CN106796272B - 具有整合的光子检测环的磁共振成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包括圆柱形线圈承载管(129)的磁共振成像梯度线圈组件(110)。所述圆柱形线圈承载管具有内表面(125)和外表面(129)。所述圆柱形线圈承载管具有圆柱对称轴线(200)。所述圆柱形线圈承载管具有中心(203)。所述圆柱形线圈承载管具有凹入到所述圆柱形线圈承载管的所述内表面中的光子检测环容纳座(122)。所述光子检测环容纳座以所述中心为中心。所述光子检测环容纳座包括由所述圆柱形承载管形成的侧壁(126)以及由所述圆柱形承载管形成的实心后壁(128)。所述磁共振成像梯度线圈组件还包括附接到所述圆柱形线圈承载管的一组磁共振成像梯度线圈(208、210)。

Description

具有整合的光子检测环的磁共振成像系统
技术领域
本发明涉及比如正电子发射断层扫描或单光子发射计算机断层扫描的核医学成像技术，尤其涉及核医学成像技术与磁共振成像的组合。
背景技术
在比如正电子发射断层扫描(PET)或单光子发射计算机断层扫描(SPECT)的核医学成像技术中，受试者摄入或被注射放射性药物。通常，放射性药物包括附接到生物活性或代谢活性的分子的放射性核素。由光子检测器构成的环，或光子检测环，被放置在受试者周围以检测因放射性核素的衰变而发射的能量光子。随后将其用于计算受试者体内的放射性药物的浓度。在将放射性核素附接到代谢过程中使用的化学品时，放射性核素的浓度可用于推断特定组织或器官内的生理活动。例如，通常缩写为18F-FDG的氟(18F)脱氧葡萄糖是组织或器官吸收葡萄糖的标记物。因此，18F-FDG的空间分布可以与受试者的代谢紧密相关。
PET和SPECT的不利之处在于：其不提供与受试者内部解剖结构相关的细节，且身体对放射性药物的反应相对缓慢。磁共振成像已经例如与PET相结合以提供补充信息。
作为用于生成患者体内的图像的过程的一部分，磁共振成像(MRI)扫描仪使用大的静态磁场以使原子的核自旋对齐。这一大的静态磁场称为B0场。
在MRI扫描期间，由发射器线圈产生的射频(RF)脉冲导致产生对局部磁场的微扰，且由核自旋发射的RF信号被接收器线圈检测到。这些RF信号可用于推断某些原子的浓度，比如受试者体内的氢的浓度。这可用于提供关于受试者的解剖结构的详细信息，所述信息可与根据核医学成像技术获得的信息相组合。各种共振的化学位移也可被确定以使用MRI以及使用称为功能性磁共振成像(fMRI)的技术来计算受试者体内的各种化学产物的浓度。fMRI还提供了补充核医学成像技术的数据。
美国专利申请US 2009/0299170公开了组合的MRI和PET单元。MRI系统的磁体系统分开一方位间隙，且PET单元设置于所述间隙内。国际申请WO2008/122899公开了一种混合的PET/MRI系统。这种已知的混合的PET/MRI系统具有分体式梯度线圈组件，所述梯度线圈组件具有通过刚性支架连接的梯度线圈。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了一种磁共振成像梯度线圈组件和一种医学器械。实施例在从属权利要求中给出。
如本领域技术人员将认识到的，本发明的若干方面可体现为设备、方法或计算机程序产品。因此，本发明的若干方面可采取完全硬件的实施例形式、完全软件的实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)形式或组合了软件和硬件方面的实施例形式，在本文中其均可统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的若干方面可采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品体现在一个或多个计算机可读介质中，所述计算机可读介质上包含计算机可执行代码。
可利用一个或多个计算机可读介质的任意组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。用在本文中的“计算机可读存储介质”包括任何可存储指令的有形存储介质，所述指令能够由计算装置的处理器执行。所述计算机可读存储介质可被称为计算机可读的非瞬时性存储介质。所述计算机可读存储介质也可被称为有形的计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质也可以存储能够由计算装置的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的示例包括但不限于：软盘、硬磁盘、固态硬盘、闪存、USB驱动器、随机存取内存(RAM)、只读内存(ROM)、光盘、磁-光盘及处理器的寄存器文件。光盘的示例包含压缩盘(CD)和数字多用盘(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语“计算机可读存储介质”也指代能够由计算机装置经由网络或通信链路访问的各种类型的记录介质。例如，可经由调制解调器、经由互联网或经由局域网络来取回数据。体现在计算机可读介质上的计算机可执行代码可使用任何恰当的介质来传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等，或上述各项的任何适当的组合。
