CN101542307A - 混合pet/mr成像系统 - Google Patents

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Abstract

一种混合成像系统包括设置在同一射频隔离空间(16)的磁共振扫描仪(10)和第二模态成像系统(12)。第二模态成像系统包括配置为检测至少高能粒子和高能光子中的一种的辐射探测器(68，70，70’)。在一些实施例中，可以选择性地将可收回的屏幕(92)延伸到磁共振扫描器和第二模态成像系统之间的间隙中。在一些实施例中，将匀场线圈(52)与磁共振扫描器一起设置，并且将所述匀场线圈配置为补偿由于接近第二模态成像系统所产生的磁共振扫描器的静态磁场的扭曲。

Description

混合PET/MR成像系统
本申请涉及医学成像技术，具体涉及组合磁共振(MR)和正电子发射断层摄影(PET)成像系统，并且在下文中具体参考其而描述。接下来，更通常地涉及将MR成像模态与采用激发粒子的模态相组合的成像系统，所述采用激发粒子的模态诸如前述的PET模态、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)模态、透射式计算机断层摄影(CT)模态、放射疗法模态等。
在混合成像系统中，将两个或多个医学成像模态集成到相同的设施或房间，或者甚至集成到相同的台架上。混合成像系统使医务人员能够将各构成模态的优势进行组合以获取关于患者的更为有用的信息。如与通过分开的、独立的成像系统获取这样的图像相比的，混合成像系统也可以使根据各构成模态从空间上和时间上记录图像更为容易。独立的成像系统在各项研究之间具有较长的滞后时间，且各项研究之间难以最低限度地打扰患者。
混合成像系统的优势已经得到商业化实现。例如，从Philips MedicalSystems，Eindhoven，The Netherlands获得的Precedence SPECT/CT系统提供了CT扫描器和用于SPECT成像的伽玛摄像头。后者包括安装在沿该系统的患者端从CT台架偏置的机器臂上的两个辐射探测器头。使用延伸的患者床以允许患者的足够的轴向移动。从而，通过对CT台架或空间分离的伽玛摄像头的有限修改，就可以获得CT和SPECT成像能力这两者。类似地，同样从Philips Medical Systems，Eindhoven，The Netherlands获得的Gemini PET/CT系统提供了PET和CT成像模态两者。
然而，包括磁共振(MR)扫描器和采用高能粒子或光子(诸如SPECT或PET)的第二模态成像系统的混合成像系统的构造却是个挑战。在典型的磁共振成像设施中，磁共振扫描器位于由围绕Faraday笼型射频屏蔽创建的特别设计的射频隔离空间中。该射频隔离空间保护敏感的磁共振检测系统免受外部的射频干扰。此外，该射频(RF)屏蔽有助于减少从MR扫描器的RF发射线圈到扫描器房间外部环境的射频发射。问题在于，用于PET扫描器或探测高能粒子或光子的其他成像系统中的辐射探测器的电子器件典型地产生高水平的射频干扰。相反地，由磁共振扫描器产生的磁场扭曲PET扫描器中使用的光子探测器的响应。因此，当考虑到在相同房间内紧密接近地放置这二者时，在磁共振扫描器和探测高能粒子或光子的成像系统之间存在固有的实际不相容性。
Cho等人的U.S.公开申请No.2006/0052685中，提出了通过将PET扫描器设置在包含磁共振扫描器的射频隔离空间外部来克服这种固有的不相容性。不幸地，这种方法损害了混合MR/PET系统的许多优势。患者必须通过在包含MR扫描器的射频隔离房间的墙壁上的百叶窗型(shutter-type)开口在MR和PET系统之间进行转移。医务人员必须在包含PET扫描器的房间和包含MR扫描器的射频隔离房间中来回移动。Cho等人的系统包括用于在位于分开房间中的MR和PET扫描器之间转移患者的长轨道系统。患者可能会感到这样长距离的转移是不舒适的，并且在这样的长距离转移中患者的移位或其他移动可能在由MR和PET获取的图像中引入空间配准误差。另外，在通过长轨道距离转移磁共振成像中使用的局部线圈的时候也可能出现困难。
所提出的另一种方法是将PET辐射探测器集成到磁共振扫描器的台架中。有人提议通过辐射探测器在磁场的零值点处的明智定位，可以减少PET辐射探测器上的杂散磁场的作用。然而，这种方法并没有解决来自于干扰磁共振探测系统的辐射探测器的射频干扰的问题。此外，集成的PET辐射探测器占用了MR扫描器中的宝贵的膛(bore)空间。
在Hammer的U.S.专利No.4,939,464中公开了该集成方法的一种变形，其仅仅将PET扫描器的闪烁体集成到磁共振扫描器中。辐射探测事件产生的闪烁光由光纤捕捉并传输至PET系统的远程光学探测器。该方法减少了，但是并没有消除，PET组件对MR膛空间的使用，并且额外地引入了由于大范围的光纤光耦合系统中的光学损失而导致的PET系统中的敏感性问题。此外，尽管远程地布置光探测电子器件是有利的，但是一些类型的闪烁晶体显示出仍能够产生实质性射频干扰的自发放射性。
