CN101120876B - 用于安置在磁共振设备的圆柱形患者容纳腔内的探测单元 - Google Patents

用于安置在磁共振设备的圆柱形患者容纳腔内的探测单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于安置在磁共振设备(21)的圆柱形患者容纳腔(13，23)内的探测单元，其包括具有PET探测器部件(3)的环形PET探测器装置(2)以及在该PET探测器装置(2)内同轴设置的具有长导体(5)的高频线圈装置(14)，其中，所述长导体(5)至少区段性地沿相互间隔距离的探测器部件(3)之间的间隙(9)延伸。

Description

用于安置在磁共振设备的圆柱形患者容纳腔内的探测单元
技术领域
本发明涉及一种用于安置在磁共振设备的圆柱形患者容纳腔内的探测单元，其包括具有PET探测器部件的环形PET探测器装置以及在该PET探测器装置内同轴设置的具有长导体的高频线圈装置。
背景技术
磁共振断层造影(MRT)和正电子放射断层造影(PET)都是用于显示人体内部以及尤其是在PET情况下用于显示生物化学过程的成像方法。目前感兴趣的是，将MRT与PET组合在一台设备中，以便将两种成像模态同时或短时间内相继用于同一个患者。
为此建议，在磁共振设备中的由基本磁场磁铁和梯度线圈组成的磁铁装置内部设置必要时可取出的PET探测器。在其内部通常被高频屏蔽件围绕的PET探测器装置中为了MRT摄像同轴地设置高频线圈装置。
两种成像方法以及进而两种装置分享同一同心区域，这意味着，PET探测器装置和高频线圈装置占用在垂直于磁共振设备纵轴的平面内的同一同心区域，该纵轴通常也被称为Z-轴，其中同心点处于Z＝0。
为此建议，PET探测器装置设置在磁共振设备的磁体的患者容纳腔内，同时将高频线圈装置也装入到该环形PET探测器装置内。但是在此还存在一些问题。首先高频线圈与PET探测器会相互干扰，因为在PET探测器装置内的电流产生可能被高频线圈采集到的并可能导致干扰信号的干扰场。为了避免这种干扰建议，至少在高频线圈装置与PET探测器装置之间设有高频屏蔽件，从而相对地屏蔽掉各自的干扰场。在此整个PET探测器装置也可以按法拉第笼的形式被这样的高频屏蔽件围绕。
另一个问题是，这样的洋葱皮形式的结构极端地缩小了患者容纳腔。这样的话，高频线圈装置的为患者所存留的内直径就非常小，因此可能使患者舒适度降低地承受极大的心理上的影响、例如幽闭恐怖症以及基于大的身体体积的诸多问题。
如果采用这样的高频屏蔽件，则另外加重了上述问题，其原因是，高频线圈装置的导体不能更长地直接设置在高频屏蔽件附近，因为需要一定的磁通返回空间，以便高频磁场的磁力线能封闭。因此高频线圈装置的导体与高频屏蔽件之间应该具有一定的距离，这导致进一步缩窄为患者存留的空间。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种探测单元，借助它可实现更大的患者容纳腔。
为了解决该技术问题，在本文开头所述类型的探测单元中按照本发明所述长导体至少区段性地沿相互间隔距离的探测器部件之间的间隙延伸。
PET探测器装置由多个PET探测器部件构成，该探测器部件例如分别包括由LSO制成的晶体块、光电二极管和相应的电子器件。如果这些单个的探测器部件之间现已存在尤其沿轴向的间隙，则高频线圈装置的长导体可以有利地沿这些间隙延伸，这意味着，其走向是遵循该间隙的走向。因此在要求相同的同心空间区域的情况下实现了PET探测器装置与高频线圈装置最佳的几何组合。另外，这种相互结合的系统的组合结构可以优化制造成本。据此利用按照本发明的探测单元可以顺利地同步或相继地对同一个体积进行摄像，也就是说，借助于同一台设备尤其同时进行MRT和PET检查。