计算机可读信号介质可包括其中体现的计算机可执行代码的传播数据信号，例如在基带中或作为载波的一部分。这种传播信号可采取多种形式中的任一种，包括但不限于电磁、光学、或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以是并非计算机可读存储介质且能够传送、传播或输送供指令执行系统、设备或装置使用或结合使用的程序的任何计算机可读介质。
“计算机内存”或“内存(memory)”是计算机可读存储介质的示例。计算机内存是可由处理器直接访问的任何内存。“计算机存储器”或“存储器(storage)”是计算机可读存储介质的另一示例。计算机存储器是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储器也可以是计算机内存，或反之亦然。
用在本文中的“处理器”涵盖能够执行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算装置的提及应解释为可能包含不止一个处理器或处理内核。例如，处理器可以是多核处理器。处理器也可以是指单个计算机系统内的一批处理器，或分布在多个计算机系统之间的一批处理器。术语“计算装置”还应解释为可能是指一批计算装置或计算装置网络，其中每个计算装置包括一个或多个处理器。计算机可执行代码可由多个处理器执行，所述多个处理器可位于同一计算装置内或甚至可分布在多个计算装置之间。
计算机可执行代码可包括机器可执行指令或致使处理器执行本发明的一方面的程序。用于执行本发明的若干方面的操作的计算机可执行代码可以一种或多种编程语言的任意组合来编写，包括比如Java、Smalltalk、C++等的面向对象的编程语言，以及比如“C”编程语言或类似的编程语言的传统程序编程语言，并编译成机器可执行指令。在某些情况下，计算机可执行代码可以呈高级语言的形式或预编译的形式，且可结合在运行时产生机器可执行指令的解释器来使用。
所述计算机可执行代码可完全在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为独立软件包、部分地在用户计算机上且部分地在远程计算机上、或者完全在远程计算机或服务器上来执行。在后一情形中，远程计算机可以通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络连接到用户计算机，或者与外部计算机建立连接(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)。
计算机程序指令可以存储在计算机可读介质中，其可引导计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置以按特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质程序中的指令生成一件制品，所述制品包含实施流程图和/或一个或多个方框图图框中指定的功能/行为的指令。
计算机程序指令也可以加载到计算机上、其它可编程数据处理设备、或其它装置上，以致使在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在所述计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个方框图图框中指定的功能/行为的过程。
用在本文中的“用户界面”是允许用户或操作员与计算机或计算机系统交互的界面。“用户界面”也可以是指“人界面装置”。用户界面可向操作员提供信息或数据，和/或从操作员接收信息或数据。用户界面可使来自操作员的输入能够被计算机接收，且可将输出从计算机提供给用户。换句话说，用户界面可允许操作员控制或操纵计算机，且所述界面可允许计算机指示出操作员控制或操纵的效果。数据或信息在显示器或图形用户界面上的显示是向操作员提供信息的示例。通过键盘、鼠标、轨迹球、触摸板、指向杆、绘图板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、耳机、有线手套、远程控制及加速计来接收数据均是能够从操作员接收信息或数据的用户界面部件的示例。
用在本文中的“硬件接口”涵盖能够使计算机系统的处理器与外部计算装置和/或设备交互作用和/或控制外部计算装置和/或设备的接口。硬件接口可允许处理器将控制信号或指令发送给外部计算装置和/或设备。硬件接口也可以使处理器与外部计算装置和/或设备交换数据。硬件接口的示例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口和数字输入接口。
