CN104138261B - 包括磁共振成像单元和pet单元的医学成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医学成像系统(10)，具有磁共振成像单元(11)和正电子发射断层造影单元(12，201)，该磁共振成像单元包括磁体单元(13)和由磁体单元(13)环绕的患者容纳空间(14)，其中磁体单元(13)包括主磁体(17)、梯度线圈单元(18)和高频天线单元(20，31，100，200)，其中正电子发射断层造影单元(12，201)具有至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23，202，203)，其中至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23，202，203)分别具有探测器平面(32，204)，并且高频天线单元(31，100，200)布置在检查区域和探测器平面(32，204)之间布置的区域(33)之外。

Description

包括磁共振成像单元和PET单元的医学成像系统

技术领域

本发明涉及一种医学成像系统，具有包括磁体单元和由磁体单元环绕的患者容纳空间的磁共振成像单元和正电子发射断层造影(PET)单元，其中所述磁体单元包括主磁体、梯度线圈单元和高频天线单元，其中所述正电子发射断层造影单元具有至少两个正电子发射断层造影探测器模块。

背景技术

在包括磁共振成像单元和正电子发射断层造影单元(PET单元)的医学成像系统中，经常借助局部的高频天线单元采集磁共振图像数据。该局部高频天线单元优选围绕患者的待检查部分区域布置，例如局部的头部天线单元围绕患者头部和/或局部的身体天线单元围绕患者躯干区域等等。在PET检查期间该局部高频天线单元布置在可视范围和/或视野(FOV)内，尤其布置在待检查的部分区域和PET单元的探测器平面之间。然而该局部高频天线单元的布置引起PET信号的衰减，其中PET信号基于材料属性和/或局部高频天线单元的材料密度而衰减。

因为局部高频天线单元的位置对于不同的成像检查变化，困难的是，正确地针对PET测量来采集该PET信号的衰减并且在PET图像数据的评估的情况下加以考虑。另外借助局部高频天线单元使得将要进行的包括PET检查和磁共振检查的混合成像检查的检查流程的复杂性增加，因为局部高频天线单元也必须在成像检查之前被定位到患者处。

为了消除该问题可行的是，在混合成像检查期间放弃使用局部高频天线单元，然而据此在显著程度上恶化了磁共振图像数据的质量。另外据此提高了检查持续时间，因为不能并行采集数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，最小化基于高频天线的PET信号的衰减。上述技术问题通过独立权利要求的特征来解决。具有优势的构造在从属权利要求中描述。

本发明从医学成像系统出发，其具有包括磁体单元和由磁体单元环绕的患者容纳空间的磁共振成像单元和正电子发射断层造影单元，其中磁体单元包括主磁体、梯度线圈单元和高频天线单元，其中正电子发射断层造影单元具有至少两个正电子发射断层造影探测器模块。

特建议，至少两个正电子发射断层造影探测器模块分别具有探测器平面，并且高频天线单元被布置在检查区域和探测器平面之间布置的区域之外。在此，检查区域尤其应当被理解为这样的区域：该区域包括正电子发射断层造影单元的可视范围和/或视野(FOV)和/或包括在医学成像系统的患者容纳空间之内的检查位置上的患者的待检查的部分区域。另外，在检查区域和探测器平面之间布置的区域之外尤其应当被理解为这样的区域：该区域布置在正电子发射断层造影单元的FOV之外，尤其布置在至少两个探测器模块的FOV之外和/或布置在患者容纳空间之外。

通过根据本发明的构造和/或高频天线单元的布置可以具有优势地最小化和/或阻止在数据采集期间PET信号的不希望的衰减。另外可以实现高频天线单元与PET单元一起的特别省位置且特别紧凑的布置。在这里以具有优势的方式将高频天线单元布置到与正电子发射断层造影探测器模块相邻的区域，从而可以获得在高频天线单元和正电子发射断层造影探测器模块之间的基本相同和/或相交的可视范围。在这里高频天线单元优选包括固定地集成和/或布置在正电子发射断层造影单元之内的高频天线接收单元。这样，在正电子发射断层造影单元的可视范围之外确定高频天线单元(尤其是高频天线接收单元)的位置。

