CN107831463A - 用于对物体成像的pet‑mri系统及其成像的方法及其表面线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于对物体成像的PET‑MRI系统。所述PET‑MRI系统包括磁共振成像子系统、正电子发射断层扫描子系统、光学传感器和数据处理控制器。磁共振成像子系统包括从物体采集磁共振信号的表面线圈。正电子发射断层扫描子系统从物体采集PET发射。光学传感器检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者。数据处理控制器与磁共振成像子系统、正电子发射断层扫描子系统和光学传感器通信，并且利用表面线圈的检测到的空间位置和检测到的形状中的至少一者来针对衰减校正采集的PET发射。

Description

用于对物体成像的PET-MRI系统及其成像的方法及其表面 线圈
技术领域
本发明的实施例一般涉及正电子发射断层扫描(“PET”)和磁共振成像(“MRI”或“MR成像”)，并且更具体地涉及用于组合式PET-MRI系统中的表面线圈(surface coil)的衰减校正(attenuation correction)的系统和方法。
背景技术
PET(positron emission tomography)成像涉及正电子发射的放射性核素(radionuclides)在所关注的受检者体内的层析图像的形成。用放射性核素标记的试剂被施用给定位在检测器环内的受检者。随着放射性核素衰变，从其发射出称为“正电子”的带正电的电子。当这些正电子行进通过受检者的组织时，它们丧失动能并最终与电子碰撞，导致相互湮没。正电子湮没导致一对方向相反的伽马射线以大约511keV的能量被发射，该伽马射线随后被检测器环中的闪烁体(scintillator)检测到。当被伽马射线撞击时，每个闪烁体照亮，激发诸如光电二极管的光伏电池(photovoltaic)部件。
来自光伏电池的信号被处理为伽马射线的入射。当两条伽马射线大约同时撞击相对地定位的闪烁体时，符合(coincidence)被记录。数据分类单元处理符合以确定真符合事件并挑选出代表死时间和单次伽马射线检测的数据。符合事件被装仓(binned)和集成以形成PET数据的桢，这些桢可以被重建成描绘带放射性核素标记的试剂和/或其代谢物在受检者体内的分布的图像。
MRI(magnetic resonance imaging)获得代表易受核磁共振(“NMR”)影响的原子核的显著群体的物体的内部结构的数字化可视图像。许多MRI系统使用容纳超导磁体的磁体组件对靶体积(以下也称为“成像孔”和/或简称“孔”)内的待成像的患者/物体中的核(nuclei)施加强的主磁场。核由通常经由RF线圈以特征NMR(拉莫尔)频率发送的射频(radio frequency；“RF”)信号激发。通过在空间上干扰围绕成像孔内的物体的局部磁场，并且当受激发的质子松弛回到其较低能量的正常状态时分析来自核的所得的RF响应(在本说明书中也称为“MR信号”)，作为其空间位置的函数的这些核响应的标测图或图像被生成并显示。核响应的图像提供了物体的内部结构的非侵入性视图。
在许多MRI系统中，通常通过使用用于发射的全身体积RF线圈来获得最佳的激励磁场均匀度(homogeneity)。全身发送线圈常常是在这样的MRI系统中最大的RF线圈。然而，如果它也用来接收RF响应，则较大的RF线圈产生较低的信噪比(“SNR”)，主要是因为这样的RF线圈常常离正在成像的信号发生组织距离较远。由于高SNR在MRI中通常是理想的，常常采用“表面线圈”来接收RF响应以提高来自特定的感兴趣体积的SNR。一般来讲，表面线圈相对较小，并且被构造成接收来自患者的局部部分的RF响应，例如，不同的表面线圈可以用于对头部、颈部、腿部、臂部和/或各种内部器官进行成像。
然而，在组合式PET-MRI系统中，表面线圈会潜在地使发射的伽马射线在被检测器环中的闪烁体检测到之前畸变，即，衰减。因此，许多PET-MRI系统依靠衰减校正算法来补偿由表面线圈引起的畸变。然而，这样的算法常常需要以较高的精度水平获知表面线圈的形状、位置和材料密度。结果，许多PET-MRI系统局限于使用所谓的非悬浮(non-floating)的“刚性”表面线圈，该线圈通常是非柔性的，并且安装/固定到已知的静止位置。