现有的混合方法的一个缺点是这些方法并不利于对现有的磁共振扫描器进行改装。Cho等人的方法需要PET扫描器的房间位于适当地接近磁共振扫描器的射频隔离房间的位置，并且还需要在独立的墙壁上开凿通路并增加复杂的和大体积的轨道系统以对位于分开房间中的PET和MR扫描器进行耦合。将PET辐射探测器集成到MR扫描器膛的方法类似地增加了改装过程的复杂性，并且在一些现有的MR扫描器中可能无法操作。
根据一方面，公开了一种混合成像系统，所述混合成像系统包括磁共振扫描器和与所述磁共振扫描器设置在同一射频隔离空间中的第二模态成像系统。第二模态成像系统包括配置为用于探测高能粒子和高能光子中的至少一种的辐射探测器。
根据另一方面，公开了一种混合成像系统，其包括：磁共振扫描器；与所述磁共振扫描器设置于同一射频隔离空间中的第二模态成像系统；以及与磁共振扫描器和第二模态成像系统中的一种一起设置的匀场线圈，并且所述匀场线圈配置为：(i)补偿由于第二模态成像系统的接近所产生的磁共振扫描器的静态磁场的扭曲，以及(ii)在第二模态成像系统中产生补偿磁场(Bs)。
根据另一方面，公开一种成像系统，其包括：射频隔离空间；磁共振扫描器；以及配置为对磁共振扫描器的静态磁场进行匀场的可切换磁垫片。可切换磁垫片至少具有第一切换设置和第二切换设置，所述第一切换设置以处于第一位置的设置在所述射频隔离空间中的磁场变更铁磁性对象对所述静态磁场进行匀场，所述第二切换设置以处于第二位置的设置在所述射频隔离空间中的磁场变更铁磁性对象对所述静态磁场进行匀场。。
根据另一方面，公开了一种成像系统，其包括：包括了辐射探测器的正电子发射断层摄影(PET)扫描器；以及屏蔽线圈，将所述屏蔽线圈配置为可被电激发而产生用来减少辐射探测器感受到的磁场的补偿磁场。
根据另一方面，公开了一种改装方法，包括：将第二模态成像系统设置在包含磁共振扫描器的射频隔离房间内；以及提供与磁共振扫描器一起设置的、与第二模态成像系统一起设置的、或者在第二模态成像系统和磁共振扫描器之间设置的电屏蔽和磁屏蔽中至少的一种以减少第二模态成像系统和磁共振扫描器之间的相互作用。
一个优势在于通过将磁共振成像能力与PET或其它第二模态成像能力集成到设置在一房间内的单一混合成像系统中而提高工作流程效率。
另一个优势在于允许包含与磁共振扫描器接近的第二模态成像系统而不引入磁共振成像的伴随退化。
另一个优势在于允许包含与磁共振扫描器接近的第二模态成像系统而不引入第二模态成像的伴随退化。
另一优势在于允许有效率并且有实效的对与第二模态成像系统一起封闭于射频隔离房间中的现存磁共振系统进行改装。
另一优势在于允许在PET或其它第二模态成像之前进行磁共振扫描，或者相反，而除了进行小范围平移运动以外不打扰对象。
在阅读和理解以下详细描述的基础上本领域技术人员将会意识到本发明更多的优势。
本发明可以由各组件和组件的布置，以及由各步骤和步骤的排列组成。附图仅仅是用于说明优选实施例而不应将其理解为对本发明的限制。
图1-5示意性地描述了示例性脑成像期间(brain imaging session)的各阶段中的混合成像系统，包括用于连接在脑成像期间的磁共振成像部分中使用的局部头部线圈的两个备选射频电缆布置的示意性描述：
图1示意性地描述了在患者载入过程中的混合成像系统；
图2示意性地描述了患者台被举起到与各构成成像系统对准的混合成像系统，但第二模态成像系统在其较不接近的位置；
图3示意性地描述了第二模态成像系统被移动至其较为接近位置的混合成像系统，并以虚线示出了与混合成像系统的检查区域重叠的患者床的一部分；
图4示意性地描述了患者台被平移进入用于脑成像的磁共振扫描器中的混合成像系统，并以虚线示出了磁共振扫描器的选定的内部组件；以及
图5示意性地描述了患者台被平移进入用于脑成像的第二模态成像系统的混合成像系统，并以虚线示出了第二模态成像系统的选定的内部组件；
图6示意性地描述了基本由铁磁性材料构成的围隔围绕的七个光电倍增管的六边形布置；
图7示意性地描述了基本由铁磁性材料构成的围隔围绕的单个光电倍增管的备选布置；
图8示意性地描述了用于第二模态成像系统的辐射探测器的主动和部分被动的屏蔽布置；
图9示意性地描述了可收回的射频屏幕选择性地延伸进入磁共振扫描器和第二模态成像系统之间的空隙中的另一混合成像系统实施例。
参照图1-5，一种混合成像系统包括磁共振扫描器10、第二模态成像系统12以及患者支撑，所述患者支撑诸如所示出的设置在磁共振扫描器10和第二模态成像系统12之间的患者床14。射频屏蔽基本上围绕射频隔离房间或空间16并定义了所述射频隔离房间或空间16。磁共振扫描器10、第二模态成像系统12以及患者床14设置在所述射频隔离房间中。在一些实施例中，磁共振扫描器10是诸如来自Philips Medical Systems，Eindhoven，The Netherlands的Achieva或Intera磁共振扫描器的商用磁共振扫描器。更通常地，磁共振扫描器10可以基本上为诸如所述的水平圆柱膛磁体扫描器、开放式膛扫描器等的任意类型的扫描器。
