CN102119858A - 磁共振和pet成像的医学照相设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种医学照相设备，它有一个磁共振成像装置和一个PET成像装置，所述磁共振成像装置包括一个具有设在多个径向平面内的线圈导体的圆柱形梯度线圈，所述PET成像装置包括多个按圆柱形布局设在梯度线圈内部的PET探测器，其中，在位于最里面的那个径向平面内的线圈导体(9c)与环形布设的PET探测器(15)之间，在至少一个径向平面内布设冷却装置(11、17)。

Description

磁共振和PET成像的医学照相设备
技术领域
本发明涉及一种医学照相设备，它有一个磁共振成像装置和一个PET成像装置，前者包括一个具有设在多个径向平面内的线圈导体的圆柱形梯度线圈，后者包括多个按圆柱形布局设在梯度线圈内部的PET探测器。
背景技术
当代成像设备越来越多地包括两种不同的成像形式。这种成像设备的一个例子是组合式MR-PET系统，亦即是一个有磁共振成像用的成像单元和一个正电子发射断层造影(PET＝Positronen-Emission-Tomographie)成像用的成像单元。磁共振成像用于显示组织或身体器官的结构和功能，它基于核自旋共振的物理原理。采用磁共振系统可以实施不同的照相方法，例如生成断面图像的普通磁共振X射线断层造影、磁共振血管造影术、机能性磁共振X射线断层造影、灌注法和弥散法磁共振X射线断层造影、以及磁共振衍射照相术。正电子发射断层造影同样是一种成像方法，但是它属于核医学领域。在这里，通过使在所摄取的图片内可以看出弱放射性示踪物质在器官内的分布，也可以生成活器官的断面图像，借此可以描绘生物化学和生理学功能，也就是说涉及一种机能性成像的实施形式。PET成像单元包括环形结构的探测器，其中的诊查原理在于，检测在两个互相直接相对置的探测器之间的一致性，此时由这些记录的放射性同位素衰变事件在时间和空间上分布，推断放射性同位素在体内的空间分布。由此可以计算出断面图像。为了在探测器方面检测衰变结果，PET探测器有硅基的接收传感器，例如APD′s(APD＝Avalanche Photo Diode，亦即雪崩光电二极管)或硅光电倍增器。它们具有与温度有关的特性，例如其传输功能及其噪声特性，这些特性通常随温度上升变坏。由于PET探测环设在圆柱形梯度线圈内部，以及为了给病人提供足够的位置尽可能以几毫米的近距离安置在梯度线圈旁，所以必然带来在磁共振装置工作时梯度线圈发热的难题。梯度线圈在其内表面上的表面温度在20℃-100℃之间的范围内改变。这意味着，必然也对温度敏感的PET 探测器或其接收传感器造成热影响，在这里PET成像有时还与MR成像同时进行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种照相设备，在此照相设备中可以将PET探测器尽可能近地布置在梯度线圈旁，同时不给PET探测器造成有害的热影响。
在前言所述类型的照相设备中为解决所述问题按本发明规定，在位于最里面的那个径向平面内的线圈导体与环形结构的PET探测器之间，在至少一个径向平面内设一个冷却装置。
在按本发明的照相设备中，在沿径向看位于最里面的那个线圈导体与PET探测器之间，设置至少一个冷却装置，它如梯度线圈或探测环那样同样设计为圆柱形。也就是说，在发热的梯度线圈导体与对温度变化敏感的PET探测器之间，加入至少一个冷却层，它显著减少从梯度线圈向PET探测器或其支承结构的传热。借此达到，尽管梯度线圈导体强烈生热，但PET探测器几乎具有室温。其结果是，丝毫没有恶化探测器的传输功能和噪声特性，这最终导致改善PET系统的成像质量。