然而，许多MRI系统使用悬浮式表面线圈，该线圈通常产生比刚性表面线圈更大的SNR，因为它们通常放置在患者的身体上，并且因此更靠近成像的组织。实际上，悬浮式表面线圈通常由患者的身体支撑，并且因此常常相对于患者的移动而移动。结果，这样的线圈的位置既不是固定的，又不能以较大的精度获知。许多悬浮式表面线圈还是柔性的，即，非刚性的，使得线圈形状也可能无法以较大的精度获知。
因此，需要的是一种用于表面线圈的衰减校正的改进的系统和方法，其提供用于在PET-MRI系统中使用悬浮式表面线圈和/或柔性线圈。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种用于对物体成像的PET-MRI系统。PET-MRI系统包括磁共振成像子系统、正电子发射断层扫描子系统、光学传感器(optical sensor)和数据处理控制器。磁共振成像子系统包括用于从物体采集磁共振信号的表面线圈。正电子发射断层扫描子系统用于从物体采集PET发射。光学传感器检测(detects)表面线圈的空间位置和形状中的至少一者。数据处理控制器与磁共振成像子系统、正电子发射断层扫描子系统和光学传感器通信，并且利用表面线圈的检测到的空间位置和检测到的形状中的至少一者来针对衰减校正采集的PET发射。
其中，所述光学传感器包括光纤电缆(fiber optic cable)并且通过确定所述光纤电缆的形状来检测所述表面线圈的所述空间位置和所述形状中的至少一者。
其中，所述光纤电缆具有设置在锚固位置处(at an anchor location)的第一端部和设置在所述表面线圈处的第二端部。
其中，所述锚固位置是线圈端口(coil port)和患者托架(patient cradle)中的至少一者。
其中，所述光纤电缆设置在所述表面线圈的外表面上。
其中，所述光纤电缆并入传感器垫(mat)中，所述传感器垫设置在所述表面线圈的外表面上。
其中，所述光纤电缆集成到所述表面线圈中。
其中，所述表面线圈包括公共端口(common port)，所述光纤电缆和通信电缆两者均穿过所述公共端口，这允许所述表面线圈将所述接收的磁共振信号通信至所述数据处理控制器。
在另一个实施例中，提供了一种用于执行物体的PET-MR成像的方法。该方法包括：经由光学传感器检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者；经由正电子发射断层扫描子系统从物体采集PET发射；以及经由数据处理控制器利用表面线圈的检测到的空间位置和检测到的形状中的至少一者来针对衰减校正采集的PET发射，数据处理控制器与光学传感器和正电子发射断层扫描子系统通信。
其中，所述光学传感器包括光纤电缆，并且经由光学传感器检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者包括：确定所述光纤电缆的所述形状。
其中，所述光纤电缆具有设置在锚固位置处的第一端部和设置在所述表面线圈处的第二端部。
其中，所述锚固位置是线圈端口和患者托架中的至少一者。
所述的方法还包括：将所述光纤电缆放置在所述表面线圈的外表面上。
其中，所述光纤电缆并入传感器垫中，并且所述方法还包括：将所述传感器垫放置在所述表面线圈的外表面上。
其中，所述光纤电缆并入所述表面线圈中。
在还有另一实施例中，提供了一种用于对物体成像的PET-MRI系统的表面线圈。表面线圈包括具有外表面的主体和光纤电缆。表面线圈从物体采集磁共振信号，并且光纤电缆提供用于检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者。
其中，所述光纤电缆设置在所述主体的所述外表面上。
其中，所述光纤电缆并入设置在所述主体的所述外表面上的传感器垫中。
其中，所述光学传感器集成到所述主体中。
其中，所述主体还包括公共端口，所述光纤电缆和通信电缆两者均穿过该公共端口，这允许所述表面线圈将接收的磁共振信号通信至所述PET-MRI系统的数据处理控制器。
附图说明
通过参照附图阅读非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本发明，附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的PET-MRI系统的示意性框图，该系统包括磁体组件；