探测器装置通常至少在高频线圈侧设有高频屏蔽件，其有利地防止干扰场可能引起的两个装置相互的影响。如果高频屏蔽件直接设置在PET探测器装置的面朝高频线圈装置的表面上，则所述间隙在按照本发明的长导体布设结构中有利地构成磁通回流空间。该间隙不仅用于几何的优化结构，而且用作磁通回流空间。
所述间隙可以有利地构成沿轴向连续的凹槽，这意味着，存在沿轴向连续延伸的间隙或者所述间隙沿轴向成一排地设置。因此长导体的相应部段在直线的区段上沿所述间隙延伸。
长导体的精确布局、尤其是在多大的半径上延伸特别通过所存在的高频屏蔽件或高频屏蔽件的距离确定。为了有足够的磁通回流空间和高频场具有足够好的质量并进而达到所拍摄图像具有足够好的质量，要求一定的间距以形成磁通回流空间。在此最终还要对两种情况加以区别。
在一种优选的实施方式中，所述长导体至少沿其径向横截面的一部分、优选全部在所述间隙内延伸。在该实施方式中高频线圈装置的长导体几何形状完全集成到PET探测器装置中，也就是说，其中主要的径向尺寸最终由PET探测器装置确定。当一定条件下通过所述间隙形成与高频屏蔽件之间的足够距离时，就实现了这种扩展设计。如上所述，如果高频屏蔽件直接设置在PET探测器装置的高频线圈一侧的表面上，则所述间隙本身最终构成了完整的磁通回流空间。
在另一种实施方式中，可以使长导体在所述间隙之上延伸。在需要与高频屏蔽件之间更大距离的情况下，例如业已证实这种设计是必要的。例如由所述间隙形成的凹槽在用高频屏蔽件遮盖时可能深度不够，因为所述间隙在朝外的区域同时用于安装例如PET探测器部件的电子组件。尽管如此在此总体上获得了一种沿径向更狭长的探测单元，因为基于所述凹槽可能长导体要进一步向外设置，而不超出与高频屏蔽件之间所需要的距离。
相宜地，所述长导体在有关所述间隙的中央延伸。这意味着，长导体与间隙的侧表面的每侧距离相同。因此长导体安置在两侧面之间的中点。如果长导体在所述间隙内延伸，则相对于间隙底部的最小距离等于到间隙的侧边界的距离。因此在间隙的由高频屏蔽件覆盖的表面形成均匀的结构对称的磁通回流空间。
相宜地，至少所述长导体的沿间隙延伸的部段设计为优选具有圆形横截面的金属线。与传统的设计为尤其由铜片制成的扁导体的设计相反，通过长导体的这种金属线形式的设计提供了长导体即便在所述间隙内的相应部段也具有离探测器部件、尤其离覆盖探测器部件的高频屏蔽件尽可能远的距离。该金属线的直径尤其应该至少为4mm。在此这种圆形结构不是强制性的；也可以规定长导体仅在与PET探测器部件相邻的近旁变得更窄。为了达到磁通回流空间具有足够的延伸长度，可以规定，所述金属线与用于将高频线圈装置相对于PET探测器装置屏蔽的高频屏蔽件之间至少间隔其直径的距离，优选间隔其直径的5到10倍的距离。通过该足够的距离达到高频场的高质量并进而达到所生成的图像具有高质量。在此PET探测器装置的相关高频屏蔽件仍然用作高频电流的回流面。
高频线圈装置尤其也可以设计为鸟笼线圈。其中两个其中心由纵轴构成的端环通过轴向延伸的长导体连接。在这样的布设结构中，端环可以沿轴向设置在所述PET探测器装置之前和之后。因此基本上在线圈的外部区域内提供了更大的磁通回流空间。因此端环总体上在PET探测器装置之外延伸，长导体通过该PET探测器装置至少区段式地沿着所述间隙或在所述间隙内延伸。当然也可以设想，将端环在采用沿方位角延伸的间隙情况下按几何特征集成组合到PET探测器装置中。但是还是要考虑较小的磁通回流空间。
通常所采用的PET探测器装置具有大约20至30cm的长度，而例如用作身体线圈的线圈可能具有的长度达50cm。在这种情况下PET探测器设置在中央，两个端环在外部延伸而长导体如已描述的那样延伸通过所述间隙。