用在本文中的“显示器”或“显示装置”涵盖适于显示图像或数据的输出装置或用户界面。显示器可输出视频、音频和或触觉数据。显示器的示例包括但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕，
阴极射线管(CRT)、存储管、双稳态显示器、电子纸、向量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影机和头戴式显示器。
磁共振(MR)数据在本文中被定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振设备的天线对核自旋发射的射频信号进行记录的测量值。磁共振数据是医学图像数据的示例。磁共振成像(MRI)图像在本文中被定义为磁共振成像数据内包含的解剖学数据的重构的二维或三维可视化。这种可视化可使用计算机来执行。
在一个方面，本发明提供一种磁共振成像梯度线圈组件。所述梯度线圈组件包含圆柱形线圈承载管。所述圆柱形线圈承载管具有内表面和外表面。所述圆柱形线圈承载管具有圆柱对称轴线。所述圆柱形线圈承载管具有中心。所述圆柱形线圈承载管具有凹入到所述圆柱形线圈承载管的所述内表面中的光子检测环容纳座。所述光子检测环容纳座以所述中心为中心。所述光子检测环容纳座包括由所述圆柱形承载管形成的侧壁以及由所述圆柱形承载管形成的实心后壁。所述磁共振成像梯度线圈组件还包括附接到所述圆柱形线圈承载管的一组磁共振成像梯度线圈。该实施例可具有以下益处：光子检测环可与磁共振成像梯度线圈更紧凑地合并。在将其安装到磁体内时，这可节省磁体的孔内的空间，且为使用所述磁共振成像系统的受试者提供更多空间。
所述圆柱形线圈承载管的中心可以是所述圆柱形线圈承载管的中点，所述中点可在所述圆柱对称轴线上测量出。所述圆柱形线圈承载管的中心也可用垂直于所述圆柱对称轴线的对称平面来描述。例如，位于与所述圆柱形线圈承载管的任一端相距一半距离处且垂直于所述圆柱对称轴线的平面将限定所述圆柱形线圈承载管的中心。
在另一实施例中，所述实心后壁绕所述圆柱形线圈承载管的整个周边是实心的。在某些示例中，在所述实心后壁中可切出用于线缆或用于冷却剂管的孔或沟槽。
在另一实施例中，所述一组磁共振成像梯度线圈被作为层施加于所述圆柱形承载管的所述内表面上。所述一组磁共振成像梯度线圈被进一步作为层施加于所述圆柱形承载管的所述外表面上。所述一组磁共振成像梯度线圈被进一步作为层施加于所述光子检测环容纳座的所述侧壁上。该实施例可具有以下益处：在光子检测环附近提供更均匀的梯度场。
一组梯度线圈组成的层可包含主X线圈、主Y线圈和主Z线圈，其通常施加于所述圆柱形承载管的所述内表面。所述一组梯度线圈组成的层可替代地包括屏蔽的X或用于X坐标的次级屏蔽线圈、用于Y坐标的次级屏蔽线圈和用于Z坐标的次级屏蔽线圈。所述屏蔽线圈通常被施加到所述圆柱形承载管的所述外表面。
线圈的设计和定位可通过限定一组约束条件且然后使用软件来实现，以解决满足所述约束条件的线圈设计。所述约束条件可包括限定所述梯度线圈将被作为层施加到的表面，且随后指定期望的磁场。例如，存在有限差分软件，该软件随后可自动地解决梯度线圈的设计。可存在数种方式来设计这种磁共振成像梯度线圈组件。一种方式是设计两个单独的所谓的分体式线圈，其中所述梯度线圈被分成两个单独的部分。另一种方式是采用实心圆柱形线圈承载管并切割或形成所述光子检测环容纳座。所述一组梯度线圈组成的层可随后被施加到这一实心的形成物。以此方式，其中所述圆柱形线圈承载管被形成为易于制造的整体式的管，因此无需由各种离散的部件来组装成所述管。
在另一个实施例中，所述一组磁共振成像梯度线圈被进一步作为层施加于所述光子检测环容纳座的所述实心后壁上。这种梯度线圈的使用能使由所述梯度线圈产生的磁场的均匀性增加。
在另一实施例中，所述磁共振成像梯度线圈形成分体的梯度线圈。所述分体的梯度线圈与所述实心后壁连接。用在本文中的分体的梯度线圈涵盖供用于磁共振成像的磁场梯度线圈，在磁共振成像中所述梯度线圈已被分成两个单独的部件。在某些实施例中，所述分体的梯度线圈的两个部分线圈之间的电连接在所述实心后壁的两个面上。
在另一实施例中，所述磁共振成像梯度线圈组件包括所述光子检测环。
在另一实施例中，所述光子检测环与所述圆柱形线圈承载管的所述内表面齐平。齐平意味着所述光子检测环的表面与所述圆柱形线圈承载管的所述内表面处于同一水平面。该实施例是有益的，因为与仅单独安装所述磁共振成像梯度线圈相比，所述光子检测环并不占据任何额外空间。在另一示例中，所述光子检测环可以是足够紧凑的，使得其曝露于所述磁体的内孔的表面位于所述圆柱形线圈承载管内。
在另一实施例中，所述光子检测环是正电子发射断层扫描(PET)检测环。
在另一实施例中，所述光子检测环是单光子发射计算机断层扫描检测环或SPECT检测环。
在另一实施例中，所述磁共振成像梯度线圈组件还包括被配置成用于支撑所述光子检测环的减振元件。这可以是有益的，因为在所述梯度线圈的使用期间，所述梯度线圈可产生会干扰所述光子检测环的振动。
