CN101254100B - 用于叠加mri图像和pet图像的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备，其具有：定义纵轴线(z)的磁共振断层造影磁体；沿径向设在磁共振断层造影磁体内部的磁共振断层造影梯度线圈(2)；沿径向设在磁共振断层造影梯度线圈(2)内部的磁共振断层造影HF线圈(3)；以及多个绕纵轴线(z)成对相对置的正电子放射断层造影检测单元(5)。多个正电子放射断层造影检测单元(5)沿径向设在磁共振断层造影梯度线圈(2)内部，以及可以沿纵轴线(z)装入到该设备内和可以从该设备中取出。优选地设置一根有许多凹穴(4)的支承管(7)，这些凹穴分别沿纵轴线(z)延伸以用于容纳至少一个正电子放射断层造影检测单元(5)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于叠加MRI图像和PET图像的设备。
背景技术
磁共振断层造影仪(MRI仪)已知主要有三个功能部件，它们表示在图5中为：基本场系统21、梯度系统22和高频系统23(也称为HF系统或身体共振器)。基本场系统21通常是一个磁体以及提供一个强的静态磁场。梯度系统22提供一个约至1kHz的低频范围内的可调磁场，它有沿一个或多个方向线性上升或下降的变化过程。HF系统23在基本上通过所述静态磁场给定的核自旋共振频率(通常42.45MHz)时的高频范围内提供一个振动磁场用于使核自旋偏转，此外它还可以用于接收驰豫的核自旋信号。
在常见的磁共振断层造影仪中，这三个部件围绕着要检查的病人按下面列举的顺序沿径向从里向外布置：高频系统23，梯度系统22和基本场系统21。病人躺在卧榻24上，他沿径向处于高频系统23内部。
除磁共振断层造影(MRI)外，近年来正电子放射断层造影(PET)也越来越广泛地应用于医学诊断。MRI涉及显示身体内部的结构和切面图的成像法，而PET可以实现体内代谢活性的可视化和定量化。
PET利用正电子放射源和正电子湮没的特殊性质，以便定量地确定器官或细胞区的功能。在这里，检查前给予病人相应的放射性药剂，它们以放射性同位素为标志。放射性同位素衰变时发射正电子，它们经短的间隔与一个电子发生相互作用，由此开始所谓的湮没。在这里形成两个γ量子，它们沿相反的方向(错开180°)彼此飞开。γ量子在规定的时间窗内被两个对置的PET检测模件检测(同时测量)，由此确定湮没地点在这两个PET检测模件之间连线上的一个位置。
为了探测，PET检测模件绕病人环状布置以及通常覆盖弓形台架的大部分长度。每个PET检测模件在检测一个γ量子时产生一个事件记录，它给出时间和察觉地点，亦即相应的检测器元件。这些信息通过快速逻辑运算传输和比较。若在最大时间间隔中的两个结果是重合的，则从两个相关PET检测模件之间连线上的一个γ衰变过程出发。PET图像的再现借助断层造影运算法则，亦即所谓的背面投影进行。
基于通过MRI和PET获得的不同的信息，在许多情况下叠加两种方法的图像是值得追求的。
为了在一台仪器内组合MRI和PET成像方法，需要在基本场系统和梯度场系统的内部设置HF系统和PET检测器的一些为获得数据两者所需的单元。一种将HF系统定位在环形布局的PET检测器内部的同心结构，迄今仍存在着许多疑难问题。
首先，HF系统的处于内部的线圈装置的结构降低了环形布局的PET检测器的灵敏度，这就要求在PET图像再现时进行修正。
此外，通过HF系统和环形布局的PET检测器从里到外套叠，显著减小给病人预留的内径。
除此之外，必须大大减小对于HF身体共振器的高质量所需要的在环形布局的PET检测器与HF导体结构之间的距离(场回流空间)。
最后，基于径向的位置状况，根本没有可能屏蔽(例如通过中隔)环形布局的PET检测器以防环形布局的PET检测器外侧的γ射线。
一种解决办法例如可以高度集成或衔接HF系统和PET检测器，由此导致机械结构更高的成本和发生故障时更高的费用。另一种解决办法是基本上取消集成，如在图6中作为参考示例表示的那样，但由此产生比较大的位置需求。附图标记22表示梯度系统22。附图标记23表示有场回流空间的HF系统。附图标记25表示环形布局的PET检测单元。附图标记26表示梯度系统22与PET检测单元的支承管27之间的装配间隙。附图标记28表示HF屏蔽件，以及附图标记29表示内衬或HF系统23的支承管。
发明内容
本发明要解决技术问题是提供一种MRI图像和PET图像叠加设备，它能较少限制病人隧道的内径并尽管如此仍能保证屏蔽和杰出的图像质量。
上述技术问题通过一种叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备得以解决。