另外提出建议，至少两个正电子发射断层造影探测器模块依次沿着围绕患者容纳空间的圆周方向布置，并且在至少两个正电子发射断层造影探测器模块之间布置正电子发射断层造影单元的间隙区域，其中高频天线单元至少部分地布置在该间隙区域之内。圆周方向包括患者容纳空间的圆周方向和/或切线方向，其中在这里圆周方向和/或切线方向基本上围绕患者容纳空间的圆形的横截面平面对齐。另外，间隙区域尤其应当被理解为在两个沿着圆周方向直接相邻的正电子发射断层造影探测器模块之间的区域，其中间隙区域优选具有棱镜形式。高频天线单元可以通过该构造这样在正电子发射断层造影探测器模块的区域内布置，而不会采集图像数据期间影响到高频天线单元和正电子发射断层造影探测器模块。基于环状的PET探测器模块的布置而总是存在的在两个PET探测器模块之间的间隙区域这样可以导致有效利用，以及此外据此实现正电子发射断层造影探测器模块和高频天线单元的特别紧凑的结构。

在本发明的具有优势的改进方案中建议，至少两个正电子发射断层造影探测器模块分别具有至少一个无探测的边缘区域，并且高频天线单元至少部分地布置在该无探测的边缘区域之内。正电子发射断层造影探测器模块的无探测的边缘区域尤其应当被理解为这样的区域：该区域围绕正电子发射断层造影探测器模块的探测器平面布置，例如正电子发射断层造影探测器模块的框架。无探测的边缘区域优选包括正电子发射断层造影探测器模块的探测器平面的边缘区域。如此可以实现高频天线单元与正电子发射断层造影探测器模块一起的特别有利的布置，而不会在这里影响和/或改变正电子发射断层造影单元的正电子发射断层造影探测器模块的现有的布置。此外，至今未有效用于PET信号的探测的构造空间可以给出额外利用，其方法是在该边缘区域内借助高频天线单元采集磁共振信号。

此外建议，正电子发射断层造影单元具有至少一个与至少两个正电子发射断层造影探测器模块相邻的边界区域，其中边界区域布置在正电子发射断层造影探测器模块的背向探测器平面一侧，并且高频天线单元至少部分地布置在该与至少两个正电子发射断层造影探测器模块相邻的边界区域之内。高频天线单元可以特别具有优势地布置在正电子发射断层造影探测器模块的探测区域之外。此外可以如此具有优势地阻止对于PET信号的采集的不希望的损害，并且由此最小化和/或阻止PET信号的衰减。

另外建议，高频天线单元具有至少一个天线元件，并且至少一个天线元件布置在间隙区域之内和/或边缘区域之内和/或边界区域之内。在此，天线元件尤其应当被理解为导体轨道元件和/或电子器件元件和/或冷却导线元件等等，其由高频天线单元所包括。如此可以实现单独的天线元件的分布式布置，其中优选将单独天线元件的布置和/或选择与可供使用的构造空间相匹配。此外可以如此实现导体轨道元件的平面布置，并且由此实现借助高频天线单元来采集磁共振信号和/或发送高频脉冲的平面的探测器平面和/或采集平面和/或发送平面。

在本发明另一种构造中建议，至少两个正电子发射断层造影探测器模块分别具有用于探测器电子器件的屏蔽外壳，并且至少两个正电子发射断层造影探测器模块的屏蔽外壳与高频天线单元的高频天线元件连接。高频天线单元可以如此至少部分地与至少两个正电子发射断层造影探测器模块一体式地构造，并且如此提供特别低成本和节省组件的医学成像系统。高频天线单元优选地包括带有多个高频天线元件的高频天线阵列，其中多个这样的高频天线元件至少部分地由相互连接的正电子发射断层造影探测器模块的屏蔽外壳构成。在此，屏蔽外壳尤其应当被理解为这样的外壳，即，保护探测器电子器件免受高频的辐射和/或由于施加的磁场的影响和/或其它损害。