构成射频隔离房间16以将磁共振扫描器10的灵敏磁共振接收系统与外部射频干扰基本隔离。定义了射频隔离房间16的射频屏蔽可以采用基本上任意已知的屏蔽布置，且典型地包括围绕物理房间的墙壁、天花板以及地板的房间大小的Faraday笼。射频隔离房间16具有针对磁共振成像设施的典型尺寸，例如具有约为7米×9米的占地面积的房间，尽管较大或较小的房间和/或具有不同占地面积尺寸的房间也是可以考虑的。如在磁共振领域中所已知的，有利地在射频隔离房间中提供射频不可透过的门和窗。
在一些实施例中，第二模态成像系统12为正电子发射断层摄影(PET)扫描器。然而，可以使用其他的第二模态成像系统，诸如用于执行SPECT成像的伽玛摄像头、透射式计算机断层摄影(CT)扫描器等。典型地，将第二模态成像系统12配置为探测高能粒子和高能光子中的至少一种。例如，PET扫描器探测由正电子湮没事件生成的511keV的光子；伽玛摄像头被配置为探测由选定的放射性药物发射的选定的粒子、伽玛射线等；CT扫描器探测所透射的X射线；等等。在一些实施例中，第二模态成像系统12是可以从Philips Medical Systems，Eindhoven，The Netherlands获得的Allegro PET扫描器。也可以预期第二模态成像系统12自身包括两个或更多的构成成像系统。例如，第二模态成像系统12可以是PrecedenceSPECT/CT系统或Gemini PET/CT系统，二者都可从Philips MedicalSystems，Eindhoven，The Netherlands获得。
将患者床14布置在磁共振扫描器10和第二模态成像系统12之间是有利的，这是由于其物理地分离了两个不同的构成成像系统10、12。该物理分离降低了磁共振扫描器10对第二模态成像设备12生成的静态磁场的反作用，也降低了第二模态成像系统12对磁共振扫描器10的铁磁性质量和射频干扰源的反作用。患者床14包括基部20和与基部20耦合的线性可平移患者支撑托床22，所述托床被对齐以选择性地移动进入用于磁共振成像的磁共振扫描器10的检查区域24以及进入用于第二模态成像(例如，PET成像)的第二模态成像系统12的检查区域26。所述线性可平移患者支撑托床22通过安装在基部20或成像系统10、12中的一个上的电机(未示出)而自动移动。可替代的，可以取消电机，而手动地平移托床22。可选地，患者支撑托床22包括配置为便于患者支撑托床的手动平移的至少一个手把或他触觉特征(未示出)。
图1示意性地描述了在患者载入过程中的混合系统的布置。(注意，附图中未示出被载入和被成像的相关患者)。在患者载入过程中，基部20可选地被配置为较低以能够更为容易地将患者载入到患者支撑托床22上。第二模态成像系统12可选地安装在轨道28上以使第二模态成像系统12被平移至图1和2中所示的较不接近的位置，或者至图3-5中所示的较接近的位置。第二模态成像系统12在较接近的位置处相对地更接近磁共振扫描器，而在较不接近的位置处相对地较不接近(或者换言之，相对地较远离于)磁共振扫描器10。在较不接近(即，较远离)位置，在患者床14的末端和第二模态成像系统12之间可选地存在一间隙。在一些实施例中，所述可选间隙足够大以能够使医务人员在患者床14和第二模态成像系统12之间走动以方便访问患者。也可以预期保持第二模态成像系统静止，而将磁共振扫描器安装在轨道上以使两个构成成像系统能够相对移动。
所示出的成像期间是采用局部头部线圈30的脑成像期间，所述线圈可以是仅接收型线圈、或仅发射型线圈、或接收/发射型线圈。更通常地，可以执行对患者的基本上任意解剖学部分的成像，或全身成像期间。在示出的脑成像期间中，局部线圈30用于磁共振接收，且可选地同样用于发射磁共振以激发射频脉冲。对于其他成像期间，可以使用其他局部线圈或线圈阵列，诸如局部手臂线圈、配置为对躯干成像的局部多信道或SENSE线圈阵列，等等。一些成像期间可以不使用任何局部线圈执行，取而代之地，使用安装在磁共振扫描器10中的全身线圈或其他线圈(未示出)。成像期间也可以包括适当的磁对比剂的使用以增强磁共振对比，和/或放射性药剂的使用以为由第二模态成像系统12进行的成像提供放射能，等等。在一些方法中，可以将配置为由磁共振扫描器10和第二模态成像系统12两者成像的基准标记放置于患者上以改善由两种模态获取的图像的获取后的空间配准或使其成为可能。
通过诸如同轴电缆的射频电缆将局部头部线圈26与磁共振扫描器10的磁共振接收系统的其余部分耦合。在图1-5中，示出了作为示例的两个电缆系统。在第一电缆系统中，射频电缆32(如实线所示)在磁共振成像和第二模态成像两者中保持与局部头部线圈30连接。当患者支撑托床22被移动至磁共振扫描器10的检查区域24中以及当患者支撑托床22被移动至第二模态成像系统12的检查区域26中这两者时，射频电缆32被配置为在线性可平移患者支撑托床20的下面通过且具有保持与局部头部线圈30(未示出)耦合或者与和头部线圈30连接的设备端口耦合的第一末端。将张紧器、线轴36或其他拉紧机制可选择地设置在基部20内或基部20附近以将电缆松弛拉紧。
