DE102007019296B4

DE102007019296B4 - Vorrichtung aus einer Kombination eines Magnetresonanztomographen und eines Positronen-Emissions-Tomographen

Info

Publication number: DE102007019296B4
Application number: DE102007019296A
Authority: DE
Inventors: Lothar SCHÖN; Stefan Stocker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: DE102007019296A1; US20080303524A1; US7847553B2

Abstract

Vorrichtung aus einer Kombination eines Magnetresonanztomographen (MR) mit einem Positronen-Emissions-Tomographen (PET) mit einer PET-Elektronik (7) sowie Avalanche-Photodioden (3) als Empfangselemente des Positronen-Emissions-Tomographen (PET), dadurch gekennzeichnet, dass zwei Peltierelemente (5) mit ihren Warmseiten zueinander gewandt angeordnet sind und zwischen den beiden Peltierelementen (5) eine Kühleinrichtung (6) vorgesehen ist, während sich auf den Kaltseiten der beiden Peltierelemente (5) die Avalanche-Photodioden (3) und die PET-Elektronik (7) befinden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung aus einer Kombination eines Magnetresonanztomographen (MR) und eines Positronen-Emissions-Tomographen (PET) mit einer PET-Elektronik sowie mit Avalanche-Photodioden als Empfangselementen des PET.
Die Kombination eines Magnetresonanztomographen mit einem Positronen-Emissions-Tomographen wirft thermische Probleme auf.
Die als PET-Empfangsdioden zu verwendenden Avalanche-Photodioden sind sehr empfindlich für Temperaturschwankungen und müssen daher relativ genau auf einer Betriebstemperatur gehalten werden. Andererseits müssen sie systembedingt in unmittelbarer Nachbarschaft zu zeitlich variablen Wärmequellen, wie der Gradientenspule und der Körperspule, angeordnet werden. Ferner befinden sich in ihrer Nähe Verlustleistung erzeugende elektrische Bauelemente wie beispielsweise die PET-Elektronik. Eine effektive Kühlung der Avalanche-Photodioden wird darüber hinaus dadurch erschwert, dass der PET-Teil der Vorrichtung in ein für Hochfrequenz dichtes Gehäuse gepackt werden muss, um wechselseitige Beeinflussung von PET und MR zu vermeiden.
Die WO 2006/071922 A2 offenbart ein kombiniertes PET/MR-Bildgebungssystem mit PET-Detektoren, die aus Avalanche-Photodioden gebildet sind.
Die JP 05145090 AA zeigt ein optisches Kommunikationssystem, bei dem ein Ge-Avalanche-Photodioden-Modul vorgesehen ist. Auf dem Modul ist ein Peltier-Kühler zu seiner Kühlung befestigt. Der Peltier-Kühler wird durch eine Temperatursteuer- bzw. -regelschaltung auf einer konstanten Temperatur gehalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, das bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorliegende, geschilderte thermische Problem zu lösen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 vor. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die zur Kühlung der Avalanche-Photodioden eingesetzten Peltierelemente transportieren im MR-Betrieb entstehende Wärme aus dem Bereich der Avalanche-Photodioden zu Kühlanordnungen. Es gelingt damit, die Avalanche-Photodioden und auch die übrige PET-Elektronik auf eine konstante Betriebstemperatur zu bringen.
Vorzugsweise sind die Peltierelemente jeweils zwischen Körperspule und den Avalanche-Photodioden des PET Detektors angeordnet. Dabei ist vorzugsweise jeder Avalanche-Photodiode ein Peltierelement zugeordnet. Die Peltierelemente sind also flächig, jedoch vereinzelt, über die Innenfläche des Untersuchungstunnels einer MR-PET-Kombinationsgerätes verteilt. Ein Peltierelement hat etwa eine Kantenlänge von ca. 20–60 mm, vorzugsweise 30–40 mm.