在这种端环位于PET探测器装置之前或之后的布设结构中可以有利地将端环和/或所述长导体的不在探测器装置内部延伸的部段设计为尤其由铜片制成的扁导体。利用这种尤其在实际上重要的端环区域内的导体结构产生高质量的高频场。当然可以设想将长导体沿其全长构造成金属线形，从而使制造更简单。但是也可以采用长导体的一种混合结构，即，在与端环邻接的区域构造成扁导体而在所述间隙的区域内构造成金属线。最后，设想这样一种实施方式，即，长导体沿全长设计成金属线式的、尤其是圆形的，同时分段地或锥形地向外实施向更大直径扩展。
另外，沿轴向设置在所述PET探测器装置之前和之后的端环安置在尤其由泡沫材料制成的间隔件上，该间隔件沿径向基本具有所述探测器装置的尺寸并用作磁通回流空间。其中端环相宜地具有也相当于长导体结构的半径，由此获得环形的高频线圈装置。通过间隔件不仅固定端环，同时还提供了磁通回流空间，该磁通回流空间在这些特别是电流流经的区域具有足够的大小。但是磁通回流空间在端环区域内的最小厚度不能明显低于30至40mm，当例如用于高频线圈或PET探测器装置的连接导线同样延伸通过该区域时，对此尤其要注意。
在高频线圈装置所有导体元件均处于同一半径上的这种结构中，在按照本发明的探测单元中端环部分也进一步远离患者，从而一方面获得更大的空间，另一方面可以实现单位吸收率(SAR)的优化(SAR＝SpezifischeAbsorptionsrate)。
为了固定长导体的沿所述间隙延伸的部段可设想多种可能性。由此在本发明的一种实施方式中，可以将所述长导体的沿间隙延伸的部段借助于在该间隙中填充的介电材料固定，尤其是被浇注在其中。因此这些长导体部段成为整个装置的整体组成部分，同时只存在较小的事后移动的危险。
另外当然也可以设想，将至少所述长导体的沿所述间隙延伸的部段借助于一些尤其由聚四氟乙烯制成的固定件固定。在此可以与点式固定方式一样地设想一种穿过的固定方式。整个固定结构可以固定在端环区域内或者例如固定在探测单元的内衬上。
在此按照本发明的探测单元不仅可以是可移动的单元，其仅在需要时装入到磁共振设备中，或者是固定安装在磁共振设备内的探测单元。在为可移动的单元的情况下可以设想既是全身探测单元，也是头部探测单元。与此相关地还要设计探测单元的尺寸。
相宜地，该探测单元可以具有支承管，所述PET探测器装置以及必要时高频线圈装置固定在该支承管的内侧面上。因此支承管向外包围PET探测器装置和高频线圈装置以及在可移动的或为维护目的是可取出的探测单元的情况下例如也可以包括导向装置，借助于该导向装置可以通过与磁共振设备上的导向装置相互作用舒服方便地在患者容纳腔内导引移动探测单元。此外这样的支承管也用于固定位于其中的装置。在这种情况下PET探测器装置直接固定在该支承管上。可以设想多种用于固定高频线圈装置的可能性。该高频线圈装置可以通过相应的固定元件、尤其还借助于间隔件同样固定在支承管上，但是也可以设想在PET探测器装置上固定。另外可以设想将高频线圈装置安装在一内衬上，而该内衬又可能固定在所述支承管上。
在一项有利的扩展设计中，PET探测器装置和/或高频线圈装置的连接电缆可以集成在所述支承管内。其中在该支承管内设有凹槽，通过该凹槽导引相应的电缆敷设。作为替代或补充方式也可以将用于冷却所述PET探测器装置和/或高频线圈装置的冷却系统集成组合在所述支承管内。这样的冷却系统也可以设置在支承管内的空腔或凹槽中。因此该支承管在进一步减小探测单元内直径的意义上用于集成地安置探测单元的元件，从而使这些元件不再需要沿径向的另外空间。
相宜地，所述PET探测器装置在其端侧设有环形的屏蔽元件。这些屏蔽元件尽可能是不透射伽玛射线的并因此起到从PET探测器装置外部屏蔽散射射线的作用。