在第二、可替代的电缆系统中，将射频电缆42(用虚线示出)配置为具有自动断开44，所述自动断开响应于患者支撑托床22被移动进入或者移向第二模态成像系统12的检查区域26，而使射频电缆的第一末端从头部线圈30，或者从与头部线圈30(未示出)连接的设备端口断开。将张紧器、线轴46或其他拉紧机制可选地设置在磁共振扫描器10附近且在远离患者支撑14的磁共振扫描器10的膛60的末端以拉紧电缆松弛。
图2示意性地示出了在患者载入之后和在调整患者床14的基部20的高度以将患者支撑托床22举起到与成像系统10、12的检查区域24、26对齐之后的混合系统。
图3示意性地示出了在将第二模态成像系统14移动到较接近的位置的附加操作之后的混合系统。在这一较接近的位置，可以将与基部20耦合的线性可平移患者支撑托床22平移进入检查区域24、26的任一个以进行成像。如由图3中的虚线所示的，在示出的实施例中，当第二模态成像系统12位于较接近位置时，患者床14的一部分48与第二模态成像系统12的检查区域26重合。这一布置便于使患者支撑延伸50或第二模态成像系统12的其他支撑与患者床14机械耦合。在其他的实施例中，并不提供这样的重合，而是在检查区域26的边缘或检查区域26的外侧发生耦合。在一些实施例中，可以预期第二模态成像系统不包括患者梁或其他支撑，以及对于患者床取而代之地以悬臂方式延伸穿过第二模态成像系统的检查区域。
图4示意性地示出了在患者支撑托床22已经移动进入磁共振扫描器10的检查区域24以开始磁共振成像后的混合系统。在图4中，未使用第二模态成像系统12，但是其处于沿轨道28的较接近的位置。另外地或替代地，可以执行磁共振成像而第二模态成像系统12并未被使用并且其处于沿轨道28的较不接近的位置(例如，位于在图1和2中所示的沿轨道的位置)。典型地，第二模态成像系统12的位置影响磁共振扫描器10的静态磁场同质性，这是由于第二模态成像系统通常包括大量的金属或其他铁磁性材料，其能够扭曲静态磁场。可选地，在磁共振扫描器10中提供匀场线圈52以产生补偿磁场以校正由于第二模态成像系统12的存在而产生的静态磁场扭曲。而且，由于第二模态成像系统12和磁共振扫描器10之间的距离对于这两个位置是不同的，因此可以认识到，这一扭曲依赖于第二模态成像系统12是位于较不接近的位置(图1和2)还是位于较接近的位置(图3-5)。在一些实施例中，可以将匀场线圈52配置为可切换的磁垫片，其被配置为具有第一切换设置和第二切换设置，所述第一切换设置以在较接近位置(图3-5)处的第二模态成像系统12对磁共振扫描器10的静态磁场进行匀场，第二切换设置以在较不接近(即，较远离)位置(图1和2)处的第二模态成像系统12对静态磁场进行匀场。例如，电感的、基于重量的、或其他可操作的传感器54可以被包括在轨道28中或者与轨道28一起，以检测第二模态成像系统12何时位于其较接近位置，以及传感器54的输出被用于在两个垫片设置之间切换匀场线圈52。在其他实施例中，可以使用手动垫片开关、可选地触发垫片开关、或其他控制机制来代替基于轨道的传感器54。在一种方法中，匀场线圈52可以包括第一(经由MR梯度线圈)和第二顺序匀场线圈。在其他方法中，可以使用具体配置为对操作的两个阶段进行匀场的匀场线圈52。
继续参照图4，对于磁共振成像，将患者支撑托床22线性平移入磁共振扫描器10的膛60(在图4中边缘由虚线示出)。在示例性实例中，膛60具有扩口的末端，例如有时用于给人以该膛较“开放”的感觉，或用于裁剪磁场的形状，等等。患者通常被定位以用于磁共振成像，使得感兴趣的解剖区域(在即时脑部成像示例中，由头部线圈30的位置示出)位于磁共振扫描器10的检查区域24的中央。注意到，随着患者支撑托床22移动进入磁共振扫描器10，从线轴36中抽出额外长度的射频电缆32。在可替代的射频电缆布置中，随着患者支撑托床移动进入磁共振扫描器10，线轴46回收一定长度的射频电缆42以拉紧电缆松弛。
一旦完成磁共振成像，负荷患者的患者支撑托床22从磁共振扫描器10的检查区域24中移出。
参照图5，如果期望执行第二模态成像，则将患者支撑托床22移动进入第二模态成像系统12的检查区域26。注意这需要射频电缆系统的部分具有一些柔韧性。当使用电缆32的时候，进入第二模态成像系统的移动被适应如下。将电缆32钉扎在患者支撑托床22的末端的钉扎点62(仅在图5中标出)上。随着患者支撑托床22从磁共振扫描器10的检查区域24中移出(假设首先进行磁共振成像)，线轴36拉紧电缆松弛。一旦该钉扎点62移动经过线轴36并向第二模态成像系统12移动，则线轴开始放出电缆的额外长度以适应托床移动。当托床22完全插入到第二模态成像系统12的检查区域26中的时候，线轴36包括足够的电缆长度以适应沿托床长度的电缆的“对折”。注意当使用这种布置的时候，成像的顺序是可逆的，即，可以先进行第二模态成像，随后进行磁共振成像。