在采集PET信号的情况下特别高的位置分辨率可以具有优势地实现，至少两个正电子发射断层造影探测器模块分别具有多个正电子发射断层造影探测器元件。

在本发明的一种具有优势的改进方案中建议，高频天线单元包括高频天线接收单元。如此可以优选地在PET信号和磁共振信号的组合数据采集期间放弃额外的局部高频天线单元，例如局部头部天线单元和/或局部身体天线单元。在这里借助高频天线接收单元进行磁共振信号的采集。

替代地或附加地，高频天线单元也可以包括高频天线发送单元，从而正电子发射断层造影单元可以被特别紧凑地集成在磁共振成像单元的磁体单元之内。此外高频天线发送单元可以与高频天线接收单元一体式地构造。

另外还值得考虑的是，高频天线发送单元常规地构造并且固定地安装在磁体单元之内，其中正电子发射断层造影单元优选布置在梯度线圈单元和高频天线发送单元之间。基于高频天线发送单元在磁体单元内的固定定位，相应地对于PET信号的衰减校正的贡献保持不变并且被规定。与之相反，高频天线接收单元相应于根据本发明的实施布置在正电子发射断层造影单元的FOV之外。

在本发明的一种具有优势的改进方案中建议，借助高频天线单元和借助正电子发射断层造影单元分别采集相同的检查区域的图像数据。如此可以实现特别迅速和尤其同时的磁共振图像数据和PET图像数据的采集。此外这样的在磁共振图像数据和PET图像数据之间的相似性和/或融合是可能的。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节根据下面描述的实施例以及结合附图得出。附图中：

图1以示意性图示出了一种根据本发明的医学成像系统，

图2示出了医学成像系统的与高频天线单元一起的正电子发射断层造影单元的详细视图，

图3示出了作为图1的替换的医学成像系统的构造，和

图4示出了医学成像系统的与高频天线单元一起的正电子发射断层造影单元的另一种实施例的详细视图。

具体实施方式

在图1中示出了一种医学成像系统10。医学成像系统10由组合的成像系统构成，其包括磁共振成像单元11和正电子发射断层造影单元12(PET单元12)。

磁共振成像单元11包括磁体单元13和由磁体单元13环绕的用于容纳患者15的患者容纳空间14，其中患者容纳空间14在圆周方向38上被由磁体单元13环绕的未详细示出的磁共振成像单元11的外壳隔板单元圆柱状地环绕。患者15可以借助磁共振成像单元11的患者支承装置16被移入到患者容纳空间14中。为此患者支承装置16可移动地布置在患者容纳空间14之内。

磁体单元13包括主磁体17，该主磁体被设计为用于在磁共振成像单元11运行时生成强的并且尤其恒定的主磁场18。磁体单元13另外具有用于生成磁场梯度的梯度线圈单元19，该磁场梯度被用于在成像期间的位置编码。此外磁体单元13包括第一高频天线单元20，其由高频天线发送单元构成，并且用于激励在由主磁体17生成的主磁场18中出现的极化。

为了控制梯度线圈单元19的主磁体17和为了控制高频天线单元20，医学成像系统10，尤其是磁共振成像单元11，具有由计算单元构成的控制单元21。控制单元21中央地控制磁共振成像单元11，例如执行预先规定的成像的梯度回波序列。为此，控制单元21包括未详细示出的梯度控制单元和未详细示出的高频天线控制单元。此外，控制单元21包括用于评估磁共振图像数据的评估单元。

所示出的磁共振成像单元11显然可以包括其它的磁共振成像单元11一般具有的组件。此外磁共振成像单元11的一般性工作原理对于专业人员是公知的，从而放弃了对一般组件的细节描述。

PET单元12包括多个正电子发射断层造影探测器模块22、23(PET探测器模块)，其布置成环状并且在圆周方向38上环绕患者容纳空间14(为此参见图1和图2)。PET探测器模块22、23分别具有多个正电子发射断层造影探测器元件24(PET探测器元件)，其布置成PET探测器阵列，该PET探测器阵列包括带有闪烁晶体(例如LSO晶体)的闪烁探测器阵列。另外，PET探测器模块22、23分别包括光电二极管阵列，例如雪崩光电二极管阵列或APD光电二极管阵列，该光电二极管阵列后置于闪烁探测器阵列布置在PET探测器模块22、23之内。