图2是根据本发明的一个实施例的图1的磁体组件的透视图；
图3是根据本发明的一个实施例的图1的磁体组件的另一个透视图；
图4是符号图，描绘了根据本发明的一个实施例的图1的PET-MRI系统的表面线圈和光纤电缆的x、y和z平面投影；以及
图5是根据本发明的一个实施例的图1的PET-MRI系统的表面线圈的示意图，其中表面线圈包括集成的光纤电缆。
具体实施方式
下面将详细参照本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，贯穿各图使用的相同的附图标记表示相同或类似的部件，而不再进行重复描述。
如本说明书所用，术语“基本上”、“大体上”和“约”表示在相对于适合实现部件或组件的功能性目的的理想的所需条件可合理地实现的制造和组装公差内的条件。如本说明书所用，术语“实时”意指用户感觉足够即时或者使处理器能够跟上外部过程的处理响应水平。同样如本说明书所用，术语“空间位置”意指物体在二维和/或三维空间中的位置和/或取向。如本说明书所用，“电联接(electrically coupled)”、“电连接(electricallyconnected)”、“电气通信(electrical communication)”和“通信”意指所引用的元件直接地或间接地相连，使得电流或其它通信媒介可以从一者流至另一者。连接可包括直接传导连接(即，没有居间的电容、电感或有源元件)、电感连接、电容连接和/或任何其它合适的电连接。可以存在居间部件。如本说明书进一步所用，术语“衰减校正”意指这样的过程和/或算法：其校正/考虑由伽马射线的吸收和/或散射所导致的检测事件的损失(loss)产生的PET成像中的失真，伽马射线的吸收和/或散射的原因是已注入待成像物体内的带放射性核素标记的试剂的衰变。
另外，虽然本说明书所公开的实施例结合混合式PET-MRI系统进行描述，但应当理解，本发明的实施例可以应用于其它成像系统，例如，SPECT/MR和/或其它类似的成像系统。此外，如将了解的，涉及成像系统的本发明的实施例可以用来一般地分析动物组织和其它材料，而不限于人体组织。
现在参看图1，示出了并入本发明的实施例的混合式PET-MRI系统10的主要部件。如将了解和下文描述的，PET-MRI系统10组合了PET子系统和MRI子系统两者。系统10的操作可以从操作者控制台(operator console)12控制，操作者控制台12包括键盘或其它输入设备14、控制面板16和显示屏18。控制台12通过链路20与单独的计算机系统22通信，计算机系统22使操作者能够在显示屏18上控制图像的产生和显示。计算机系统22包括多个模块，例如，图像处理器模块24、CPU模块26和存储器模块28。计算机系统22也可以连接到永久性或备用的存储装置(memory storage)、网络，或者可以通过链路32与单独的系统控制器30通信。输入设备14可包括鼠标、键盘、轨迹球、触摸激活屏、光棒或任何类似或等同的输入设备，并且可以用于交互几何指令。
系统控制器30包括一组模块，该组模块彼此通信且通过链路34连接到操作者控制台12。系统控制器30正是通过链路32来接收命令以指示将执行的一个或多个扫描序列。对于MRI数据采集，通过发送描述待产生的RF脉冲和脉冲序列的定时、强度和形状的指令、命令和/或请求，RF发送/接收模块38命令扫描仪40执行所需的扫描序列，以对应于数据采集窗口的定时和强度。就这一点而言，发送/接收开关42经由放大器44控制从RF发送模块38到扫描仪40和从扫描仪40到RF接收模块38的数据流动。系统控制器30也连接到具有放大器Gx、Gy和Gz的梯度放大器(gradient amplifier)子系统46，以指示在扫描期间产生的梯度脉冲的定时和形状。