继续参照图5，如果另外地，使用替代的电缆布置，则应当首先执行磁共振成像。那么，随着患者支撑托床22从磁共振扫描器10的膛中移出，线轴46放出电缆42的额外长度以适应托床移动。然而，随着患者支撑托床22继续向第二模态成像系统12移动(或被移动)，电缆42延伸到其全部长度。在该点，患者支撑托床22向第二模态成像系统12的进一步移动导致自动断开44，使得电缆42的末端从头部线圈30或从头部线圈附着的端口上断开。患者支撑托床22以及头部线圈30继续移动(或被移动)进入第二模态成像系统12的检查区域26以开始第二模态成像。为了允许首先执行第二模态成像，可以将自动断开44配置为允许自动连接和断开的可对接的连接。
继续参照图5并进一步参照图6，第二模态成像系统12包括围绕第二模态成像系统12的膛69的辐射探测器68的环。图5中为了示意的目的，示出了辐射探测器68的环的一个辐射探测器模块70。图6描述了从检查区域26内部的点观测的辐射探测器模块70的透视图。该辐射探测器模块70包括7个六边形布置的以及观察六边形闪烁体74的光电倍增管72。由磁共振扫描器10产生的静态磁场具有可逆地影响光电倍增管72的操作的电位。在一些实施例中，通过提供针对辐射探测器的磁屏蔽来减少这种影响，例如，通过基本上围绕光电倍增管72布置铁磁性材料的围隔76。围隔76可以是基本上封闭光电倍增管72的铁磁性外壳或壳，或是涂覆光电倍增管72的铁磁性薄膜，等等。另外，围隔76可以减少来自光电倍增管的射频信号干扰，否则所述干扰可能对磁共振扫描器10的敏感的磁共振探测系统产生不利影响。为了增强围隔的射频屏蔽，可以将铜或其他非铁的但具有高导电性的材料的层与铁磁性材料组合使用。围隔76有利地为六边形的形状以能够紧密地包裹辐射探测器68的环中的模块70；然而，也可以使用其他几何形状。如果围隔76另外地基本上围绕闪烁晶体74，则可能由闪烁体中的随机放射性衰变事件产生的射频干扰也基本上被屏蔽于磁共振扫描器10之外。至少闪烁晶体74的辐射探测表面之前的围隔76的部分应当制造得足够薄使得所探测的辐射(例如，PET扫描器中的511keV光子)可以基本上不受阻止地通过。
参照图7，在用于提供辐射探测器的磁屏蔽的另一方法中，改变的模块70′包括由铁磁性材料组成的独立围隔76′单独屏蔽的光电倍增管72。围隔76′可以是基本上封闭每个光电倍增管72的铁磁性外管或管状外壳或壳，或者涂覆每个光电倍增管72的铁磁性薄膜，等等。在图7示出的实施例中，闪烁晶体74是不屏蔽的。
参照图8，同样可以预期主动磁屏蔽。如图8所示，由磁共振扫描器10产生的静态磁场B0可以通过由适当地定位于第二模态成像系统12上的屏蔽线圈78产生的屏蔽磁场BS(在图8中，由用于生成屏蔽磁场BS的中央点示意性地示出)至少部分地抵消。因为光电倍增管处的杂散静态磁场B0很小(在一些混合系统中通常为约15高斯)，屏蔽线圈78可为相对低功率的设备。
继续参照图8，作为另一替代，可以布置不基本上围绕的被动磁屏蔽76″(在图8中以点线示出)以使来自磁共振扫描器10的杂散静态磁场B0在辐射探测器68处重定向到较少干扰辐射探测器68的方向。图8以虚线示出了通过被动磁屏蔽76″重定向的磁通线。被动磁屏蔽76、76′、76″可以为诸如铁、钢等的铁磁性材料，或高导磁合金材料。
在示出的实施例中，辐射探测器使用光电倍增管，所述光电倍增管对于杂散磁场具有相对高的灵敏度。通常，提供一个或多个磁屏蔽机制76、76′、76″、78以在第二模态成像系统12的辐射探测器68、70、70′处将来自磁共振扫描器10的杂散磁场减小到小于几高斯，所需的减少取决于与探测器(特别是光电倍增管)相关的场定向。然而，屏蔽可以可替代地将磁通线偏转到平行于每个光电倍增管的阳极和阴极的轴的流向，这基本上减少了磁场对光电倍增管的操作的影响。在该情况下，可以允许较高的边缘磁场。在其他实施例中，可以使用相对于杂散磁场具有低得多的灵敏度的固态探测器。在这些实施例中，可以省略被动和/或主动磁场屏蔽。
重新参照图5，辐射探测器具有相关的电子器件，诸如与辐射探测器模块一起设置的局部印刷电路板电子器件80、设置在台架内(未示出)或在远处设置的一个或多个中央电子器件单元82，等等。磁共振扫描器10对一个或多个磁共振频率敏感。主磁共振频率通常为质子成像频率。相关的其他磁共振频率可以包括磁共振光谱中所包括的光谱频率、用于磁共振数据的采样和解调中的子频率等等。相关的磁共振频率可以包括，例如，与1H、13C、19F、23Na、31P以及表示磁共振特性的其他核有关的频率。迄今，对通过第二模态成像系统12的电子器件80、82产生的射频干扰的关注已经成为对在与磁共振扫描器10相同的射频隔离房间16中包含该第二模态成像系统12的实质障碍。然而，射频干扰能够被减少或消除而同时仍然保持电子器件80、82在具有磁共振扫描器10的射频隔离房间16中。这可以通过识别来自电子器件的开关方面的最大射频干扰而实现。主要的开关源包括(i)诸如用于操作辐射探测器68的开关式电源；以及(ii)动态存储器和以高频定时(clock)的同步数字处理电子器件。
