CN205181369U - 一种pet-mr扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PET-MR扫描装置，包括：射频线圈支架，具有内腔和外表面，所述射频线圈支架内腔用于容置受检者，且在所述射频线圈支架外表面设有若干个定位部；射频线圈，被所述定位部固定；支撑件，设置于所述射频线圈支架的外表面；PET探测器，固定于所述支撑件上；屏蔽层,设置于所述射频线圈与PET探测器之间。本实用新型的射频线圈设置在射频线圈支架外部，有效降低系统复杂度，且设计结构稳定、紧凑。

Description

一种PET-MR扫描装置

【技术领域】

本实用新型涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及正电子发射断层扫描和磁共振复合扫描装置。

【技术背景】

正电子发射计算机断层成像(PositronEmissionComputedTomography，PET)是利用某些放射性核素在衰变过程产生的正电子与人体内负电子发生湮灭这一现象，采用符合探测的方法探测湮灭效应产生的γ光子，得到人体内同位素的分布信息，通过计算机装置进行重建组合得到人体三维断层成像。PET图像可以从分子水平反应细胞代谢和功能变化，主要用来确定癌症的发生、神经系统的状况以及心血管方面的疾病。然而，PET图像只能提供疾病的代谢和功能改变，在结构变化和病灶定位上尚有缺陷。磁共振(MagneticResonance，MR)成像是一种生物自旋成像技术，其利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内经射频脉冲激励后产生磁共振信号，用射频接收器接收并输入计算机处理转换后可实现组织层面图像。MR成像有更高的软组织对比度和空间分辨率，且无电磁辐射。当PET与MR图像融合后，可以从根本上解决PET图像显示解剖结构不清楚的缺陷，将检查部位的生化信息、功能信息和解剖结构信息同时显示在一张图像上对比诊断，提供高质量的分子影像图像，以及与组织分子结构、分子代谢和功能代谢相关的图像，一次检查便可发现全身是否存在危险微小病灶。

在PET-MR系统的空间结构设计过程中，一般会复用原有MR系统的部件，然而，由于需要在磁体的孔径内布置梯度线圈、射频线圈以及PET模块等组件，导致空间非常紧凑甚至无法安装；另外，由于在原有的MR系统内增加了PET扫描的组件，MR磁场可改变电子运行轨迹导致光电倍增管探测电子损失，进而影响PET组件的正常运行。为解决上述问题，现有技术一方面设计大孔径的磁体和梯度线圈，以提供足够的空间安装PET组件，然而在实际操作过程中重新设计大孔径的磁体将显著增加成本，且在大孔径MR系统中保持高磁场均匀性是极其困难的；另一方面，将射频线圈布置在射频线圈支架内表面，而将PET组件布置在射频线圈支架外部，从而使得PET探测器不再受射频产生的磁场干扰，然而由于射频线圈设计在支架内层，为防止人体受到射频线圈发热的影响，还需要重新设计支架内层的外壳以及病床的承载结构，在一定程度上增加了系统复杂度。因此，有必要对现有PET-MR装置结构进行改进。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种系统复杂度低、结构紧凑的PET-MR扫描装置。

为达到上述目的，本实用新型提出一种PET-MR扫描装置，包括：

射频线圈支架，具有内腔和外表面，所述射频线圈支架内腔用于容置受检者，且在所述射频线圈支架外表面设有若干个定位部；

射频线圈，被所述定位部固定；

支撑件，设置于所述射频线圈支架的外表面；

PET探测器，固定于所述支撑件上；

屏蔽层,设置于所述射频线圈与PET探测器之间。

进一步地，所述定位部为设置于所述射频线圈支架外表面的凹槽，所述凹槽包括相互正交的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽为环绕所述射频线圈支架的圆周，所述第二凹槽沿所述射频线圈支架的轴向延伸，且所述第一凹槽和所述第二凹槽相连通，所述射频线圈包括第一凹槽内相对设置的端环、第二凹槽内设置的若干条腿部，所述腿部连接两相对设置的端环。