按照本发明，一种叠加磁共振断层造影和正电子放射断层造影图像的设备，包括一个定义纵轴线的磁共振断层造影磁体；一个沿径向设在磁共振断层造影磁体内部的磁共振断层造影梯度线圈；一个沿径向设在磁共振断层造影梯度线圈内部的磁共振断层造影HF线圈；以及多个绕纵轴线成对相对置的正电子放射断层造影检测单元。所述多个正电子放射断层造影检测单元沿径向安排在磁共振断层造影梯度线圈内部，以及可以沿纵轴线装入该设备内和可以从该设备中取出。由此显著简化设备的维护，因为PET检测单元可以沿纵轴线方便地取出。
此外优选地还设一根有许多凹穴的支承管，这些凹穴分别沿纵轴线延伸以用于容纳至少一个正电子放射断层造影检测单元。
按照本发明的设备具有下列优点：
(a)正电子放射断层造影检测单元包括电子设备在内布置为，可以逐个和无需费事拆卸沿径向设在外部的结构地沿纵轴线取出它们。
(b)在同心地布局并与此同时与磁共振断层造影HF线圈和正电子放射断层造影检测单元分开的情况下只需要最小的位置。
(c)正电子放射断层造影检测单元优选地处于自己的支承管内，从而可以通过沿z方向拉出进行单个检测器的更换。
(d)由于在PET晶体区域内薄的管壁，使γ射线被处于PET环内部的结构的衰减降到最低程度。
(e)借助支承管可以方便地冷却正电子放射断层造影检测单元。可以采用“简单的”水冷或气冷，因为这样的冷却处于HF发射天线外部，在这种情况下避免MRI图像内的褶皱伪影。
(f)采用支承管可以实现高的刚度，由此减少机械变形以及梯度线圈的噪声传输。
(g)通过多重屏蔽，也就是说，通过HF屏蔽和通过用于正电子放射断层造影检测单元的凹穴内的屏蔽结构，可以使MR信号与PET信号高度“脱耦”。
附图说明
现在参见附图说明本发明优选的实施例。
附图中：
图1表示按本发明第一个实施例的一种用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备；
图2表示按本发明用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备图1所示部分的纵剖视图；
图3表示按本发明第二个实施例的一种用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备；
图4表示按本发明第三个实施例的一种用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备；
图5表示按现有技术的一种已知的用于磁共振断层造影图像显示的设备；以及
图6表示一种用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备的参考示例。
具体实施方式
下面参见附图说明本发明的实施例。
图1表示按本发明第一个实施例的一种用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备，以及图2表示按本发明用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备图1所示部分的纵剖视图。
按本发明，用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备1具有一个磁共振断层造影磁体(未示出)，它定义如图5中表示的纵轴线z。磁共振断层造影磁体构成一个基本场系统，它提供一个强的静态磁场。
此外，设备1具有一个沿径向设在磁共振断层造影磁体内部以及优选地与纵轴线z同轴地布置的磁共振断层造影梯度线圈2。磁共振断层造影梯度线圈2构成一个梯度系统，它提供在低频范围内的一个可调磁场。
除此之外，设备1还有一个沿径向设在磁共振断层造影梯度线圈2内部以及优选地与纵轴线z同轴地布置的磁共振断层造影HF线圈3。磁共振断层造影HF线圈3构成一个HF系统，它在基本上通过静态磁场给定的核自旋共振频率(例如在1T时约42.45MHz，在1.5T时约63.87MHz或在3T时约127.74MHz)时的高频范围内提供一个振动磁场用于使核自旋转向。此外磁共振断层造影HF线圈3还可以用于接收松驰的核自旋信号。
此外，设备1还有多个绕纵轴线z成对相对置的正电子放射断层造影检测单元5。所述多个正电子放射断层造影检测单元5沿径向设在磁共振断层造影梯度线圈2内部以及优选与纵轴线z同轴地布置。
正电子放射断层造影检测单元5分别由一个包括前接的镥-羟基原硅酸盐-晶体阵列和放大器电路的雪崩光电二极管阵列组成，这非常有利于实现正电子放射断层造影检测单元5结构紧凑的设计。但本发明不仅限于使用包括前接的镥-羟基原硅酸盐-晶体阵列和放大器电路的雪崩光电二极管阵列。也可以采用其他类型的结构紧凑的正电子放射断层造影检测单元。
附图标记6表示磁共振断层造影梯度线圈2与PET检测单元5的支承管7之间的间隙。附图标记8表示安置在支承管7内侧的HF屏蔽件。附图标记9表示内衬或HF系统3的发射天线的支承管。