在另一实施例中，所述磁共振成像梯度线圈组件还包括用于使所述光子检测环与所述圆柱形线圈承载管对齐的对齐销。这可以是有益的，因为其限定了所述光子检测环与所述磁共振成像梯度线圈组件之间的几何关系或物理关系。所述对齐销也可以用于控制所述光子检测环的元件或部分的振动方向。例如，所述对齐销可约束所述光子检测环的运动，且所述减振元件可抑制沿着所述对齐销的方向的这种运动。
在另一实施例中，所述磁共振成像梯度线圈组件还包括用于使所述光子检测环与所述圆柱形线圈承载管对齐的对齐元件。
在另一实施例中，所述磁共振成像梯度线圈组件还包括被配置成用于连接到所述光子检测环的连接器，以提供以下各项中的任一项：电源、电通信链路、光通信链路、冷却剂、空气及其组合。这种连接器的使用能够便利地移除和安装所述光子检测环的若干部分。
在另一实施例中，所述连接器附接到所述侧壁。将所述连接器放置到所述侧壁上能够容易地放置或安装所述光子检测环。所述光子检测环可通过所述侧壁上的一个或两个连接器连接，因此提供更大的稳定性或抗振动的支撑。在一个实施例中，所述连接器相对于所述实心后壁偏置。这在所述连接器的下方提供了空间，在该空间中所述分体的线圈之间的连接可以被便利地接合。
在另一实施例中，所述连接器被附接到所述实心后壁。将所述连接器放置到所述实心后壁上可具有以下益处：所述检测环沿所述对称轴线的尺寸被减小。
在另一实施例中，所述磁共振成像梯度线圈组件包括连接到所述连接器的一个或多个线缆。所述一个或多个线缆包括以下各项中的任一项：电缆和光缆。所述一个或多个线缆以以下各项中的任一项的方式布设：穿过所述圆柱形线圈承载管布设、穿过所述圆柱形线圈承载管的所述外表面中的通道布设及其组合。这可以是有益的，因为其可以提供一种紧凑的方式以将所述光子检测环整合到所述磁共振成像系统中。
在另一实施例中，所述磁共振成像梯度线圈组件还包括为所述连接器提供冷却剂的一个或多个冷却剂管。所述一个或多个冷却剂管以以下各项中的任一项的方式布设：穿过所述圆柱形线圈承载管布设、穿过所述圆柱形线圈承载管的所述外表面中的沟槽布设及其组合。该实施例可以是有益的，因为其提供了一种紧凑的方式以将比如空气、水或其它冷却剂的冷却剂整合到所述梯度线圈中以冷却所述光子检测环。
所述外表面中的所述通道可以与所述圆柱形线圈承载管的所述外表面中的所述沟槽相同或一致。
在另一实施例中，所述磁共振成像梯度线圈组件包括歧管以将冷却剂分配到所述一组梯度线圈和所述光子检测环。这可以是有益的，因为这可减少冷却所述梯度线圈和所述光子检测环两者所必需的冷却装置的数量。例如，冷却剂可以是水、一些其它流体和/或空气。
在另一方面，本发明提供一种医疗器械。所述医疗器械包括磁共振成像系统。所述磁共振成像系统包括具有圆柱形孔的主磁体。所述磁共振成像系统还包括根据一实施例的磁共振成像梯度线圈组件。所述磁共振成像梯度线圈组件被设置于所述圆柱形孔内。所述医疗器械还包括核医学成像系统。所述核医学成像系统包括安装到所述磁共振成像梯度线圈组件的光子检测环容纳座中的光子检测环。例如，所述核医学成像系统可以是正电子发射断层扫描(PET)系统或单光子发射计算机断层扫描(SPECT)系统。
在另一方面，本发明提供一种磁共振成像系统。所述磁共振成像系统包括具有圆柱形孔的主磁体。所述磁共振成像系统还包括根据本发明的一实施例的磁共振成像梯度线圈组件。所述磁共振成像梯度线圈组件被设置于或安装于所述磁体的圆柱形孔内。该实施例可以是有益的，因为所述磁共振成像系统已并入正电子发射断层扫描或SPECT系统且没有减小所述磁体的可用的孔。这可降低成本，因为不需要较大的磁体和/或可为使用所述磁共振成像系统的患者或受试者提供更多空间。
应理解的是，本发明的一个或多个前述实施例可组合，只要组合后的实施例不相互排斥即可。
附图说明
在下文中，将仅以举例的方式参照附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了医疗器械的示例；
图2示出了磁共振梯度线圈组件的示例；
图3示出了磁共振梯度线圈组件的另一示例；
图4示出了磁共振梯度线圈组件的另一示例；
图5示出了磁共振梯度线圈组件的另一示例；
图6示出了磁共振成像系统和磁共振梯度线圈组件的示例；
图7进一步示出了图6中的示例；
图8示出了磁共振成像系统和磁共振梯度线圈组件的另一示例；
图9进一步示出了图8中的示例；
图10示出了磁共振成像系统和磁共振梯度线圈组件的另一示例；及
图11进一步示出了图10中的示例。
具体实施方式
在这些附图中具有同样编号的元件是等效元件或执行相同的功能。如果功能等效，则先前已论述的元件未必会在后面的附图中加以论述。
图1示出了医疗器械100的示例。医疗器械100包括具有磁体104的磁共振成像系统102。磁体104是具有贯穿的孔106的超导圆柱形磁体104。使用不同类型的磁体也是可能的，例如，也可使用分体的圆柱形磁体和所谓的开放式磁体。分体的圆柱形磁体类似于标准的圆柱形磁体，但低温恒温器已被分成两部分以允许接近磁体的等轴测平面，例如，此类磁体可结合带电粒子束疗法使用。开放式磁体具有两个磁体区段，一个在另一个上面且在其间具有一足够大以接纳受试者的空间：两个区段区域的布置类似于赫姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是常见的，因为受试者不太受限。在圆柱形磁体的低温恒温器内，存在一批超导线圈。在圆柱形磁体104的孔106内，存在磁场足够强且足够均匀以执行磁共振成像的成像区108。