进一步地，所述射频线圈支架外表面还设有用于容置去耦装置的去耦容置部，所述去耦容置部布置于第一凹槽的外侧、且与第一凹槽连通。

进一步地，所述射频线圈支架内腔内设置有沿轴向延伸的导轨，用于支撑扫描床在内腔移动。

进一步地，所述支撑件为在轴向彼此分开布置的两个环状体。

进一步地，所述屏蔽层被所述支撑件环绕，所述射频线圈支架被所述屏蔽层环绕。

进一步地，所述屏蔽层与所述射频线圈在径向上间隔开。

进一步地，所述屏蔽层呈圆筒状，且所述屏蔽层表面设置有若干条与所述射频线圈支架轴向平行的缝隙。

进一步地，所述PET探测器设置于两支撑件之间，且所述PET探测器的两端与所述支撑件通过螺栓固定。

进一步地，所述支撑环的表面设置有若干个开孔，所述开孔用于所述PET探测器连接外部线缆或冷却装置。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有如下有益效果：本实用新型PET-MR扫描装置，无需因为PET探测器组件的加入而重新设计大孔径磁体，有效减小设计成本，保证获取磁场的均匀性；射频线圈设置在射频线圈支架外表面，有效避免因大电流通过射频线圈时产生的热量影响受检者而重新设计内部扫描腔，降低系统复杂度；探测器安装在环绕射频线圈支架的两支撑件之间，保证了系统安装的稳定性。

【附图说明】

图1为本实用新型PET-MR扫描装置的射频线圈支架结构立体图；

图2为本实用新型PET-MR扫描装置的射频线圈支架结构主视图；

图3为本实用新型PET-MR扫描装置的射频线圈支架结构剖视图；

图4为本实用新型PET-MR扫描装置的设置有射频线圈的射频线圈支架立体图；

图5为本实用新型PET-MR扫描装置的包裹有屏蔽层的射频线圈支架立体图；

图6为本实用新型PET-MR扫描装置透视图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。

磁共振扫描装置通常包括超导磁体以及支撑超导磁体的支撑结构，在磁体支撑结构形成的腔体内部还包括梯度线圈、射频线圈以及数字处理器、梯度电源等众多部件。而PET-MR复合系统，一般会复用原来MR的部件，因此，合理优化各部件的位置显得尤为重要。本实用新型提出一种PET-MR扫描装置，其包括：射频线圈支架，具有内腔和外表面，射频线圈支架内腔用于容置受检者，且在射频线圈支架外表面设有若干个定位部；射频线圈，被定位部固定；支撑件，设置于射频线圈支架的外表面；PET探测器，固定于支撑件上；屏蔽层,设置于射频线圈与PET探测器之间。