按本发明，所述多个正电子放射断层造影检测单元5可以沿纵轴线z装入到设备1内和可以从设备1中取出。支承管7有许多凹穴4(见图2)，它们分别沿纵轴线z延伸用于容纳至少一个正电子放射断层造影检测单元5。
由此在设备1内节省沿径向的空间，其结果是导致在说明书前言中列举的优点。
优选地，在凹穴4的内侧敷设用于屏蔽和导热的金属层。尤其可以在凹穴4内敷设薄的金属层，它用作附加地屏蔽正电子放射断层造影检测单元5以及还可以防止干扰的射线。
图2清楚地表示出所述多个正电子放射断层造影检测单元5如何能沿纵轴线z装入到设备内并能从该设备中取出。优选地，凹穴4同时起正电子放射断层造影检测单元5的电缆输入的作用。按有利的方式，正电子放射断层造影检测单元5可以通过安装在它上面的电缆11从凹穴4中拔出。
图3表示按本发明第二个实施例的一种用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备。
按此第二种实施方式，在两个相邻凹穴4之间设冷却通道10用于承接冷却剂，如水、空气或其他任意的冷却流体。
在优选地用浇铸技术制造的支承管7内加工一些冷却通道10，为的是将正电子放射断层造影检测单元5保持在恒定的工作温度下。若浇铸材料有高的热导率，例如通过添加能良好导热的填充料，如氧化铝、一氮化铝、氮化硼、碳化硅或石英，则达到最佳的冷却效果。
此第二个实施例可采取下列措施修改或进一步发展：在间隙6本身内设冷却元件。例如可以装入冷却垫(例如水冷装置的形式)，为的是保持磁共振断层造影梯度线圈2的热量远离支承管7和正电子放射断层造影检测单元5。
减少噪声、振动和热量从磁共振断层造影梯度线圈2传给支承管7的另一个可能性是将间隙6抽成真空。
图4表示按本发明第三个实施例的一种用于叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备。
在此第三个实施例中，支承管7通过真空铸造法或压注法或组合这两种方法制成。优选地支承管7和磁共振断层造影梯度线圈2一体式成形。由此得到的优点是进一步减少位置需求和/或集成其他冷却层。此外，整个结构刚性更强，其结果是导致降低噪声。
本发明不受所公开的实施例的限制，而是可以在本发明通过权利要求定义的范围内修改和实施等效的实施方式。
Claims (8)
1.一种叠加磁共振断层造影图像和正电子放射断层造影图像的设备，其包括：定义纵轴线(z)的磁共振断层造影磁体；沿径向设在磁共振断层造影磁体内部的磁共振断层造影梯度线圈(2)；沿径向设在磁共振断层造影梯度线圈(2)内部的磁共振断层造影HF线圈(3)；以及多个绕纵轴线(z)成对相对置的正电子放射断层造影检测单元(5)，这些正电子放射断层造影检测单元(5)沿径向设置在所述磁共振断层造影梯度线圈(2)内部；以及所述多个正电子放射断层造影检测单元(5)可以沿纵轴线(z)装入到该设备内和可以从设备中取出，其特征在于，所述设备包括具有多个凹穴(4)的支承管(7)，这些凹穴分别沿纵轴线(z)延伸以用于容纳至少一个正电子放射断层造影检测单元(5)并且这些凹穴起到输入用于连接正电子放射断层造影检测单元(5)的电缆(11)的作用，所述至少一个正电子放射断层造影检测单元(5)可以通过安装在它上面的电缆(11)单独地从相应的凹穴(4)中拔出。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，在两个相邻的凹穴(4)之间设冷却通道(10)以用于承接冷却剂。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述凹穴(4)在其内侧具有金属层。
4.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述支承管(7)与磁共振断层造影梯度线圈(2)之间存在其中设有冷却元件的间隙(6)。
5.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述支承管(7)与磁共振断层造影梯度线圈(2)之间存在抽成真空的间隙(6)。
6.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述支承管(7)通过真空铸造法或压注法或组合这些方法制成。
7.按照权利要求6所述的设备，其特征在于，所述支承管(7)和磁共振断层造影梯度线圈(2)成一体式成形。
8.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述正电子放射断层造影检测单元(5)各有一个包括前接的镥-羟基原硅酸盐-晶体阵列和放大器电路的雪崩光电二极管阵列。
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