由系统控制器30产生的梯度波形指令发送至梯度放大器子系统46，该子系统可以在扫描仪40或系统控制器30的外部，或者可以集成在其中。每个梯度放大器Gx、Gy和Gz激发一般标示为48的梯度线圈组件中的对应的物理梯度线圈，以产生用于对采集的信号在空间上编码的磁场梯度。梯度线圈组件48形成磁体组件50的一部分，磁体组件50包括偏振磁体(polarizing magnet)52和RF线圈组件54。备选地，梯度线圈组件48的梯度线圈可以独立于磁体组件50。在实施例中，RF线圈组件54可包括全身(whole-body)RF发送线圈56。如将了解的，RF线圈组件54的线圈56可以被构造用于发送RF脉冲，而单独的表面线圈58被构造成接收RF信号。脉冲发生器60可以如图所示集成到系统控制器30中，或者可以集成到MRI扫描仪40中，以产生用于梯度放大器46和/或RF线圈组件54的脉冲序列或脉冲序列信号。此外，脉冲发生器60可以与脉冲序列的产生同步地生成PET数据消隐信号(blanking signals)。这些消隐信号可以在单独的逻辑线上生成以用于后续的数据处理。由激励脉冲产生、由患者/受检者/成像物体62中的受激发核发射的MR信号可以由表面线圈58感测，然后经由T/R开关42发送至RF发送/接收模块38。MR信号在系统控制器30的数据处理控制器/处理器64中被解调、滤波和数字化。
当在数据处理控制器64中已采集了一组或多组原始k空间数据时，MRI扫描完成。该原始k空间数据在数据处理控制器64中被重建，数据处理控制器64操作用于将该数据(通过傅里叶或其它技术)变换为图像数据。该图像数据通过链路32传送至计算机系统22，并在那里被存储在存储器模块28中。备选地，在一些实施例中，计算机系统22可以承担数据处理控制器64的图像数据重建和其它功能。响应于接收自操作者控制台12的命令，存储在存储器模块28中的图像数据可以在长期存储装置中存档，或者可以由图像处理器24或CPU26进一步处理，传送至操作者控制台12，并且在显示器18上呈现。
在组合式PET-MRI系统中，PET数据可以与上述MRI数据采集同时采集。因此，扫描仪40也包括正电子发射检测器阵列或环66，其被构造成检测源自由成像物体62发射的正电子湮没的伽马射线。检测器环66优选地包括围绕机架布置的多个闪烁体和光伏电池。然而，如将了解的，在实施例中，检测器阵列66可以具有用于采集PET数据的任何合适的构造。此外，检测器环66的闪烁体、光伏电池和其它电子器件不一定需被从由偏振磁体52和全身RF发送线圈56施加的磁场和/或RF场屏蔽。然而，可以构想，本发明的实施例可包括本领域已知的这样的屏蔽，或者可以与各种其它屏蔽技术结合。
由检测器环66检测到的伽马射线入射由检测器环66的光伏电池转化为电信号，该电信号由一系列前端电子器件68调理(conditioned)。这些调理电路68可包括各种放大器、滤波器和模数转换器。从前端电子器件68输出的数字信号接着由符合处理器70处理以将伽马射线检测匹配为潜在符合事件。当两条伽马射线大约彼此相对地撞击检测器时，在没有随机噪声和信号伽马射线检测干涉的情况下，正电子湮没有可能发生在沿着检测器之间的线的某个地方。因此，由符合处理器70确定的符合被划入真符合事件并最终由数据分类器72集成。来自分类器72的符合事件数据或PET数据由系统控制器30在PET数据接收端口74接收并存储在存储器28中，以便由数据处理控制器64进行后续处理。PET图像可以接着由图像处理器24重建并且与MR图像混合以产生混合的结构和代谢或功能图像。调理电路68、符合处理器70和分类器72均可以在扫描仪40或系统控制器30的外部，或者可以集成在它们中。
PET-MR成像系统10中还包括患者支撑组件/托架76，患者支撑组件/托架76被构造成在数据采集期间将患者/受检者62支撑在磁体组件50的孔78内。患者托架76使患者62能够相对于磁体组件50移动至各种位置，包括在孔78外部的加载位置和至少一个成像位置，其中当处于成像位置时患者/受检者62的至少一部分被定位在成像体积内(即，在孔78内)。
如图2和图3所示，在实施例中，表面线圈58包括主体80，主体80具有限定内部体积84的外表面82，并且表面线圈58被构造成搁置在(rest)患者62身上和/或由患者62支撑，即，在实施例中，表面线圈58可以是悬浮式表面线圈。在这样的实施例中，表面线圈58不固定到已知的静止位置。因此，表面线圈58可以响应于患者62相对于孔78的中心轴线86的移动而移动。虽然在图2和图3中描绘的表面线圈58被构造成覆盖患者62的躯干，但应当了解，表面线圈58可以被构造成覆盖患者62的其它部位，例如，头部、臂部、下体、腿部等。此外，表面线圈58可以是刚性的(即，非柔性的)和/或柔性的(flexible)，例如，可调整地和/或自然地适形于患者62的形状。