例如由一个或多个并列布置的冷却剂软管组成，因而得到一种尽可能平的沿径向尽可能少升高的结构的冷却装置本身，或可以设在梯度线圈上，或可以设在PET探测装置上，这就是说，它或集成在线圈那里或集成在探测器那里。与之不同还存在可能性，冷却装置作为单独的构件定位在梯度线圈与PET探测装置之间。
特别优选地，冷却装置设置在梯度线圈上以及在那里尤其将冷却装置埋入一种其中埋有梯度线圈的线圈导体的浇注材料内。用于位置编码的梯度线圈，既包括沿径向看位置进一步靠里赋予三个空间轴线的一次线圈，也包括沿径向位置进一步靠外同样赋予三个空间轴线的二次线圈。通常冷却层处于它们之间，它可以在其内部冷却梯度线圈。整个结构用浇注材料，通常用环氧树脂浇注，因此全部梯度线圈构件完全埋入浇注材料内。现在按本发明将在梯度线圈内侧用于PET探测器的热屏蔽的附加冷却装置同样埋入浇注材料内，因此将它集成在线圈铸件内。这可以优化冷却装置与热源，亦即尤其与直接相邻的线圈径向面的热联系。借此达到工作时保持梯度线圈表面比较 冷，而且它即便加热也只是略高于室温。因此有利地避免向PET探测面输送过多的热量。
与埋入梯度线圈内不同，冷却装置也可以设在一种其中埋有PET探测器的浇注材料内，或设在一个固定PET探测器的支架上。因此按本发明的这种设计，实现直接冷却PET探测环本身。
此外，原则上还存在可能性，不仅在线圈侧而且在探测器侧设单独的冷却装置，这意味着设一个第一和一个第二冷却装置，其中第一冷却装置设在梯度线圈上，而第二冷却装置设在PET探测装置上。借此可以达到最佳的探测器冷却。将第二冷却装置集成在PET探测环上的优点在于，如梯度线圈可能发生余热一样，借此也可以排出在探测器方面产生的热量。尤其是，当冷却装置包括并列布置有尽可能扁平横截面的冷却剂软管时，原则上可以将冷却装置设计得很平，亦即沿径向仅小量升高，由此带来的结果是，即使集成组合有第一和第二冷却装置，整个径向结构也不会过大，以及仍旧可以在将探测环尽可能靠近地布置在梯度线圈旁的同时，使病人通道有足够大的内径。结构尽可能扁平的优点还在于，可以避免发生有未被冷却的区域。
虽然原则上存在可能性，一个或多个用于保护探测器的冷却装置借助一个单独的冷却剂供给装置供应冷却剂，例如水，但本发明的一项恰当的扩展设计规定，这一(些)冷却装置也可以与一个冷却剂供给装置联接，通过它还对设在梯度线圈内部的其它冷却装置实施供应。也就是说，一个或多个附加集成的冷却装置最终与本来已设置的线圈侧冷却装置并联，由此减小冷却剂在梯度线圈内的流动阻力。此外仅设一个冷却剂供给装置(包括冷却器和冷却剂泵)，简化了照相设备的总结构。
附图说明
由下面借助附图说明的实施例提供本发明的其他优点、特征和详情。
图1是本发明照相设备的局部图，示出了照相设备的基本原理。
具体实施方式
附图作为按本发明照相设备1的局部图，表示出其基本原理，其中只表示对本发明重要的关键部分。除基本磁场磁铁2和HF全身发送和接收线圈3外，图中还表示出一个梯度线圈4和一个PET探测装置5。梯度线圈4由沿径向位于外部的二次线圈6a、6b和6c组成，它们设置在不同的径向平面 上。沿径向向里随后可看到一个冷却装置7，再在它之后是一个垫层8。与之相连接的是位于三个径向平面内的一次线圈9a、9b和9c，其中在一次线圈9a与9b之间集成另一个冷却装置10。冷却装置7和10借助一些按预定模式铺设的冷却剂软管构成，其中软管铺设模式通常根据各一次和二次线圈的径迹选择。
此外设另一个第一冷却装置11，沿径向向内观察它随一次线圈9c之后。它处于与圆柱形梯度线圈4的内表面12直接相邻的位置，这意味着，线圈内表面12借此大面积冷却。梯度线圈的所有构件，因而也包括所述另一个用于表面冷却的第一冷却装置11在内，浇注在一种浇注材料13例如环氧树脂内。