借助PET探测器模块22、23采集由正电子与电子的湮灭生成的光子对。两个光子的轨迹围绕了180°的角度。此外两个光子分别具有511keV的能量。在这里正电子由放射性药品发射，其中放射性药品通过注射被给予患者15。在物质的流动的过程中在湮灭的情况下生成的光子可以被吸收，其中吸收概率取决于穿过物质的路径长度和物质的相应的吸收系数。相应地在评估PET信号的情况下该信号的关于穿过位于辐射路径上的组件的衰减的修正是必须的。此外PET探测器模块22、23分别具有探测器电子器件25，其包括电子放大电路和其它的未详细示出的电子器件组件。围绕该探测器电子器件25布置PET探测器模块22、23的屏蔽外壳26，即关于高频辐射不可穿透地构造。各自的PET探测器模块22、23的屏蔽外壳26如此地构造，使得基本上没有由高频天线单元20发射的高频辐射能够穿过屏蔽外壳26并且损害探测器电子器件25，并且也没有由探测器电子器件25出发的辐射，尤其是在患者容纳空间14的方向上，能够穿透屏蔽外壳26并且妨碍高频辐射的采集。

为了控制探测器电子器件25和PET探测器模块22、23，医学成像系统10，尤其是PET单元12，具有另外的由计算单元构成的控制单元27。控制单元27中央地控制PET单元12。此外控制单元27包括用于评估PET数据的评估单元。所示出的PET单元12显然可以包括其它PET单元12通常具有的组件。PET单元12的一般性工作原理对于专业人员是公知的，从而放弃了一般组件的细节描述。

此外，医学成像系统具有中央系统控制单元28，其例如彼此协调磁共振图像数据和PET图像数据的采集。控制信息(例如成像参数)以及重建的图像数据可以在医学成像系统的显示单元29上，例如在至少一个显示器上向操作者显示。此外医学成像系统10具有输入单元30，借助该输入单元在测量过程期间可以由操作者输入信息和/或参数。

在本实施例中磁共振成像单元11的磁体单元13包括另外的高频天线单元31，该高频天线单元由高频天线接收单元构成并且被设计为用于接收磁共振信号。高频天线接收单元31固定地集成在医学成像系统10之内。

为了避免故障和/或在高频天线接收单元和PET探测器模块22、23之间的不希望的相互作用，尤其是PET信号的不希望的衰减，将高频天线接收单元布置在检查区域和/或患者容纳空间14与PET探测器模块22、23的探测器平面32之间的区域33之外。在这里优选将高频天线接收单元布置到与PET探测器模块22、23相邻的区域。

单独的PET探测器模块22、23分别具有无探测的边缘区域34，在其之中例如布置PET探测器模块22、23的框架，尤其围绕PET探测器阵列的探测器平面32布置。在该边缘区域34之内布置高频天线接收单元的天线元件35。在该边缘区域34中布置的天线元件35优选由导体轨道元件和/或冷却元件(例如冷却导线)等等构成。基本上单独的天线元件35也可以由例如电子器件元件和/或控制元件和/或其它的对于专业人员显得有意义的天线元件35构成。

另外PET单元12具有与PET探测器模块22、23相邻的边界区域36，其中边界区域36布置在背向PET探测器模块22、23的探测器平面32的一侧上并且在PET单元12的该边界区域36之内布置一个或多个高频天线接收单元31的天线元件35。

在图2中示出了穿过医学成像系统10的磁体单元13和PET单元12的横截面。沿着圆周方向38在分别两个直接彼此相邻的PET探测器模块22、23之间分别布置间隙区域37。该间隙区域37在本实施例中具有带三角形底面的棱镜形状。作为对此的替代也可以考虑间隙区域37的棱镜形状的梯形底面，其中在两个直接彼此相邻的PET探测器模块22、23之间的间隙区域37的形状取决于PET探测器模块22、23的空间构造和/或PET探测器模块22、23和/或磁体单元13的其它空间的和/或结构的特征。