Durch die Erfindung wird eine Reihe von Vorteilen erzielt. Neben der bereits erwähnten Stabilität der Betriebstemperatur erzielt man durch die Erfindung kurze Einschwingzeiten und damit eine rasche Messbereitschaft der MR-PET-Vorrichtung. Da Peltierelemente eine Temperaturdifferenz erzeugen, können tiefere Betriebstemperaturen erzielt werden, als der Kühlmitteltemperatur entspricht. Bei tieferen Betriebstemperaturen nimmt das Rauschen ab und die Bildqualität kann verbessert werden. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung kann jede PET-Kassette autark funktionieren und ist nicht von einer gekühlten Umgebung abhängig. Das Anbinden an eine gekühlte Umgebung ist technisch aufwändig zu realisieren, da Luftspalte überbrückt werden müssen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
1 zeigt einen Querschnitt durch ein der Erläuterung der Erfindung dienendes Beispiel;
2 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 1 und 2 zeigen jeweils einen Ausschnitt aus dem Bereich eines MR-PET-Kombinationsgerätes, der sich zwischen der Körperspule und den PET-Empfangselementen (den Avalanche-Photodioden) befindet. Vorzugsweise erstreckt sich die Vorrichtung über den gesamten Umfang und die gesamte axiale Länge der PET-Empfangselemente. In den Figuren ist jedoch nur ein Querschnitt durch einen Ausschnitt einer solchen Vorrichtung gezeigt.
Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist auf einem Lutetium-Oxy-Orthosilikat(LSO)-Kristall, der auf ein PET-Signal hin einen Lichtimpuls erzeugt, ein Lichtleiter 2 angeordnet und darüber die Avalanche-Photodioden 3. Über den Avalanche-Photodioden 3 ist eine gut Wärme leitende Schicht 4 vorgesehen, die eine gute Wärmekopplung zwischen den Avalanche-Photodioden 3 und den darüber angeordneten Peltierelementen 5 herstellt. Die warme Seite der Peltierelemente 5 grenzt an eine Kühlvorrichtung 6, die damit für die Wärmeabfuhr sorgt. Im Bereich der Avalanche-Photodioden 3 ist ferner ein Temperatursensor 8 vorgesehen, der in Verbindung mit einer nicht dargestellten Regelvorrichtung für die Konstanz der Temperatur der Avalanche-Photodioden sorgt. Über der Kühlvorrichtung 6 ist noch die selbst Wärme erzeugende PET-Elektronik 7 dargestellt. Die Pfeile 9 symbolisieren die von der nicht dargestellten Gradientenspule erzeugte Wärme, die Pfeile 10 entsprechend die von der Körperspule stammende Wärme.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwei Peltierelemente 5 verwendet, wobei die Warmseiten der Peltierelemente 5 zueinander zeigen und dazwischen jeweils eine Kühlvorrichtung 6 angeordnet ist. Die kühle Seite eines der Peltierelemente 5 grenzt an die Avalanche-Photodioden 3, die kühle Seite des anderen Peltierelements 5 grenzt an die PET-Elektronik 7. Zwischen den Peltierelementen 5 und der PET-Elektronik 7 bzw. den Photodioden 3 ist jeweils eine gut Wärme leitende Schicht 4 angeordnet.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So wird ggfs. bei einer anderen Anordnung der Wärme erzeugenden Bauteile auch eine andere Anordnung der Peltierelemente und der Kühlanordnung gewählt werden können.

Claims

Vorrichtung aus einer Kombination eines Magnetresonanztomographen (MR) mit einem Positronen-Emissions-Tomographen (PET) mit einer PET-Elektronik (7) sowie Avalanche-Photodioden (3) als Empfangselemente des Positronen-Emissions-Tomographen (PET), dadurch gekennzeichnet, dass zwei Peltierelemente (5) mit ihren Warmseiten zueinander gewandt angeordnet sind und zwischen den beiden Peltierelementen (5) eine Kühleinrichtung (6) vorgesehen ist, während sich auf den Kaltseiten der beiden Peltierelemente (5) die Avalanche-Photodioden (3) und die PET-Elektronik (7) befinden.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler (8) in Verbindung mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der Temperatur der Avalanche-Photodioden (3).
Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Peltierelementen (5) und den Avalanche-Photodioden (3) eine gut Wärme leitende Schicht (4) angeordnet ist.