁体单元13构成的检测器单元，该检测器单元具有用于产生强且特别是恒定的主磁场18的主磁体17。此外，磁共振设备11具有用于容纳患者15的圆柱形的患者容纳区域14，其中患者容纳区域14在圆周方向上由磁体单元13圆柱形地包围。借助磁共振设备11的患者安置装置16能够将患者15移入患者容纳区域14。为此，患者安置装置16具有可移动地布置在磁共振设备11内部的患者台。

磁体单元13可选地可以具有用于在成像期间进行位置编码的主梯度线圈单元19。借助主梯度控制单元28控制主梯度线圈单元19。通常在缺少根据本发明的梯度线圈单元21时使用主梯度线圈单元19。根据本发明的梯度线圈单元21可以灵活地定位在患者容纳区域14内部。优选地，将梯度线圈单元21布置在患者安置装置16处，使得可以将患者15的身体部分、优选头部定位在梯度线圈单元21内部。由梯度线圈单元21包围的空间被称为检查区域22。借助梯度控制单元33控制梯度线圈单元21。此外，磁体单元13具有高频天线单元20和高频天线控制单元29，高频天线单元20在所示情况下被设计为固定地集成在磁共振设备11中的身体线圈，高频天线控制单元29用于激励在由主磁体17产生的主磁场18中发生的极化。高频天线单元20由高频天线控制单元29控制，并且该高频天线单元将高频的高频脉冲入射到基本上由患者容纳区域14构成的检查空间中。替换地和/或附加地，高频天线单元29可以被设计为，使得可以将高频天线单元29定位在由梯度线圈单元21包围的检查区域22中和/或可以将其布置在梯度线圈单元21处和/或集成在该梯度线圈单元中。

为了控制主磁体17、梯度控制单元28和高频天线控制单元29，磁共振设备11具有控制单元24。控制单元24中央地控制磁共振设备11，例如执行MR控制序列。此外，控制单元24还包含未详细示出的用于重建在磁共振检查期间采集的医学图像数据的重建单元。磁共振设备11具有显示单元25。在显示单元25上、例如在至少一个显示器上为用户显示诸如控制参数的控制信息以及重建的图像数据。此外，磁共振设备11具有输入单元26，借助该输入单元26，用户可以在测量过程期间输入信息和/或控制参数。控制单元24可以包含梯度控制单元28和/或高频天线控制单元29和/或显示单元25和/或输入单元26。

当然，示出的磁共振设备11可以包含磁共振设备11通常具有的其他部件。此外，磁共振设备11的一般工作方式对于本领域技术人员是已知的，因此省去了对其他部件的详细描述。

图2示出了用于解释参数的梯度线圈单元21的示意图。梯度线圈单元通常具有圆柱形的外表面。梯度线圈单元21通常被分成两半。梯度线圈单元21的一半通常包含至少一个第一导体结构41、第二导体结构42和第三导体结构43。梯度线圈单元21通常在两半中的每一个中分别具有至少一个第一导体结构41、第二导体结构42和第三导体结构43。梯度线圈单元21的两半通常彼此对称、优选地彼此轴对称。

优选地，梯度线圈单元21的一半沿着z轴由梯度线圈单元21的两个纵向端部以z_min和z_max界定。梯度线圈单元21的一半在第一方向上由梯度线圈单元21在第一方向上的最大延展确定。梯度线圈单元21的一半在第二方向上由梯度线圈单元21的外侧沿着第二方向与原点的距离确定。第一方向和第二方向通常彼此垂直。如果第一导体结构41和第二导体结构42被设计为用于在x方向产生磁场梯度，则第一方向对应于x方向。如果第一导体结构41和第二导体结构42被设计为用于在y方向产生磁场梯度，则第一方向对应于y方向。

图3示出了根据本发明的梯度线圈单元21的第一实施方式的示意图。图3示出了根据本发明的梯度线圈单元21的第一实施方式的轴向横截面，优选地是通过轴向中心的轴向横截面。在此，梯度线圈单元21被分为初级线圈31和次级线圈32。初级线圈31包含第一导体结构41、41'和第二导体结构42、42'。梯度线圈单元21、特别是初级线圈31优选地包含第一导体结构41、41'两次。在此，优选地关于检查区域22的中心点0点对称地布置两个第一导体结构41、41'。梯度线圈单元21、特别是初级线圈31优选地包含第二导体结构42、42'两次。在此，优选地关于梯度线圈单元21的中心点0点对称地布置两个第二导体结构42、42'。相比于第一导体结构41、41'，第二导体结构42、42'具有到梯度线圈单元21的中心点0的更大的半径。两个第一导体结构41、41'和两个第二导体结构42、42'被共同地设计为用于在检查区域22中产生磁场梯度。在所示的情况下，两个第一导体结构41、41'和两个第二导体结构42、42'被共同地设计为，用于产生在x方向上的磁场梯度。第一导体结构41和第二导体结构42通常分别布置在梯度线圈单元21的一半内部。另外的第一导体结构41'和另外的第二导体结构42'通常布置在梯度线圈单元21的另一半内部。