如上文已描述的那样，该探测单元朝内通过内衬封闭。在这样的内衬上例如也可以固定高频线圈装置。其此外还用于保护部件及优化的光学结构。
此外，本发明还涉及一种磁共振设备，其包括圆柱形基本磁场磁铁和一个或多个在该基本磁场磁铁内部设置的梯度线圈，其中，该磁共振设备包括固定在所述梯度线圈之内的按照本发明的探测单元。因此这样的探测单元构成磁共振设备的一个用于拍摄PET及MRT图像的组成部分。当然在此尤其实现了更大的患者容纳腔。
附图说明
下面借助附图从对具体实施方式的说明中给出本发明的其他优点和详情。附图中：
图1示出按照本发明应用在磁共振设备中的探测单元的四分之一圆周的横截面图；
图2示出沿图1中的线II-II的纵剖面图；
图3示出图1和2中所示的探测单元的高频线圈装置的俯视图；
图4示出按照本发明的磁共振设备。
具体实施方式
图1示出在磁共振设备内在梯度线圈18内部在患者容纳腔19中应用的探测单元1的横截面图，其中为了视图清晰起见仅示出了整个圆周的四分之一。探测单元1包括PET探测器装置2，该探测器装置包括探测器部件3和在探测器部件之间安置的电子器件4。该PET探测器装置2通过高频屏蔽件6相对于在此仅示出长导体5的高频线圈装置屏蔽。PET探测器装置2以及高频线圈装置被一个支承管7围绕，PET探测器装置固定在该支承管上。在该支承管与PET探测器装置2之间还设有高频屏蔽件8。
PET探测器装置2及高频线圈装置的连接电缆和用于冷却PET探测器装置2及高频线圈装置的冷却系统均集成在该支承管7内，这在图中未详细示出。
如同在图1中所看到的那样，PET探测器部件3沿方位角方向彼此间隔一定距离地设置并比电子器件4高，从而形成内凹形式的间隙9。高频线圈装置的长导体5的部段5a在该间隙9内延伸，其具有圆形横截面并设计为金属线形式的。长导体的直径在此实施例中为4mm。长导体5沿方位角方向设置在间隙9的中央，使得其离间隙的侧壁和间隙的底部具有相同的、比其直径大的距离。因为间隙9的表面设有高频屏蔽件6，长导体5也与该高频屏蔽件6之间间隔足够的距离，虽然它并不突出于所述探测器装置2。间隙9起磁通回流空间的作用，高频屏蔽件6起回流面的作用。按照本发明相应地表现为一种出色的几何组合性，从而明显地增大了探测单元的内直径。
金属线形式的长导体部段5a借助于该长导体部段5a浇注于其中的介电材料10保持在其间隙9内的位置上。该介电材料10例如可以是透光的树脂。另外也可以设想，将长导体5的部段5a延伸通过一些固定装置。
探测单元1也可以选择向内用内衬11覆盖。
图2示出探测单元1沿图1中的线II-II的纵剖面图。在中央可以看到探测器装置2的电子器件区域4。间隙9向内延伸。例如铜制的长导体5的设计为圆金属线形式的部段5a在该间隙9内延伸。沿轴向在探测器装置2之前和之后长导体5延长到另一个部段5b，该部段设计为在此用铜片制成的扁导体以及连接在端环13上。带有部段5a和5b的长导体5以及端环13构成高频线圈装置14，其在此按照鸟笼线圈的形式设计。在通过介电材料10将在间隙9内延伸的长导体5部段5a固定时，部段5b及端环13的扁导体安置在由泡沫材料制成的间隔件15上。可以看到高频屏蔽件6侧向一直延续到支承管7处的探测单元1的边缘，使得通过间隔件15在端环13的区域形成足够大的磁通回流空间。
如同同样从图2中所看到的那样，在支承管7中集成组合有用于冷却PET探测器装置2及高频线圈装置14的冷却系统16和PET探测器装置2及高频线圈装置的连接电缆17。
另外，探测器装置2侧向以环状屏蔽元件12为界。该屏蔽元件对于伽马射线尽可能是不可通过的并进而起到对PET探测器3之外的散射射线的屏蔽作用。