在该间隙区域37中布置高频天线单元31的其它天线元件35。单独的天线元件35在该间隙区域37中优选由电子器件元件构成。单独的天线元件35基本上也可以由导体轨道元件和/或冷却部件等构成。

通过围绕着PET探测器模块22、23的探测器区域的高频天线接收单元的布置，然而不必损害到PET探测器模块22、23的可视范围和/或视野，具有优势地可以提供一种特别紧凑的医学成像系统10，在其之中基于高频天线接收单元具有优势地阻止附加的和/或不希望的PET信号的衰减。此外还如此确保了，高频天线接收单元和PET探测器模块22、23分别采集至少部分地覆盖了相同的检查区域和/或相同的FOV的图像数据。

在图3中示出了医学成像系统10的替换的实施例。基本上保持不变的组件、特征和功能原则上具有同样的附图标记。下面的描述基本上限于与图1和图2中的实施例的区别，其中关于保持不变的组件、特征和功能在本实施例的描述中参见图1和图2。

在图3中的医学成像系统10同样包括磁共振成像单元11和PET单元12。图3中的磁共振成像单元11关于高频天线单元100的构造而区别于图1和图2中的实施。磁共振成像单元11在本实施例中具有唯一的高频天线单元100，其既包括高频天线接收单元又包括高频天线发送单元，其中高频天线接收单元和高频天线发送单元彼此一体式地构造。在这里PET单元12与高频天线单元100一起布置在患者容纳空间14和磁体单元13的梯度线圈单元19之间。

在医学成像系统10之内，尤其是在PET单元12之内的高频天线单元100的布置对应于在图1和图2中在PET单元12之内的高频天线接收单元的布置。相应地在图3中的高频天线单元100也布置在检查区域与PET探测器模块22、23的探测器平面32之间布置的区域33之外。

图1和图3中的高频天线单元31、100，尤其是高频天线单元31、100的天线元件35也可以仅仅布置在两个直接彼此相邻的PET探测器模块22、23之间的间隙区域37之内或者仅仅布置在PET探测器模块22、23的无探测的边缘区域34之内。作为对此的替换，也可以考虑仅仅在与PET探测器模块相邻的边界区域36之内布置高频天线单元31、100的天线元件35。原则上在间隙区域37之内和/或在无探测的边缘区域34之内和/或在边界区域36之内的高频天线单元31、100的天线元件35的布置的任意组合也是可以考虑的。

在图4中示出了医学成像系统10的高频天线单元200的布置的其它替代实施例。基本上保持不变的组件、特征和功能原则上具有同样的附图标记。下面的描述基本上限于与图1至图3中的实施例的区别，其中关于保持不变的组件、特征和功能在本实施例的描述中参见图1至图3。

在图4中示出了例如带有仅仅两个PET探测器模块202、203的PET单元201。PET探测器模块202、203在一个视图中在探测器平面204上被显示。用于PET探测器模块的探测器电子器件的单独的屏蔽外壳205在本实施例中与磁体单元13的高频天线单元200连接。在这里单独的屏蔽外壳205优选与用于接收和/或发送高频信号的导体轨道元件连接。高频天线单元200优选包括带有多个天线元件35的高频天线阵列，其中多个该天线元件35至少部分由PET探测器模块202、203的相互连接的屏蔽外壳205构成。此外其它的高频天线电子器件和/或高频天线单元200的冷却可以布置在两个相邻的PET探测器模块202、203之间的间隙区域中和/或在单独的PET探测器模块202、203的无探测的边缘区域中和/或在与PET探测器模块202、203相邻的边界区域中，如这些示例性地在图1和图2中所描述的那样。

高频天线单元200既可以包括高频天线接收单元又可以包括高频天线发送单元。PET单元12和/或高频天线单元200的其它构造对应于图1至图3中的实施。高频天线单元200尤其可以根据图1至图2构造以及仅仅具有高频天线接收单元。另外高频天线单元200也可以根据图3构造，并且具有与高频发送单元一起的高频天线接收单元。