如在图2和图3中进一步所示，PET-MRI系统10也可包括光学传感器88，其被构造成检测悬浮式表面线圈58的空间位置和/或形状中的至少一者。例如，在实施例中，光学传感器88可包括光纤电缆90并且被构造成通过确定光纤电缆90的形状而检测表面线圈58的位置和/或形状。光纤电缆90可以为大约小于1mm并且由低密度材料制成。应当理解，光学传感器88可以被构造成通过用本领域已知的手段累积光纤电缆的各个区段的弯曲应变而重建光纤电缆90的形状。换句话讲，通过分析行进通过光纤电缆90的光的特性，光学传感器88可以高的精度水平(例如，在1mm内)实时地和/或几乎实时地(例如，10Hz的分辨率)确定光纤电缆90的形状，以包括弯曲、扭曲和/或扭结。在这样的实施例中，光纤电缆90可包括第一端部92和第二端部94，第一端部92连接/设置在锚固位置处，并且第二端部94连接/设置在表面线圈58处。如本说明书所用，术语“锚固位置”是指具有在不使用光学传感器88的情况下可相对于检测器环66以相对高的精度水平确定定位的位置。例如，在实施例中，锚固位置可以是在PET-MRI系统10的固定结构/部件上的线圈端口96和/或在患者托架76上的位置。
现在转到图4，示出了表面线圈58和光纤电缆90的x、y和z平面投影。如将了解的，光纤电缆90的第二端部94接触表面线圈58的点可以用作坐标中心点98。如将了解的，坐标中心点98是在表面线圈58之上和/或之内的已知位置，可从该位置基于表面线圈58的已知特性(例如，近似形状、长度、高度、宽度、深度等)计算和/或内推出(interpolated)主体80的位置。因此，由于第一端部92的位置在已知的锚固位置，例如，患者托架(图2和图3中的76)和/或线圈端口(图2中的96)上的点处，可在三维空间中基于光纤电缆90的所确定的形状来计算第二端部94的位置。因此，可在三维空间中从第二端部94的计算位置接着确定坐标中心点98的位置。一旦坐标中心点98的位置已被计算/确定，就可接着找到表面线圈58的三维位置/取向。因此，如将进一步了解的，在实施例中，可经由光纤电缆90在六(6)个自由度(DOF)(即，三(3)个平移和三(3)个旋转)中采集表面线圈58的形状。
重新参看图2和图3，应当进一步了解，在实施例中，上述计算可以由数据处理控制器64和/或位于PET-MRI系统10的部件中的另一个合适的处理器来执行。在这样的实施例中，光学传感器88可以位于PET-MRI系统10的诸如磁体组件50和/或患者托架76的静止部件之上/之内，其中光纤电缆90的第一端部92连接到光学传感器88。光学传感器88可以接着用作换能器，该换能器将光纤电缆90内的光的光学测量值转换为模拟和/或数字信号，该信号接着被通信至合适的处理器，例如，数据处理控制器64。数据处理控制器64可以接着使用所接收的表面线圈58形状和/或位置信息来执行采集的PET发射的衰减校正。
还应当理解，在实施例中，光纤电缆90的第二端部94可以设置/连接到表面线圈58的外表面82。特别地，如图2所示，在实施例中，光纤电缆90的第二端部94可以连接/设置在表面线圈58上的单个点处。另外，并且如图3所示，在其它实施例中，光纤电缆90的第二端部94可以并入传感器垫100中，传感器垫100被构造成设置/放置在表面线圈58的外表面82上。传感器垫100可以由塑料和/或柔性织物制成，使得当放置在表面线圈58上时传感器垫100适形于表面线圈58的形状。在这样的实施例中，当在传感器垫100内时，光纤电缆90可以跨越/覆盖大于单个点的区域，即，传感器垫100被构造成支撑光纤电缆90，使得当传感器垫100被放置在表面线圈58上时光纤电缆90的相当大一部分可适形于表面线圈58的形状。因此，并且如将了解的，使光纤电缆90的相当大一部分适形于表面线圈58的形状使得能够基于光纤电缆90的确定的形状来计算/确定/检测表面线圈58的形状。
现在参看图5，描绘了表面线圈58，其中外表面82的一部分被从视图中移除，使得内部体积84可见。如图5所示，在实施例中，光纤电缆90可以并入/集成到表面线圈58中。在这样的实施例中，表面线圈58可包括公共端口102，光纤电缆90和通信电缆104两者均穿过该公共端口102，这允许表面线圈58将接收的RF响应/磁共振信号通信至系统控制器30和/或图像处理器24。如在图5中进一步所示，类似于其中光纤电缆90并入传感器垫100(图3中示出)中的实施例，光纤电缆90的相当大一部分可以并入传感器线圈58中，以便能够检测/计算传感器线圈58的形状。