如图1为本实用新型PET-MR扫描装置的射频线圈支架结构立体图。射频线圈支架1大致呈圆筒形，具有内腔11和外表面12，射频线圈支架1外表面12形成有若干个定位部，本具体实施例中定位部位为凹槽，该凹槽可通过在射频线圈外表面开槽产生。在此具体实施例中，射频线圈支架1具体采用可以经受高压击穿的玻璃钢材质形成筒状结构，厚度约为20-30mm，在射频线圈支架1的外表面12开槽形成厚度约为5-15mm的凹槽。如图2为本实用新型的射频线圈支架结构主视图，凹槽包括相互正交的第一凹槽13和第二凹槽14，两个第一凹槽13设置为环绕射频线圈支架1的圆周且相对设置，若干个第二凹槽14沿射频线圈支架1的轴向延伸，且第一凹槽13和第二凹槽14相连通。上述凹槽内设置有射频线圈，具体为：第一凹槽13内相对设置有端环21，端环21可由间断的绝缘铜片或导线组成；第二凹槽14内设置的若干条腿部22，腿部由相互之间绝缘的导线或铜片组成，且用PCB板包覆，腿部22连接两相对设置的端环21边缘且相互之间无重叠，由此，端环21和腿部22共同组成射频线圈，且射频线圈的厚度小于第一凹槽或第二凹槽的深度。如图3所示为沿图2中虚线射频线圈支架结构的剖视图，上述在射频线圈支架1上表面12设置的凹槽，并不会影响支架的整体强度，同时可以使射频线圈嵌入在射频线圈支架1外表面，满足了对部件承载或机械支撑的需求。在实际应用中，可以根据扫描视场(FOV)、功率要求、成像速度和图像分辨率设置凹槽或者射频线圈分布的密度。如图4所示为设置有射频线圈的射频线圈支架立体图，仅示出部分端环21和腿部22，端环21和腿部22都由采用外层包覆有PCB绝缘软板的铜片，从而形成鸟笼结构的体线圈，且每个第二凹槽14内分布有两条并列的铜片，处于不同第二凹槽内的相邻腿部可形成电流回路。进一步地，为去除多个线圈回路之间存在耦合，本发明的射频线圈连接有去耦装置，该去耦装置容置在去耦容置部15中，去耦容置部15设置在射频线圈支架1的外表面12，具体布置于第一凹槽13的外侧，并与第一凹槽13连通，射频线圈通过连接去耦装置可减少相互之间耦合。此外，通常射频线圈工作过程中会产生大量热量，射频线圈设置在线圈支架的外表面，与内腔之间具有较厚的绝热层，该内腔可直接作为与受检者接触的扫描内腔，无需再设计隔热层。在射频线圈支架1内腔11的下半部分设置有支撑病床的导轨16，导轨16沿内腔轴向延伸，病床可与该导轨16配合在内腔11内移动。需要说明的是，在本发明另一实施例中，定位部还可以通过如下过程形成：根据实际需求减薄射频支架的厚度，在射频线圈外表面粘接并列设置的若干个凸台，其中凸台设置成与射频线圈支架的轴向(图中虚线示意)平行，凸台之间的间隙可作为固定射频线圈的定位部。

PET探测器是由非常小的快速闪烁晶体将随机的γ射线变成光信号，这些微弱的闪光信号随后被高灵敏度的光电倍增管转换为电信号，由于光电倍增管无法做到紧凑，而且其原理是用电场在真空管中加速电子，其对微弱的磁场也很敏感。对于MR系统，射频脉冲用于产生自旋和改变场强，在成像区域均匀的翻转角度十分重要。不均匀的射频场则会使局部信号变异，导致图像质量下降甚至出现严重错误，因此MR系统通常要避免任何导体物质在成像区域附近。为了克服两系统结合存在的问题，本发明PET-MR扫描装置，在射频线圈(21与22)与PET探测器之间设置有屏蔽层3，如图5为包裹有屏蔽层的射频线圈支架立体图，该屏蔽层3包裹在射频线圈支架1的外表面12，呈圆筒状。通过设置外部屏蔽层3，可以减少PET探测器内导体材料的射频感应电流。然而屏蔽层3与腿部22的距离会影响射频线圈的工作效率，本发明可根据实际需要预先设定凹槽的深度，屏蔽层3与射频线圈在径向上间隔开，即两者相互之间保持一定距离不接触，以满足处于工作状态的射频线圈达到最大效率。此外，MR的梯度开关或者PET电路板、放大器等组件会引起屏蔽层中产生涡流，涡流的积累会不仅会影响图像质量，还会影响磁共振波谱，从而导致图像畸变。为减小涡流的影响，如图5所示，本发明屏蔽层3的外表面设置有若干条与射频线圈支架1轴向平行的缝隙31，缝隙的宽度一般约为1-5mm。

根据本发明的另一方面，PET探测器5环绕设置于屏蔽层3的外表面，可避免受射频线圈产生的磁场影响，如图6为本实用新型PET-MR扫描装置透视图，其具体的结构为：在屏蔽层3的外表面设置有两支撑件4，且支撑件4与射频线圈支架1同轴设置，两支撑件4之间的轴向间距符合PET探测器5的长度，以使PET探测器5恰好放置在两支撑件4之间，支撑件具体设置为轴向方向彼此分开布置的两个环状体，射频线圈支架1、屏蔽层3以及支撑件4的位置关系为：屏蔽层3被支撑件4环绕，射频线圈支架1被屏蔽层3环绕。探测器5的两端设置有探测器安装孔51，对应地支撑件4上也设置有支撑件安装孔42，固定件穿过探测器安装孔51和支撑件安装孔42将探测器5固定在支撑件上。本具体实施例中，探测器5与支撑件4通过螺栓固定，多个探测器5沿支撑件4环绕形成筒状结构。此外，在支撑件4的表面设置有若干个开孔41，上述开孔41一方面可用于PET探测器5与外部线缆连接，另一方面还可用于PET探测器5连接外部冷却水管等装置，从而使探测器阵列维持在恒定温度范围内。需要说明的是，为防止屏蔽层3发热对PET探测器5探测精度的影响，PET探测器5并不与屏蔽层3直接接触，而是在径向方向相互之间具有一定的距离。