此外与高频天线单元200的导体轨道元件相连的屏蔽外壳205也可以与高频天线单元200的其它天线元件的布置(如图1至图3所描述)组合。相应地在两个直接彼此相邻的PET探测器模块202、203之间的间隙区域37之内和/或在PET探测器模块202、203的无探测的边缘区域34之内的高频天线单元200的天线元件的附加的布置也是可行的。另外相应地在与PET探测器模块202、203相邻的边界区域36之内的高频天线单元200的其它天线元件的布置也是可行的。

尽管本发明在细节上通过优选的实施例详细图解和描述，但本发明不受所公开的示例的限制，并且也可以由专业人员据此推导出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种医学成像系统(10)，该医学成像系统具有磁共振成像单元(11)和正电子发射断层造影单元(12，201)，所述磁共振成像单元(11)包括磁体单元(13)和由磁体单元(13)环绕的患者容纳空间(14)，其中所述磁体单元(13)包括主磁体(17)、梯度线圈单元(18)和高频天线单元(20，31，100，200)，其中，所述正电子发射断层造影单元(12，201)具有至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23，202，203)，

其特征在于，所述至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23，202，203)分别具有探测器平面(32，204)，并且所述高频天线单元(31，100，200)被布置在检查区域和探测器平面(32，204)之间布置的区域(33)之外，

其中，所述至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23)依次沿着围绕患者容纳空间(14)的圆周方向(38)布置，并且在至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23)之间布置间隙区域(37)，其中所述高频天线单元(31，100)至少部分地布置在该间隙区域(37)之内，

其中，所述间隙区域具有带三角形底面的棱镜形状。

2.根据权利要求1所述的医学成像系统(10)，其特征在于，所述至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23，202，203)分别具有至少一个无探测的边缘区域(34)，并且所述高频天线单元(31，100，200)至少部分地布置在该无探测的边缘区域(34)之内。

3.根据权利要求1所述的医学成像系统(10)，其特征在于，所述正电子发射断层造影单元(12)具有至少一个与所述至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23)相邻的边界区域(36)，其中，所述边界区域(36)布置在正电子发射断层造影探测器模块(22，23)的背向探测器平面(32)的一侧，并且所述高频天线单元(31，100)至少部分地布置在该与所述至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23)相邻的边界区域(36)之内。

4.根据上述权利要求1至3中任一项所述的医学成像系统(10)，其特征在于，所述高频天线单元(31，100)具有至少一个天线元件(35)，并且所述至少一个天线元件(35)布置在间隙区域(37)之内和/或在正电子发射断层造影探测器模块(22，23，202，203)的无探测的边缘区域(34)之内和/或在所述正电子发射断层造影单元(12)的与所述至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23)相邻的边界区域(36)之内。

5.根据上述权利要求1至3中任一项所述的医学成像系统(10)，其特征在于，所述至少两个正电子发射断层造影探测器模块(202，203)分别具有用于探测器电子器件的屏蔽外壳(205)，并且所述至少两个正电子发射断层造影探测器模块(202，203)的屏蔽外壳(205)与高频天线单元(200)的天线元件(35)连接。

6.根据上述权利要求1至3中任一项所述的医学成像系统(10)，其特征在于，所述至少两个正电子发射断层造影探测器模块(22，23，202，203)分别具有多个正电子发射断层造影探测器元件(24)。

7.根据上述权利要求1至3中任一项所述的医学成像系统(10)，其特征在于，所述高频天线单元(31，100，200)包括高频天线接收单元。

8.根据上述权利要求1至3中任一项所述的医学成像系统(10)，其特征在于，所述高频天线单元(100，200)包括高频天线发送单元。

9.根据上述权利要求1至3中任一项所述的医学成像系统(10)，其特征在于，借助高频天线单元(31，100，200)和借助正电子发射断层造影单元(12，201)分别采集相同的检查区域的图像数据。