设置在具有磁共振扫描器10的射频隔离房间16中的电子器件80、82可选地不包括开关式电源。例如，可以使用线性电源，其不以高频切换从而不会产生实质的射频干扰。可替代的，可以将开关式电源定位于RF屏蔽房间16的外部且通过房间16的电子滤波渗透供应功率。
类似的，设置在具有磁共振扫描器10的射频隔离房间16中的电子器件80、82可选地不包括动态存储器、同步定时数字电子器件等等。对于典型的PET、SPECT或CT系统，探测器的数目是巨大的，通常几千或几万，而每个探测器输出必须存储的数据流。因此，典型的PET、SPECT或CT系统包括多于千兆字节的动态存储器。在电子器件80、82中，该存储器有利可选地被由诸如闪存等的非定时静态存储器替代，所述静态存储器不以高频定时因此不产生实质的射频干扰。在相似模态中，经定时的同步数字电子器件处理电路可选地由非同步数字电子处理设备电路取代，或甚至由逻辑处理电路取代。可替代的，可以将电子器件80、82设置进入安静模式，其中，在磁共振成像过程中，可以将用于动态存储器和其他电子器件的时钟关闭，并可以手动地或者在系统控制下使辐射探测器68的电源无效。
另外地或可替代地，电子器件80、82包括减少磁共振扫描器10的射频干扰的其他特征。考虑到主要问题在于磁共振扫描器10的高灵敏度磁共振检测系统，对电子器件80、82进行可选地配置使得所产生的射频干扰与磁共振频率在光谱上相分离。合适的方法是使用具有针对切换电源的定时频率和/或切换频率的电子器件80、82，所述频率不是在一个或多个磁共振频率，并且不具有一个或多个磁共振频率处的谐波。另外地，电子器件80、82可选地包括在磁共振扫描器10的一个或多个磁共振频率处调谐为阻止射频干扰的不经意生成的一个或多个陷波器，所述射频干扰诸如可能从随机热噪声等中产生，甚至在调谐远离磁共振频率的电子器件中。仍然进一步的，集中式电子器件(centralized electronics)82可以包括基本上围绕所述集中式电子器件的射频屏蔽83。可替代地，可以将电子器件定位于射频隔离房间16的外侧。
通过使用一种或多种这样的方法(诸如，省略定时存储器、省略开关电源、使用在所选定的为了避免在一个或多个磁共振频率处产生射频干扰的频率处操作的电子器件、采用合适的陷波器等等)，电子器件80、82能够与磁共振扫描器10一同被包括在相同的射频隔离房间16中。在图1-5的布置中，没有在磁共振扫描器10和第二模态成像系统12之间放置射频屏蔽。
参照图9，描述了用于构造混合成像系统的另一种方法，所述混核成像系统包括在相同的射频隔离房间16中的磁共振扫描器10和第二模态成像系统12。图9的混合系统包括设置在磁共振扫描器10和第二模态成像系统12之间的患者床14。然而，不同于图1-5的混合系统，图9的混合系统并不具有安装在轨道上的第二模态成像系统12。而是，第二模态成像系统12是固定的，并且在患者床14和患者梁50或第二模态成像系统12的其他支撑之间插入桥90以提供通路，使得患者支撑托床22能在基部20和第二模态成像系统12的检查区域26之间移动。在插入桥90的情况下，混合成像系统12基本上按照图1-5的混合成像系统操作以执行第二模态成像。
当移除桥90的时候(如图9所示)，在第二模态成像系统12和患者床14之间存在间隙。当要执行磁共振成像的时候，移除桥90，并且在第二模态成像系统12和患者床14之间的间隙中插入可收回的射频屏幕92。在示出的实施例中，可收回的射频屏幕92以与高射投影仪的可收回屏幕的布置相似的方式围绕安装在天花板上的圆柱形线轴94。在其他可预期的实施例中，可收回的射频屏幕悬挂在天花板轨道或天花板支撑上，可以沿墙壁安装并沿着第二模态成像系统12和患者床14之间的间隙水平地抽出。在其他可预期的实施例中，可收回的射频屏幕可以是风扇型折叠自支撑射频屏幕，其是展开的并且位于第二模态成像系统12和患者床14之间的间隙中。射频屏幕92应该是柔性的，或者在风扇型布置的情况下具有柔性关节，并且可以采用，例如金属丝网、金属丝纤维或植入柔性塑料垫片或其他柔性阵列中的其他分布传导元件构成。可替代的，射频屏幕92可以为诸如铝箔的薄的柔性金属薄片。可收回的射频屏幕也可以被配置为滑动门、双褶门或其他可收回的配置。
也可以将可收回的射频屏幕92或其变形应用于如下实施例中，其中，第二模态成像系统12被安装在轨道28上，或者其中，在第二模态成像系统12在图2所示的较不接近(即，较为远离)的位置处的情况下执行磁共振。如果间隙足够小，则也可以预期省略桥90并在没有桥的情况下使托床22通过间隙(其可能仅仅稍宽于射频屏幕92的宽度)。另外，尽管在示出的实施例中，可收回的射频屏幕92位于第二模态成像系统12和患者床14之间，但是在其他预期的实施例中，间隙存在于患者床和磁共振扫描器之间且可收回的射频屏幕位于磁共振扫描器和患者支撑之间。在其他可预期的实施例中，没有间隙，取而代之地，可收回的射频屏幕具有经过切割的大小以适应患者床。