在梯度线圈4内部设同样圆柱形的PET探测装置5，以及一般通过一个几毫米的狭小空气间隙14，与梯度线圈表面12相隔一个距离。需要这一狭小的间距，为的是使PET探测装置5在维修的情况下能从梯度线圈拆出，为此PET探测装置5有图中未进一步表示的可在梯度线圈表面12移动的滚轮。
PET探测装置5有多个沿轴向(亦即沿圆柱体纵轴线方向)排列的PET探测器15，它们安装在适用的探测器支架上，以及在图示的举例中沿径向在外部用另一种浇铸材料16浇注。在浇注材料内设一个圆柱形结构的第二冷却装置17，与冷却装置11一样，它也包括一些冷却剂软管，它们彼此相邻排列以及尽可能平面状定位，从而相应于圆柱形延伸的冷却装置11，可以沿整个轴向长度提供大面积冷却。借助所述的第二冷却装置17，可以排出在探测器上产生的热量，以及如果梯度线圈表面12在工作时，也就是当梯度线圈6a-6c及9a-9c通电的情况下发热，也可能是从梯度线圈4传来的热量。过度加热本来就已经通过借助大面积的第一冷却装置11排出热量得以避免，遗留的传给PET探测装置5的余热，如果它们不排出，尽管只导致略微加热PET探测器15，但还是通过第二大面积冷却装置17将其排出。因此其结果是使PET探测器15没有任何值得一提的加热，这种加热会以某种方式影响PET探测器15工作特性。
图中还表示了一个中央冷却剂供给装置18，借助它给所有的冷却装置7和10以及附加的用于最终构成一个保护PET探测器15的冷却屏蔽的另一些冷却装置11和17供应冷却剂，例如水。这意味着，其中集成冷却装置7、 10、11和17的冷却剂循环最终全部并联，以及由一个公共的冷却剂供给装置18供给冷却剂。
尽管在已说明的实施例中设置了另一个第一和另一个第二冷却装置11、17，但原则上只设置一个，优选地集成在梯度线圈一侧或埋入浇注材料13内的第一冷却装置11就够了。借助它已经能实现充分散热，防止值得一提地加热梯度线圈表面12。若没有集成第一冷却装置11，梯度线圈表面12在工作时可加热至100℃，而仅通过集成的第一冷却装置11，便可以将表面加热限制为最大约35℃。不能观察到对PET探测器15有值得一提的热影响。

Claims (7)

1.一种医学照相设备，它有一个磁共振成像装置和一个PET成像装置，所述磁共振成像装置包括一个具有设在多个径向平面内的线圈导体的圆柱形梯度线圈，所述PET成像装置包括多个按圆柱形布局设在梯度线圈内部的PET探测器，其特征为：在位于最里面的那个径向平面内的线圈导体(9c)与环形布设的PET探测器(15)之间，在至少一个径向平面内布设冷却装置(11、17)。
2.按照权利要求1所述的医学照相设备，其特征为，冷却装置(11)布设在梯度线圈(4)或PET探测装置(5)上，或作为单独的构件设在两者之间。
3.按照权利要求1或2所述的医学照相设备，其特征为，冷却装置(11)填埋在一种其中埋有梯度线圈(4)的线圈导体(6a-c、9a-c)的浇注材料(13)内。
4.按照权利要求1或2所述的医学照相设备，其特征为，冷却装置(17)布设在一种其中埋有PET探测器(15)的浇注材料(13)内或设在一个固定PET探测器(15)的支架上。
5.按照前列诸权利要求之一所述的医学照相设备，其特征为，设一个第一和一个第二冷却装置(11、17)，其中第一冷却装置(11)设在梯度线圈(4)上，而第二冷却装置(17)设在PET探测装置(5)上。
6.按照前列诸权利要求之一所述的医学照相设备，其特征为，冷却装置(11、17)包括一些并列布置的冷却剂软管。
7.按照前列诸权利要求之一所述的医学照相设备，其特征为，一个或多个冷却装置(11、17)与一个冷却剂供给装置(18)联接，借助该冷却剂供给装置(18)也对设在梯度线圈(4)内部的其它冷却装置(7、10)实施供应。
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