在磁体的孔106内，还有在圆柱形线圈承载管110上的一组磁场梯度线圈，其用于获取磁共振数据以便对磁体104的成像区108内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈110连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110指的是代表性的。通常，磁场梯度线圈110包含三组单独的线圈，用于沿三个正交的空间方向进行空间编码。磁场梯度电源将电流供应到磁场梯度线圈。供应到磁场梯度线圈110的电流是随时间来控制的，且可以是斜坡或脉冲变化的。
邻近成像区108的是射频线圈114，用于操纵成像区108内的磁自旋的取向且从也在成像区108内的自旋接收无线电传输。射频天线可包含多个线圈元件。射频天线也可称为频道或天线。射频线圈114连接到射频收发器116。射频线圈114和射频收发器116可由单独的发射和接收线圈以及单独的发射器和接收器来替代。应当理解的是，射频线圈114和射频收发器116是代表性的。射频线圈114同样指的是表示专用的发射天线和专用的接收天线。同样，收发器116也可以表示一个单独的发射器和多个接收器。射频线圈114也可以具有多个接收/发射元件，且射频收发器116可以具有多个接收/发射频道。
梯度线圈110可被示为具有在其中间部分切出的通道，所述通道是光子检测环容纳座122。光子检测环容纳座被示为具有光子检测环124，所述光子检测环被安装于其中且与梯度线圈110的内表面125齐平。光子检测环容纳座122具有侧壁126和实心后壁128，其均由圆柱形线圈承载管129形成。存在用于接收光子检测环124的若干部分的连接器130。
存在将冷却剂供应至冷却剂歧管134的冷却器132。冷却剂歧管134将流体供应至用于光子检测环124的冷却器连接器136以及用于梯度线圈110的冷却剂连接器138。用于光子检测环的冷却剂连接136被示为穿过圆柱形线圈承载管129。然而，在其它示例中，其可穿过管129的外表面139布设。
医疗器械100还包括提供光连接和/或电连接以使光子检测环124起作用的光子检测环电子器件140。图中示出了从光子检测环电子器件穿过圆柱形线圈承载管129到达连接器130的线缆142。在其它实施例中，线缆142也可以在外表面139的后方布设。
在成像区108内，受试者118具有可被成像的器官144。器官144在成像区108内。受试者118也已经摄取或注射了会在器官144内聚集的放射性核素146。放射性核素146发射光子，或者也可以发射正电子对，然后这一正电子对重新组合并发射两个光子148。由放射性核素146发射的光子随后被光子检测环124检测到。来自检测环124的信号由电子器件140接收。电子器件140和光子检测环构成核医学成像系统103。
收发器116、磁场梯度线圈电源112和光子检测环电子器件140被示为连接到计算机系统150的硬件接口152。计算机系统150是用于控制医疗器械100的控制系统或控制器的示例。
计算机系统150被进一步示为包含处理器154。处理器154进一步连接到硬件接口152、用户界面156、计算机存储器158和计算机内存159。计算机存储器158和计算机内存159的内容可以是互换的，或者可以在两者之间复制。
计算机存储器158被示为包含脉冲序列数据160。脉冲序列数据160是控制命令或可被转换成控制命令以便为处理器154提供顺序指令的其它数据，以便发送至磁共振成像系统102来获取磁共振数据162。计算机内存158被示为包含器官144的磁共振数据162，这些数据是使用脉冲序列数据160获取的，以控制磁共振成像系统102。计算机存储器158被进一步示为包含根据磁共振数据162重构的磁共振图像164。计算机存储器158被进一步示为包含使用光子检测环124和电子器件140获取的光子检测数据170。计算机存储器还显示根据光子检测数据170重构的核医学图像172。计算机存储器158还显示组合图像174，所述组合图像是核医学图像172和磁共振图像164的组合。例如，核医学图像172可以是正电子发射断层扫描图像，其随后与磁共振图像164叠加或组合。例如，这些图像可以并排显示在显示屏上，或者可以在屏幕或显示器上一起呈现或叠加。
计算机内存159被示为包含控制模块。控制模块180包含使得处理器154能够控制和操作核医学成像系统103和磁共振成像系统102的计算机可执行代码。例如，控制模块180可包含使得处理器154能够执行脉冲序列160以获取磁共振数据162以及控制电子器件140以获取光子检测数据170的代码。计算机内存159被进一步示为包含图像重构模块182。图像重构模块182使得处理器154能够根据磁共振数据162重构磁共振图像164和/或根据光子检测数据170重构核医学图像172。可安装或使用使得所述处理器能够生成组合图像174的附加软件。