此外，所示的初级线圈31包含附加的第一导体结构45、45'两次以及包含附加的第二导体结构46、46'两次。通常类似于两个第一导体结构41、41'和两个第二导体结构42、42'来构造两个附加的第一导体结构45、45'和两个附加的第二导体结构46、46'，然而它们相差90°的角度

因此，在所示的情况下，两个附加的第一导体结构45、45'和两个附加的第二导体结构46、46'被共同地设计为，用于产生在y方向上的磁场梯度。因此，所示的初级线圈31被设计为，用于产生在x方向上和在y方向上的磁场梯度。

次级线圈32优选地包含第三导体结构43、43'。梯度线圈单元21、特别是次级线圈32优选地包含第三导体结构43、43'两次。在此，优选地关于梯度线圈单元21的中心点0点对称地布置两个第三导体结构43、43'。次级线圈32、特别是第三导体结构43、43'被设计为用于补偿在借助两个第一导体结构41、41'和两个第二导体结构42、42'产生磁场梯度时形成的漏磁场。次级线圈32优选地具有比初级线圈31更大的半径，特别是关于梯度线圈单元21的中心点0的更大的半径。

此外，所示次级线圈32包含附加的第三导体结构47、47'两次。通常类似于两个第三导体结构43、43'来构造两个附加的第三导体结构47、47'，然而它们相差90°的角度

因此，在所示的情况下，两个附加的第三导体结构47、47'被共同地设计为，用于补偿在借助两个附加的第一导体结构45、45'和两个附加的第二导体结构46、46'产生磁场梯度时形成的漏磁场。因此，附加的第三导体结构47、47'被设计为，用于补偿在产生在y方向上的磁场梯度时形成的漏磁场。因此，所示次级线圈31被设计为，用于补偿在产生在x方向上以及在y方向上的磁场梯度时形成的漏磁场。

梯度线圈单元21优选地包含未详细示出的、由初级线圈31所包含的另外的导体结构，该另外的导体结构被设计为，用于产生在z方向上的磁场梯度。同样地，梯度线圈单元21优选地包含未详细示出的、由次级线圈32所包含的另外的导体结构，该另外的导体结构被设计为，用于补偿在产生在z方向上的磁场梯度时形成的漏磁场。

通常至少部分地同心地和/或相互嵌套地布置所述导体结构41、42、43、45、46、47、41'、42'、43'、45'、46'、47'。在图3中示例性示出了所述导体结构的顺序，特别是所述导体结构到梯度线圈单元21的中心点0的距离，并且还可以不同地设计该导体结构的顺序。特别地，第三导体结构43、43'至少部分地在径向上围绕第二导体结构42、42'，并且第二导体结构42、42'至少部分地在径向上围绕第一导体结构41、41'。通常同心地布置第三导体结构43、43'和第二导体结构42、42'。通常至少部分同心地布置第一导体结构41、41'和第二导体结构42、42'。

图4示出了根据本发明的梯度线圈单元21的第二实施方式的示意图。

图4示出了根据本发明的梯度线圈单元21的第二实施方式的y＝0处的横截面。梯度线圈单元21包含第一导体结构41、41'、第二导体结构42、42'和第三导体结构43、43'，其中第一导体结构41、41'在纵向方向上、也就是平行于z轴的方向上要比第二导体结构42、42'和第三导体结构43、43'短。可以将位于梯度线圈单元21内部的区域称为伸出区域23，该伸出区域在径向上仅由第二导体结构42、42'和/或第三导体结构43、43'围绕，而不由第一导体结构41、41'围绕。伸出区域23优选地不是检查区域22的一部分。在检查区域22内部，磁场梯度通常是特别均匀的。检查区域22通常只是由第一导体结构41、41'围绕的区域的部分区域和/或由梯度线圈单元21包围的区域减去伸出区域23的部分区域。检查区域22通常邻接伸出区域23。

在磁共振检查的范围内，通常在检查区域22内部采集和/或编码磁共振信号。因此，在所示示例中，可以产生患者头部的图像数据。在所示示例中，患者15的肩部定位在检查区域22的外部、特别是在伸出区域23内部。因此，第二导体结构42、42'的包围伸出区域23的部分主要被设计为，用于减小在产生磁场梯度时形成的、梯度线圈单元21上的转矩。然而，第一导体结构41、41'和第二导体结构42、42'根据该实施方式可以被共同地设计为，用于在由第一导体结构41、41'包围的检查区域22中产生磁场梯度。下面将梯度线圈单元21的邻接伸出区域23的纵向端部称为z_min。

图5示出了第一导体结构41的实施方式的示意图。在此，平面地、特别是展开地示出第一导体结构41。纵坐标描述

在梯度线圈单元21内部，第一导体结构41优选地被设计为鞍形，其具有到梯度线圈单元21的中心点0的第一半径。特别地，可以看出，第一导体结构41到纵向端部z_min的距离为梯度线圈单元21长度的至少五分之一、例如大约四分之一，该纵向端部通常对应于伸出区域23。第一导体结构41优选地被设计为至少部分螺旋形和/或圆形和/或涡旋形。在简化示出的实施方式中，第一导体结构41圆形地包围第一中心点51。通常，第一导体结构41类似于所示的第一导体结构，然而螺旋形地延伸。第一导体结构41还可以螺旋形地包围另一个中心点。第一中心点51在z轴上的位置通常定义了梯度线圈单元21的中心点和/或检查区域22的中心点。