在一些实施例中，可收回的射频屏幕92包括铁磁性金属丝网、铁磁性光纤、高导磁合金粒子或其他分布式的磁材料，使得射频屏幕可以根据由磁共振扫描器生成的静态磁场提供第二模态成像系统12的磁隔离。在这一情况下，在第二模态成像期间和磁共振成像期间，将屏幕92移动进入位置。
此处公开的混合系统的一个优势是紧凑性。通过在成像系统10、12之间布置患者床14并且执行此处公开的方法以减轻成像系统10、12之间的有害的相互作用，可以容易地构造混合系统以在内部适合用于包括磁共振扫描器的类型的典型射频隔离房间。一些这样的典型射频隔离房间具有约7米×9米的占地面积。在这种布置中，通过小于7米的间隙使第二模态成像系统12与磁共振扫描器10相间隔，更优选地通过小于4米的足够插入患者床14的间隙而进行间隔。
在典型的布置中，线性可平移患者支撑托床22具有沿着线性平移方向的大约2米的长度，从而适应患者。线性可平移托床22的线性平移范围适于小于患者支撑托床沿线性平移方向的长度的五倍，更优选地适于小于患者支撑托床22的长度的四倍。为了最大程度的紧凑性，线性平移的范围可以约为患者支撑托床22的长度的三倍：一个托床长度适应基部20上的患者支撑托床22的患者载入位置；一个托床长度适应患者支撑托床22进入磁共振扫描器膛的移动；以及一个托床长度适应患者托床22进入第二模态成像系统的移动。
本发明参照优选实施例进行描述。其他人在阅读和理解本发明前述的说明书的基础上可以想到修改和变更。本发明旨在被理解为包括落入所附权利要求或其对应形式的范围中的所有这些修改和变更。

Claims (32)

1、一种混合成像系统，其包括：
磁共振扫描器(10)；以及
与所述磁共振扫描器设置在同一射频隔离空间(16)中的第二模态成像系统(12)，所述第二模态成像系统包括配置为探测高能粒子和高能光子中的至少一种的辐射探测器(68，70，70’)
2、如权利要求1所述的混合成像系统，还包括：
磁屏蔽(76，76’，76”，78)，其布置为使得在所述第二模态成像系统(12)的所述辐射探测器(68，70，70’)处来自所述磁共振扫描器(10)的磁场降低到小于导致所述辐射探测器性能退化的磁场量值。
3、如权利要求2所述的混合成像系统，其中，所述第二模态成像系统(12)是正电子发射断层摄影(PET)扫描器，并且所述磁屏蔽(76，76’，76”，78)包括：
基本上围绕所述第二模态成像系统的所述辐射探测器(70，70’)的一个或多个铁磁性材料围隔(76，76’)，每一个围隔至少包括如下部分，其包括足够薄以至于基本上对由所述辐射探测器探测的所述高能粒子或光子透明的铁磁性材料。
4、如权利要求3所述的混合成像系统，其中，所述辐射探测器(70，70’)包括光电倍增管(72)和闪烁体(74)，并且所述围隔(76，76’)包括基本上围绕每一光电倍增管或一组光电倍增管的独立铁磁性围隔。
5、如权利要求2所述的混合成像系统，其中，所述磁屏蔽(76，76’，76”，78)包括：
配置为生成补偿磁场(Bs)的主动屏蔽线圈(78)，所述补偿磁场至少部分地抵消所述辐射探测器(68，70，70’)处的来自所述磁共振扫描器(10)的所述磁场。
6、如权利要求1所述的混合成像系统，还包括：
磁屏蔽(76”)，其布置为将所述辐射探测器(68，70，70’)处的来自所述磁共振扫描器(10)的磁场重定向至与所述辐射探测器较少干扰的方向。
7、如权利要求1所述的混合成像系统，还包括：
用于在较接近位置与较不接近位置之间移动所述第二模态成像系统(12)的轨道(28)，所述较接近位置与较不接近位置到所述磁共振扫描器(10)的距离不同。
8、如权利要求7所述的混合成像系统，其中，所述磁共振扫描器(10)包括：
可切换磁垫片(52)，其配置为对所述磁共振扫描器的静态磁场进行匀场，所述可切换磁垫片具有第一切换设置和第二切换设置，所述第一切换设置以处于所述较接近位置的所述第二模态成像系统(12)对所述静态磁场进行匀场，所述第二切换设置以处于所述较不接近位置的所述第二模态成像系统对所述静态磁场进行匀场。
9、如权利要求1所述的混合成像系统，其中，所述第二模态成像系统(12)包括：
第二模态电子器件(80，82)，其配置为充分降低由所述第二模态电子器件在所述磁共振扫描器的一个或多个磁共振频率处生成的射频干扰。
10、如权利要求9所述的混合成像系统，其中，使所述第二模态电子器件(80，82)定时在为了抑制在所述磁共振扫描器(10)的所述一个或多个磁共振频率处生成射频干扰所选定的频率处。
11、如权利要求9所述的混合成像系统，其中，所述第二模态电子器件(80，82)不包括任何切换电源。
12、如权利要求11所述的混合成像系统，其中，所述第二模态电子器件(80，82)包括一个或多个线性电源。
13、如权利要求9所述的混合成像系统，其中，所述第二模态电子器件(80，82)包括非定时静态存储器并且不包括定时动态存储器。