探测单元又直接与梯度线圈相连地装入到磁共振设备中。朝患者容纳腔19的方向可选择地设置内衬11。
图3表示探测单元1的内侧面俯视图。可以清楚地看到高频线圈装置14的鸟笼式结构。两个具有相应共振电容器20的端环13通过长导体15连接，该长导体在探测器部件3之间的间隙9内延伸的部段5a设计为金属线形的，而在间隙外在部段5b内为扁导体。
最后，图4表示按照本发明的磁共振设备21。可以看到，在梯度线圈22内固定一个限定患者容纳腔23的探测单元1。

Claims (17)

1.一种用于安置在磁共振设备(21)的圆柱形患者容纳腔(13，23)内的探测单元，其包括具有PET探测器部件(3)的环形PET探测器装置(2)以及在该PET探测器装置(2)内同轴设置的具有长导体(5)的高频线圈装置(14)，其特征在于，所述长导体(5)至少区段性地沿相互间隔的探测器部件(3)之间的间隙(9)延伸。
2.按照权利要求1所述的探测单元，其特征在于，所述长导体(5)至少沿其径向横截面的一部分在所述间隙(9)内延伸。
3.按照权利要求1或2所述的探测单元，其特征在于，所述长导体(5)在所述间隙(9)的中央延伸。
4.按照权利要求1或2所述的探测单元，其特征在于，所述长导体(5)的至少沿所述间隙(9)延伸的部段(5a)设计为优选具有圆形横截面的金属线，该金属线的直径至少为4mm。
5.按照权利要求4所述的探测单元，其特征在于，所述金属线与用于将高频线圈装置(14)相对于PET探测器装置(2)屏蔽的高频屏蔽件(6)之间至少间隔其直径的距离。
6.按照权利要求1或2所述的探测单元，其特征在于，在设计为鸟笼式的具有两个通过所述长导体(5)连接的端环(13)的高频线圈装置(14)中，端环(13)沿轴向设置在所述探测器装置(2)之前和之后。
7.按照权利要求6所述的探测单元，其特征在于，所述端环(13)和/或所述长导体(5)的不在探测器装置(2)内部延伸的部段(5b)设计为扁导体。
8.按照权利要求7所述的探测单元，其特征在于，所述扁导体由铜片制成。
9.按照权利要求6所述的探测单元，其特征在于，所述端环(13)安置在尤其由泡沫材料制成的间隔件(15)上，该间隔件沿径向基本上具有所述探测器装置(2)的尺寸并用作磁通回流空间。
10.按照权利要求1或2所述的探测单元，其特征在于，所述长导体(5)的至少沿间隙(9)延伸的部段(5a)借助于在该间隙(9)中填充的介电材料(10)固定。
11.按照权利要求1或2所述的探测单元，其特征在于，所述长导体(5)的至少沿间隙(9)延伸的部段(5a)借助于一些尤其由聚四氟乙烯制成的固定件固定。
12.按照权利要求1或2所述的探测单元，其特征在于，该探测单元具有支承管(7)，所述PET探测器装置(2)固定在该支承管的内侧面上。
13.按照权利要求12所述的探测单元，其特征在于，所述PET探测器装置(2)和/或高频线圈装置(14)的连接电缆(17)集成在所述支承管(7)内。
14.按照权利要求12所述的探测单元，其特征在于，用于冷却所述PET探测器装置(2)和/或高频线圈装置(14)的冷却系统集成在所述支承管(7)内。
15.按照权利要求1或2所述的探测单元，其特征在于，所述PET探测器装置(2)在其端侧设有环形的屏蔽元件(12)。
16.按照权利要求1或2所述的探测单元，其特征在于，该探测单元(1)朝内通过内衬(11)封闭。
17.一种磁共振设备，其包括圆柱形基本磁场磁铁和一个或多个设置在该基本磁场磁铁内部的梯度线圈(22)，其特征在于，该磁共振设备包括按照上述权利要求1至15中任一项所述的固定在梯度线圈(22)之内的探测单元(1)。
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