PET-MR扫描装置还包括磁场梯度组件以及带有孔腔结构的磁体，上述射频线圈支架和PET探测器组装后共同装配在孔腔内。由于上述结构组合紧密，节省了孔腔的空间。需要说明的是，本发明PET-MR扫描装置还包括磁共振重建处理器和PET重建处理器，其中，磁共振重建处理器将射频线圈接收的磁共振信号采用傅里叶变换重建得到磁共振重建图像，并将重建图像存储在磁共振图像存储器中；探测器将正电子湮灭事件发射的511keV伽马射线，得到PET或飞行时间(TOF-PET)数据，PET重建处理器根据接收的PET或TOF-PET数据采用适当的重建算法得到PET重建图像，同时将PET重建图像存储在PET图像存储器。利用本实用新型PET-MR扫描装置两种信号采集的过程可同时进行也可交替进行。磁共振图像存储器和PET图像存储器中存储的数据共同在重合处理器中进行配准等处理，最后可得到同时包含MR系统和PET扫描装置检测信息的复合图像。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变化，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种PET-MR扫描装置，其特征在于，包括：

射频线圈支架，具有内腔和外表面，所述射频线圈支架内腔用于容置受检者，且在所述射频线圈支架外表面设有若干个定位部；

射频线圈，被所述定位部固定；

支撑件，设置于所述射频线圈支架的外表面；

PET探测器，固定于所述支撑件上；

屏蔽层,设置于所述射频线圈与PET探测器之间。

2.根据权利要求1所述的PET-MR扫描装置，其特征在于，所述定位部为设置于所述射频线圈支架外表面的凹槽，所述凹槽包括相互正交的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽为环绕所述射频线圈支架的圆周，所述第二凹槽沿所述射频线圈支架的轴向延伸，且所述第一凹槽和所述第二凹槽相连通，所述射频线圈包括第一凹槽内相对设置的端环、第二凹槽内设置的若干条腿部，所述腿部连接两相对设置的端环。

3.根据权利要求2所述的PET-MR扫描装置，其特征在于，所述射频线圈支架外表面还设有用于容置去耦装置的去耦容置部，所述去耦容置部布置于第一凹槽的外侧、且与第一凹槽连通。

4.根据权利要求1所述的PET-MR扫描装置，其特征在于，所述射频线圈支架内腔内设置有沿轴向延伸的导轨，用于支撑扫描床在内腔移动。

5.根据权利要求1所述的PET-MR扫描装置，其特征在于，所述支撑件为在轴向彼此分开布置的两个环状体。

6.根据权利要求5所述的PET-MR扫描装置，其特征在于，所述屏蔽层被所述支撑件环绕，所述射频线圈支架被所述屏蔽层环绕。

7.根据权利要求6所述的PET-MR扫描装置，其特征在于，所述屏蔽层与所述射频线圈在径向上间隔开。

8.根据权利要求7所述的PET-MR扫描装置，其特征在于，所述屏蔽层呈圆筒状，且所述屏蔽层表面设置有若干条与所述射频线圈支架轴向平行的缝隙。

9.根据权利要求6所述的PET-MR扫描装置，其特征在于，所述PET探测器设置于两支撑件之间，且所述PET探测器的两端与所述支撑件通过螺栓固定。

10.根据权利要求6所述的PET-MR扫描装置，其特征在于，所述支撑环的表面设置有若干个开孔，所述开孔用于所述PET探测器连接外部线缆或冷却装置。