图2示出了磁共振成像梯度线圈组件110的另一示例。在该示例中，存在两个分体的线圈半体200，其连接在一起以形成单个圆柱形线圈110。实心后壁128连接所述梯度线圈组件的两个半体200。可看到，圆柱对称轴线200延伸经过圆柱形线圈110的中心。垂直于轴线200且在线圈110的中心点处的平面203限定了线圈的中心203。可看出，光子检测环容纳座122以中心平面203为中心。在光子检测环容纳座122内，存在多个连接点204，其提供可在两个梯度线圈半体200之间形成电连接的空间。在某些示例中，用于光子检测环的连接器可放置在侧壁126上，但比连接点204更接近旋转轴线200。
于是，用于所述连接器的空间也提供了可形成两个线圈半体200之间的电连接204的空间。这可更有效地利用空间，因为使用了较接近和较远离旋转轴线200的空间。存在更详细地示出梯度线圈半体200的剖面的放大区域206。可看出，在圆柱形线圈承载管129上存在着与其附接的梯度线圈的多个样式。邻近内表面125的是多个主线圈衬里208。这些主线圈衬里被作为层施加且包含用于X、Y和Z梯度的线圈。在外表面139上，可看出，存在用于X、Y和Z梯度的多个次级屏蔽线圈210。图3示出了梯度线圈的另一示例。还示出了梯度线圈的中心区域的放大剖面图。圆柱形线圈承载管129被示为具有凹入到其中心的光子检测环容纳座122。
光子检测环124的模块被示为能够通过与所述侧壁互锁的紧固件300来安装。减振元件302通过紧固件300来张紧。减振元件302抵靠着侧壁126支撑光子检测环124。凹入到实心壁128中的是连接器130和数个对齐销306。连接器130可将电、光和/或冷却剂供应到光子检测环124。连接器130与光子检测环124上的连接器308配接。对齐销306与光子检测环模块124的后表面上的对齐元件310配接。在连接器130的后面是与通道或沟槽312连接的空间。线缆和/或冷却剂管可穿过通道或沟槽312布设以到达连接器130。
图4示出了梯度线圈的另一示例。在该示例中，圆柱形线圈承载管129同样具有在其中切出的光子检测环容纳座。在该示例中，在两个侧壁126上存在连接器130。连接器130被设置于侧壁126与实心后壁128之间的边界附近。例如，电信号或光信号可从一侧输送，而冷却水可从另一侧输送，以保持其分离开。在另一示例中，冷却水可从一侧进入而从另一侧排出，且随后在几个不同的光子检测环模块124之间来回反复。而且在图4内存在连接器130的俯视图400。由区域402标识的空间是用于一个模块124的连接器。围绕光子检测环容纳座的周边存在多个连接器，不同的模块124可插入到所述多个连接器。在该示例中，在侧壁126的任一侧上存在通道或沟槽312，以便为线缆和/或冷却剂管提供布设。
图5示出了类似于图3和4中已经示出的线圈组件的示例。然而，在该示例中，存在连接到一个侧壁126的一个连接器130。还存在贯穿所述圆柱形线圈承载管切出的孔或通道500，其通向线圈组件的边缘上的连接器502。来自SPECT或PET系统的另一连接器504可以连接到连接器502。在另一变化形式中，在两个侧壁126上都存在连接器，而在另一变化形式中，在一个侧壁126上存在连接器130，而在另一侧壁126上存在机械紧固件。如图4所示，围绕光子检测环容纳座122的整个周边可存在多个连接器130。
混合式MR-PET扫描器当前获得了显著的关注，其中第一批同步装置已经在市场中可购得。然而，将两种不同的成像模式组合起来承受较大的技术问题。问题之一是在MR系统内用于PET检测器的空间有限。当前PET-MR实施方案的主要不利之处是用于患者的孔尺寸有限。用于PET检测器的空间是以减少用于患者的空间为代价而获得的。对于处在“两臂举起”位置的肿瘤患者来说，这是尤其不利的。
应用分体的梯度线圈基本上允许实现患者空间的增加，但在目前已知的实施方案中，也会损失梯度线圈与RF线圈之间的一些空间，因为需要用于PET检测器的连接(线缆、光纤、冷却管道等)的空间。
当前同时用于组合PET和MRI的最常见的解决方案是使用宽孔(70cm)的MR磁体和梯度线圈与小孔(60cm)的RF线圈相结合，这形成了可容纳PET电子器件的间隙。
在这种配置中，用于PET检测器的空间是以减少用于患者的空间为代价而获得的。这是尤其不利的，因为PET通常是在“两臂举起”的位置进行测量的，这对于位于小孔中的病重的肿瘤患者来说往往是非常不适的。另外，这减小了MR视场，这对于使用MR数据进行PET衰减校正来说是不利的。
应用分体的梯度线圈基本上允许实现患者空间的增加，但在目前已知的实施方案中，也会损失梯度线圈与RF线圈之间的一些空间，因为需要用于PET检测器的连接(线缆、光纤、冷却管道等)的空间。因此，不得不使用直径减小的RF线圈，因为所有连接优选地必须在RF屏的外部布设，以便避免RM耦合及干扰。减小的RF线圈直径附加地阻碍使用“标准的宽孔”RF线圈部件。
MRI成像梯度线圈组件的分体的梯度线圈的示例可具有以下益处：容纳连接检测器模块的必要连接，或提供用于将这些连接布设到梯度线圈外部的装置。以此方式，可增加用于患者的孔，且可减少与RF线圈的PET连接(尤其是电连接)的EM耦合。作为选择，可减小梯度线圈的直径(保持用于患者的孔恒定)，从而形成更有效和便宜的梯度线圈设计。