最后，还应当理解，PET-MRI系统10可包括必要的电子器件、软件、存储器(memory)、存储装置(storage)、数据库、固件、逻辑/状态机、微处理器、通信链路、显示器或其它可视或音频用户接口、印刷设备、以及任何其它输入/输出接口，以执行本说明书所述功能和/或实现本说明书所述结果。例如，如前所述，PET-MRI系统10可包括至少一个处理器(例如，图1中的24、26和64)、以及系统存储器/数据存储结构(例如，图1中的28)，该存储结构可包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。PET-MRI系统10的所述至少一个处理器可包括一个或多个常规的微处理器和一个或多个补充的协处理器，例如数学协处理器等。本说明书讨论的数据存储结构可包括磁性、光学和/或半导体存储器的适当组合，并且可包括例如RAM、ROM、闪存驱动器、诸如压缩盘的光盘和/或硬盘或硬盘驱动器。
另外，可以将软件应用程序从计算机可读介质读入所述至少一个处理器的主存储器中，该软件应用程序提供用于光纤电缆90和/或表面线圈58的形状的计算/检测/确定，并且用于接收的PET发射的衰减校正。如本说明书所用，术语“计算机可读介质”是指提供或参与提供指令到PET-MRI系统10的所述至少一个处理器(或本说明书所述设备的任何其它处理器)以执行的任何介质。这样的介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质包括例如光学、磁性、或光磁性盘，例如存储器。易失性介质包括动态随机存取存储器(DRAM)，其通常构成主存储器。常见形式的计算机可读介质包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、RAM、PROM、EPROM或EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、FLASH-EEPROM、任何其它存储芯片或盒、或计算机可从其读取的任何其它介质。
虽然在实施例中软件应用程序中指令序列的执行导致至少一个处理器执行本说明书所述方法/过程，硬连线电路可以代替软件指令或与软件指令结合使用以实现本发明的方法/过程。因此，本发明的实施例不限于任何硬件和/或软件的具体组合。
还应当理解，以上描述旨在举例说明而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可彼此组合地使用。另外，可作出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导而不脱离其范围。
例如，在一个实施例中，提供了一种用于对物体成像的PET-MRI系统。PET-MRI系统包括磁共振成像子系统、正电子发射断层扫描子系统、光学传感器和数据处理控制器。磁共振成像子系统包括用于从物体采集磁共振信号的表面线圈。正电子发射断层扫描子系统用于从物体采集PET发射。光学传感器用于检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者。数据处理控制器与磁共振成像子系统、正电子发射断层扫描子系统和光学传感器通信，并且利用表面线圈的检测到的空间位置和检测到的形状中的至少一者来针对衰减校正采集的PET发射。在某些实施例中，光学传感器包括光纤电缆并且通过确定光纤电缆的形状来检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者。在某些实施例中，光纤电缆具有设置在锚固位置处的第一端部和设置在表面线圈处的第二端部。在某些实施例中，锚固位置是线圈端口和患者托架中的至少一者。在某些实施例中，光纤电缆设置在表面线圈的外表面上。在某些实施例中，光纤电缆并入设置在表面线圈的外表面上的传感器垫中。在某些实施例中，光纤电缆集成到表面线圈中。在某些实施例中，表面线圈包括公共端口，光纤电缆和通信电缆两者均穿过该公共端口，这允许表面线圈将接收的磁共振信号通信至数据处理控制器。