图6示出了第二导体结构42的实施方式的示意图。在此，平面地、特别是展开地示出第二导体结构42。在梯度线圈单元21内部，第二导体结构42被优选地设计为鞍形，其具有到梯度线圈单元21的中心点0的第二半径。第二导体结构42通常延伸通过梯度线圈单元21在z方向上的整个延展。第一导体结构41和/或第二导体结构42可以被设计为，用于补偿在产生磁场梯度时在梯度线圈单元21上形成的转矩。通常，第二导体结构42、特别是第二导体结构42位于伸出区域23中的部分被设计为，用于补偿在产生磁场梯度时在梯度线圈单元21上形成的转矩。附加地，第二导体结构42通常被设计为与第一导体结构41一起用于产生磁场梯度。针对两种功能，通常螺旋形地围绕第二中心点52布置第二导体结构42。在简化示出的实施方式中，第二导体结构42圆形地包围第二中心点52。通常，第二导体结构42类似于所示的第二导体结构42，然而螺旋形地延伸。第二中心点52优选地被定位为，相比于梯度线圈单元21的背向伸出区域23的纵向端部，更靠近梯度线圈单元21的使伸出区域23结束的纵向端部。第二中心点52被优选地定位为比第一中心点51更靠近梯度线圈单元21的使伸出区域23结束的纵向端部。第二导体结构被优选地设计为，使得在第二中心点52和使伸出区域23结束的纵向端部之间的区域中的第二导体结构的空间密度比在第二中心点52和与伸出区域23相对的纵向端部之间的区域中的第二导体结构的空间密度大至少30％、优选地至少50％、特别优选地至少70％。

图7示出了第三导体结构43的实施方式的示意图。在此，平面地、特别是展开地示出第三导体结构43。在梯度线圈单元21内部，第三导体结构43被优选地设计为鞍形，其具有到梯度线圈单元21的中心点0的第三半径。第三导体结构43通常延伸通过梯度线圈单元21在z方向上的延展的至少80％、优选地至少90％。第三导体结构43通常被设计为，用于补偿在借助第一导体结构41和/或第二导体结构42产生磁场梯度时形成的漏磁场。在简化示出的实施方式中，第三导体结构43圆形地包围中心点53、54。通常，第三导体结构43如所示的第三导体结构43，然而螺旋形地延伸。在对到z轴上的投影进行观察时，第一中心点51优选地布置在两个中心点53、54之间。

虽然已经通过优选实施例进一步详细说明和描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，并且本领域技术人员可以从中导出其他变形方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种梯度线圈单元，所述梯度线圈单元包含布置在具有第一半径的第一圆柱体的表面上的第一导体结构、布置在具有第二半径的第二圆柱体的表面上的第二导体结构以及布置在具有第三半径的第三圆柱体的表面上的第三导体结构，其中所述第一半径小于所述第二半径并且所述第二半径小于所述第三半径，

其中所述第一导体结构和/或所述第二导体结构和/或所述第三导体结构不对称地设计，

其中所述第一导体结构在纵向方向上比所述第二导体结构和所述第三导体结构短，以及

其中所述第一导体结构和所述第二导体结构被共同地设计为，用于在由所述第一导体结构包围的检查区域中产生在一个方向上的磁场梯度。

2.根据权利要求1所述的梯度线圈单元，其中所述第三导体结构至少部分地在径向上围绕所述第二导体结构，并且所述第二导体结构至少部分地在径向上围绕所述第一导体结构。

3.根据权利要求1所述的梯度线圈单元，其中所述第一导体结构和/或所述第二导体结构被设计为，用于补偿在产生磁场梯度时在所述梯度线圈单元上形成的转矩。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的梯度线圈单元，其中所述第三导体结构被设计为，用于补偿在借助于第一导体结构和/或第二导体结构产生磁场梯度时形成的漏磁场。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的梯度线圈单元，其中在第二导体结构的伸出区域中，在所述伸出区域中所述第一导体结构在纵向方向上比所述第二导体结构短，所述第二导体结构被设计为，用于减小产生磁场梯度时在所述梯度线圈单元上形成的转矩。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的梯度线圈单元，其中所述梯度线圈单元能够灵活地定位在磁共振设备的患者容纳区域内部。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的梯度线圈单元，其中所述第二导体结构螺旋形地围绕中心点布置。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的梯度线圈单元，其中所述第三导体结构分别螺旋形地围绕至少两个中心点。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的梯度线圈单元，其中所述梯度线圈单元分别包含所述第一导体结构、所述第二导体结构和所述第三导体结构两次，在所述梯度线圈单元的一半的内部分别布置第一导体结构、第二导体结构和第三导体结构，并且所述梯度线圈单元是对称的。

10.一种磁共振设备，该磁共振设备包含根据上述权利要求中任一项所述的梯度线圈单元、梯度控制单元和主磁体。

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