由于梯度线圈用作预安装的“PET基础结构枢纽”，其可允许实现对整合的PET或SPECT系统的更有效的制造、安装和维护。
梯度线圈通常是刚性结构，包含环氧树脂和玻璃纤维强化塑料，以便使电导体具有机械硬度并保持其对齐。分体的梯度线圈通常借助外部圆柱形承载管来连接并保持稳定，以保持线圈对齐。这种承载管(或相应的梯度线圈设置)的修改允许改善与PET模块的必要连接的布设。这可通过不同方式完成，且给出了若干个不同示例。
在第一示例中，PET或SPECT的连接被嵌入到梯度线圈承载管的外表面中。可将约5mm深的沟槽添加到梯度线圈设置的外部，且没有负面地影响机械稳定性或功能。这些沟槽可容纳“自由的”线缆和管道，或者这些连接可被永久地整合(胶合等)。图6示出了整合到梯度线圈承载管的外表面中的连接的示例。图7示出了具有在梯度线圈组件的外侧上的构槽的示例。
图6和7示出了外表面139具有用于布设用于光子检测环的冷却剂连接136和/或线缆142的通道或沟槽312的示例。射频屏600也可看作位于RF线圈114与梯度线圈组件110之间。光子检测环模块124也可看作在其内部具有多个闪烁体602。
在第二示例中，PET或SPECT的连接被穿过在梯度线圈中形成的通道(在主线圈与次级线圈之间)。在某些位置处，在前侧/后侧不存在导体，或者所述导体足够宽以便在其中添加孔，似乎能够将所需的通道整合到梯度线圈中。图8示出了位于梯度线圈中的若干通道的示例(在主绕组与次级绕组之间)。图9也示出了经过梯度线圈组件的通道的示例。
图8和9示出了类似于图6和7所示的梯度线圈组件110的变化形式。这两个图的区别在于，用于光子检测环的冷却剂连接136和线缆142经过贯穿圆柱形线圈承载管129的孔500布设。
在第三示例中，圆柱形线圈承载管具有位于中间部分的穿通部，以允许PET模块与布设在梯度线圈外部(在与磁体的间隙中)的线缆和管道的连接。图10示出的示例具有位于梯度线圈承载管的中部的穿通部以及布设在梯度线圈组件外部的线缆/管道。图11示出的示例具有位于梯度线圈中部的穿通部以及布设在梯度线圈组件外部的线缆/管道。
图10和11用于示出梯度线圈组件110的另一示例。在该示例中，在梯度线圈中部具有穿通部，且冷却剂管136或线缆142布设在梯度线圈组件110的外部。标为1100的箭头指示了在梯度线圈组件外部布设连接的位置。标为1102的箭头指示了进入到梯度线圈的分体部分中用于线缆或冷却剂管穿过的穿通部所在的位置。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但这样的图示和描述被认为是图示性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
通过研究附图、公开内容和所附的权利要求，本领域技术人员在实践所主张的本发明时，能够理解并实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载的特定措施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可存储/分布于适合的介质上，比如与其它硬件一起供应或作为其它硬件的一部分的光存储介质或固态介质但也可以其它形式分布，比如经由因特网或者其它有线或无线电信系统。在权利要求书中的任何附图标记不应视为限制其范围。
附图标记列表
100 医疗器械
102 磁共振成像系统
103 核医学成像系统
104 磁体
106 磁体的孔
108 成像区
110 磁场梯度线圈
112 磁场梯度线圈电源
114 射频线圈
116 收发器
118 受试者
120 受试者支撑件
122 光子检测环容纳座
124 光子检测环
125 内表面
126 侧壁
128 实心后壁
129 圆柱形线圈承载管
130 连接器
132 冷却器
134 冷却剂歧管
136 用于光子检测环的冷却剂连接
138 用于梯度线圈的冷却剂连接器
139 外表面
140 光子检测环电子器件
142 线缆
144 器官
146 放射性核素浓度
148 光子发射
150 计算机系统
152 硬件接口
154 处理器
156 用户界面
158 计算机存储器
159 计算机内存
160 脉冲序列数据
162 磁共振数据
164 磁共振图像
170 光子检测数据
172 核医学图像
174 组合图像
180 控制模块
182 图像重构模块
200 分体的线圈半体
202 圆柱对称轴线
203 线圈中心
204 线圈半体之间的连接
206 放大区域
208 主线圈
210 次级屏蔽线圈
300 紧固件
302 减振元件
306 对齐销
308 连接器
310 对齐元件
312 通道或沟槽
400 连接器的俯视图
402 用于一个模块的连接器
500 孔
502 连接器
504 连接器
600 RF屏
602 多个闪烁体
1100 布设在梯度线圈组件外部的连接
1102 进入梯度线圈的分体部分中的穿通部