其它实施例提供了一种用于执行物体的PET-MR成像的方法。该方法包括：经由光学传感器检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者；经由正电子发射断层扫描子系统从物体采集PET发射；以及经由数据处理控制器利用表面线圈的检测到的空间位置和检测到的形状中的至少一者来针对衰减校正采集的PET发射，数据处理控制器与光学传感器和正电子发射断层扫描子系统通信。在某些实施例中，光学传感器包括光纤电缆。在这样的实施例中，经由光学传感器检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者包括确定光纤电缆的形状。在某些实施例中，光纤电缆具有设置在锚固位置处的第一端部和设置在表面线圈处的第二端部。在某些实施例中，锚固位置是线圈端口和患者托架中的至少一者。在某些实施例中，该方法还包括将光纤电缆放置在表面线圈的外表面上。在某些实施例中，光纤电缆并入传感器垫中，并且该方法还包括将传感器垫放置在表面线圈的外表面上。在某些实施例中，光纤电缆并入表面线圈中。
另一些实施例提供了一种用于对物体成像的PET-MRI系统的表面线圈。表面线圈包括具有外表面的主体和光纤电缆。表面线圈从物体采集磁共振信号，并且光纤电缆提供用于检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者。在某些实施例中，光纤电缆设置在主体的外表面上。在某些实施例中，光纤电缆并入设置在主体的外表面上的传感器垫中。在某些实施例中，光学传感器集成到主体中。在某些实施例中，主体还包括公共端口，光纤电缆和通信电缆两者均穿过该公共端口，这允许表面线圈将接收的磁共振信号通信至PET-MRI系统的数据处理控制器。
另外，在实施例中，光学传感器88和光纤电缆90可以被应用以确定除表面线圈58之外的附加物体的位置。
因此，通过使用光学传感器88来确定表面线圈58的位置，本发明的一些实施例提供用于考虑PET-MRI系统10内的悬浮式表面线圈的PET发射的衰减校正。因此，由于悬浮式表面线圈提供比传统的固定的刚性表面线圈更高的SNR，这样的实施例提供用于显著增加PET-MRI成像的质量和/或分辨率。此外，由于光学传感器88依赖光作为感测介质，本发明的一些实施例有助于SNR的上述增加，而不影响组合式PET-MRI系统10的MRI部件的磁场和/或RF信号。因此，PET-MRI系统10的一些实施例提供用于相比传统PET-MRI多达4-6％的几何准确度(geometric accuracy)增加，而不影响MR成像。
另外，由于光学传感器88经由光纤电缆90确定表面线圈58的位置，本发明的一些实施例提供用于上述衰减校正，而不需要增加PET-MRI系统10的扫描时间的某些程序，例如，患者屏气。
此外，具有带有集成的光纤电缆90的表面线圈58的一些实施例提供了为给定的PET-MRI扫描快速放置和/或换出表面线圈58的能力。类似地，使用传感器垫100的一些实施例也为给定的PET-MRI扫描提供了放置和/或换出表面线圈58的能力，其虽然比具有带有并入/集成的光纤电缆90的表面线圈58的实施例花费略长的时间，但可以以更低的财务成本执行。
更进一步地，在一些实施例中，光学传感器88和光纤电缆90是除了偏振磁体52和全身RF线圈56之外的硬件的单独且不同的部件。因此，这样的实施例提供了相对于偏振磁体52和全身RF线圈56的独立性，这可以提高执行采集的PET发射的衰减校正的可靠性。
另外，虽然本说明书所述材料的尺寸和类型意图限定本发明的参数，但是这些实施例决不是限制性的，而只是示例性实施例。通过阅读上文的描述，本发明的许多其它实施例将对于本领域技术人员显而易见。因此，本发明的范围应当参照所附权利要求书连同赋予给这种权利要求书的等同物的全部范围共同确定。在所附权利要求书中，术语“包括”和“在其中”用作相应术语“包含”和“其中”的简明英语等效体。此外，在下面的权利要求书中，诸如“第一”、“第二”、“第三”、“上部”、“下部”、“底部”、“顶部”等的术语只用作标签，而并非意图对其对象施加数字或位置要求。此外，下面的权利要求书的限制并不按照装置加功能格式编写，并且并非意图根据35 U.S.C.§112(f)来解释，除非这类权利要求限制明确使用短语“用于…的装置”加上没有其它结构的功能陈述。