14、如权利要求9所述的混合成像系统，其中，将所述第二模态电子器件(80，82)配置为可选择性地放置在安静模式，在该模式，时钟用于同步电路，动态存储器失能并且用于辐射探测器(68)的电源关闭。
15、如权利要求9所述的混合成像系统，其中，所述第二模态电子器件(80，82)是为了阻止在所述磁共振扫描器的所述一个或多个磁共振频率处生成射频干扰而过滤的凹口。
16、如权利要求9所述的混合成像系统，其中，所述第二模态电子器件(80，82)包括：
射频屏蔽(83)，其基本上围绕所述第二模态电子器件(82)中在所述磁共振扫描器(10)的所述一个或多个磁共振频率处生成射频干扰的至少一部分。
17、如权利要求1所述的混合成像系统，其中，所述磁共振扫描器(10)和所述第二模态成像系统(12)为由一间隙间隔开的物理上分开的单元，并且所述混合系统还包括：
患者床(14)，其设置在所述磁共振扫描器和所述第二模态成像系统之间的间隙中，并且配置为将设置在所述患者床上的患者载入所述磁共振扫描器或所述第二模态成像系统。
18、如权利要求1所述的混合成像系统，其中，所述第二模态成像系统(12)包括正电子发射断层摄影(PET)扫描器。
19、如权利要求1所述的混合成像系统，其中，所述磁共振扫描器(10)和所述第二模态成像系统(12)是间隔开的，所述混合成像系统还包括：
可收回的射频屏幕(92)，其选择性地延伸至所述磁共振扫描器与所述第二模态成像系统之间。
20、一种混合成像系统，其包括：
磁共振扫描器(10)；
与所述磁共振扫描器设置在同一射频隔离空间(16)中的第二模态成像系统(12)；以及
与所述磁共振扫描器和所述第二模态成像系统中的至少一种一起设置的校正磁场生成线圈(52，78)，将所述线圈配置为进行以下至少一种：(i)补偿由于所述第二模态成像系统的接近而产生的所述磁共振扫描器的静态磁场的扭曲，和(ii)在所述第二模态成像系统中生成补偿磁场。
21、如权利要求20所述的混合成像系统，其中，所述磁共振扫描器(10)和所述第二模态成像系统(12)为由一间隙间隔开的物理上分开的单元，并且所述混合系统还包括：
患者床(14)，其设置在所述磁共振扫描器和所述第二模态成像系统之间的间隙中，并且配置为将患者载入所述磁共振扫描器或所述第二模态成像系统。
22、如权利要求20所述的混合成像系统，其中，所述第二模态成像系统(12)包括正电子发射断层摄影(PET)扫描器。
23、一种成像系统包括：
射频隔离空间(16)；
磁共振扫描器(10)；以及
可切换磁垫片(52)，其配置为对所述磁共振扫描器的静态磁场进行匀场，所述可切换磁垫片至少具有第一切换设置和第二切换设置，所述第一切换设置以处于第一位置的设置在所述射频隔离空间中的磁场变更铁磁性对象(12)对所述静态磁场进行匀场，所述第二切换设置以处于第二位置的设置在所述射频隔离空间中的磁场变更铁磁性对象对所述静态磁场进行匀场。
24、如权利要求23所述的成像系统，其中，所述磁场变更铁磁性对象包括设置在所述射频隔离空间(16)中的第二模态成像系统(12)。
25、如权利要求24所述的成像系统，还包括：
轨道(28)，其用于在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述第二模态成像系统(12)。
26、一种成像系统包括：
包括辐射探测器(70，70’)的正电子发射断层摄影(PET)扫描器(12)；以及
屏蔽线圈(78)，其配置为被电激发以生成用于降低所述辐射探测器感受到的磁场的补偿磁场(Bs)。
27、如权利要求26所述的成像系统，其中，所述辐射探测器包括：
光电倍增管(72)；以及
由所述光电倍增管观察的一个或多个闪烁体(74)。
28、如权利要求26所述的成像系统，其中，所述屏蔽线圈(78)与所述第二模态成像系统(12)一起设置。
29、一种改装方法，其包括：
将第二模态成像系统(12)设置在包括磁共振扫描器(10)的射频隔离房间(16)中；
提供与所述磁共振扫描器一起设置的，与所述第二模态成像系统一起设置的，或设置在所述第二模态成像系统和所述磁共振扫描器之间的电屏蔽(83，92)和磁屏蔽(76，76’，76”，78)中的至少一种，以降低所述第二模态成像系统和所述磁共振扫描器之间的相互作用。
30、如权利要求29所述的改装方法，其中，所述提供包括：
提供选择性地设置在所述第二模态成像系统(12)和所述磁共振扫描器(10)之间的可收回的射频屏蔽(92)。
31、如权利要求29所述的改装方法，其中，所述提供包括：
提供铁磁性屏蔽以保护所述第二模态成像系统(12)的辐射探测器(70，70’)免受所述磁共振扫描器(10)生成的磁场的影响。
32、如权利要求29所述的改装方法，其中，所述提供包括：
提供射频屏蔽(83)以保护所述磁共振扫描器(10)免受由所述第二模态成像系统(12)生成的射频干扰的影响。
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