Claims (15)

1.一种磁共振成像梯度线圈组件(110)，包括：
-圆柱形线圈承载管(129)，其中所述圆柱形线圈承载管具有内表面(125)和外表面(139)，所述圆柱形线圈承载管具有圆柱对称轴线(202)，所述圆柱形线圈承载管具有中心(203)，所述圆柱形线圈承载管具有凹入到所述圆柱形线圈承载管的所述内表面中的光子检测环容纳座(122)，其中所述光子检测环容纳座以所述中心为中心，所述光子检测环容纳座包括由所述圆柱形线圈承载管形成的侧壁(126)以及由所述圆柱形线圈承载管形成的实心后壁(128)；和
-一组磁共振成像梯度线圈(208、210)，所述一组磁共振成像梯度线圈附接到所述圆柱形线圈承载管，其中所述磁共振成像梯度线圈组件还包括被配置成用于将一个或多个线缆(142)连接到光子检测环的连接器(130)；其中所述一个或多个线缆至少部分地穿过所述圆柱形线圈承载管的所述外表面中的通道布设。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述圆柱形线圈承载管被形成为整体式的管。
3.根据权利要求1或2所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述一组磁共振成像梯度线圈被作为层施加于以下各项上：所述圆柱形线圈承载管的所述内表面、所述圆柱形线圈承载管的所述外表面以及所述光子检测环容纳座的所述侧壁。
4.根据权利要求1或2所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述一组磁共振成像梯度线圈形成分体的梯度线圈(200)，其中所述分体的梯度线圈通过所述实心后壁连接。
5.根据权利要求1所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述磁共振成像梯度线圈组件包括容纳于所述光子检测环容纳座(122)中的光子检测环(124)。
6.根据权利要求5所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述光子检测环与所述圆柱形线圈承载管的所述内表面齐平。
7.根据权利要求1所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述光子检测环是PET或SPECT检测环。
8.根据权利要求1所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述磁共振成像梯度线圈组件还包括以下各项中的任一项：减振元件(302)，所述减振元件被配置成用于支撑所述光子检测环；对齐销(306)，所述对齐销用于使所述光子检测环与所述圆柱形线圈承载管对齐；对齐元件，所述对齐元件用于使所述光子检测环与所述圆柱形线圈承载管对齐；及其组合。
9.根据权利要求1所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述连接器(130)被配置成用于连接到所述光子检测环以提供以下各项中的任一项：电源、电通信链路、光通信链路、冷却剂、空气及其组合。
10.根据权利要求9所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述连接器附接到所述侧壁。
11.根据权利要求9所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述连接器附接到所述实心后壁。
12.根据权利要求1、9、10或11所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述一个或多个线缆包括以下各项中的任一项：电缆、光缆及其组合。
13.根据权利要求9、10或11所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述磁共振成像梯度线圈组件包括用于为所述连接器提供冷却剂的一个或多个冷却剂管(136)，其中所述一个或多个冷却剂管以以下各项中的任一项的方式布设：穿过所述圆柱形线圈承载管布设、穿过所述圆柱形线圈承载管的所述外表面中的沟槽布设及其组合。
14.根据权利要求13所述的磁共振成像梯度线圈组件，其特征在于，所述磁共振成像梯度线圈组件包括用于将冷却剂分配到所述一组磁共振成像梯度线圈和所述光子检测环的歧管(134)。
15.一种医疗器械，包括：
-磁共振成像系统(102)，其中所述磁共振成像系统包括具有圆柱形孔(106)的主磁体(104)，所述磁共振成像系统还包括根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像梯度线圈组件(110)，其中所述磁共振成像梯度线圈组件被设置于所述圆柱形孔中；和
-核医学成像系统(103)，其中所述核医学成像系统包括被安装到所述磁共振成像梯度线圈组件的所述光子检测环容纳座中的光子检测环(124)。
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