本书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明的若干实施例，并且还使本领域的普通技术人员能实施发明的这些实施例，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包括在内的方法。因此，本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域普通技术人员所想到的其他示例。如果这种其它示例具有与所附权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与所附权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在所附权利要求的范围内。
如本说明书所用，以单数形式叙述和前接用词“一”或“一个”的元件或步骤应被理解为并不排除多个所述元件或步骤，除非明确叙述了这种排除。此外，对本发明的“一个实施例”的引用并非意图被解释为排除也结合所陈述特征的附加实施例的存在。此外，除非相反地明确说明，“包含”、“包括”或“具有”带特定性质的元件或多个元件的实施例可包括没有那种性质的附加此类元件。
由于可以在上述发明中做出某些改变，在不脱离本说明书所涉及的发明的精神和范围的情况下，预计附图中所示以上描述的所有主题仅应解释为示出本说明书中的发明构思的示例，而不应被理解为限制本发明。

Claims (10)

1.一种用于对物体成像的PET-MRI系统，包括：
磁共振成像子系统，其包括表面线圈，所述表面线圈用于从所述物体采集磁共振信号；
正电子发射断层扫描子系统，其用于从所述物体采集PET发射；
光学传感器，其用于检测所述表面线圈的空间位置和形状中的至少一者；
数据处理控制器，其与所述磁共振成像子系统、所述正电子发射断层扫描子系统和所述光学传感器通信；并且
其中，所述数据处理控制器利用所述表面线圈的所述检测到的空间位置和所述检测到的形状中的至少一者来针对衰减校正所述采集的PET发射。
2.根据权利要求1所述的PET-MRI系统，其特征在于，所述光学传感器包括光纤电缆并且通过确定所述光纤电缆的形状来检测所述表面线圈的所述空间位置和所述形状中的至少一者。
3.根据权利要求2所述的PET-MRI系统，其特征在于，所述光纤电缆具有设置在锚固位置处的第一端部和设置在所述表面线圈处的第二端部。
4.根据权利要求3所述的PET-MRI系统，其特征在于，所述锚固位置是线圈端口和患者托架中的至少一者。
5.根据权利要求2所述的PET-MRI系统，其特征在于，所述光纤电缆设置在所述表面线圈的外表面上、或者集成到所述表面线圈中、或者所述光纤电缆并入设置在所述表面线圈的外表面上的传感器垫中。
6.根据权利要求5所述的PET-MRI系统，其特征在于，所述表面线圈包括公共端口，所述光纤电缆和通信电缆两者均穿过所述公共端口，这允许所述表面线圈将所述接收的磁共振信号通信至所述数据处理控制器。
7.一种用于执行物体的PET-MR成像的方法，所述方法包括：
经由光学传感器检测表面线圈的空间位置和形状中的至少一者；
经由正电子发射断层扫描子系统从所述物体采集PET发射；以及
经由数据处理控制器利用所述表面线圈的所述检测到的空间位置和所述检测到的形状中的至少一者来针对衰减校正所述采集的PET发射，所述数据处理控制器与所述光学传感器和所述正电子发射断层扫描子系统通信。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述光纤电缆放置在所述表面线圈的外表面上、或者将所述光纤电缆并入所述表面线圈中、将所述光纤电缆并入其中的所述传感器垫放置在所述表面线圈的外表面上。
9.一种用于对物体成像的PET-MRI系统的表面线圈，所述表面线圈包括：
具有外表面的主体；
光纤电缆，并且
其中，所述表面线圈从所述物体采集磁共振信号，以及
所述光纤电缆提供用于检测所述表面线圈的空间位置和形状中的至少一者。
10.如权利要求9所述的表面线圈，其特征在于，所述光纤电缆设置在所述主体的所述外表面上、或集成到所述主体中、或者所述光纤电缆并入设置在所述主体的所述外表面上的传感器垫中。
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