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Die
Erfindung betrifft eine kombinierte MR-/PET-Vorrichtung auf einer
mobilen Basis und insbesondere eine kombinierte Positronenemissionsmagnetresonanztomographie-Vorrichtung
in einem Fahrzeuggehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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In
letzter Zeit gewinnen in der medizinischen Bildgebung so genannte
Hybridmodalitäten zunehmend an Bedeutung, wie Kombinationen
aus Positronenemissionstomographie und Computer-Tomographie (PET/CT),
Single-Photon-Emission-Computed-Tomographie und Computer-Tomographie (SPECT/CT),
Magnetresonanztomographie und Positronenemissionstomographie (MR-PET)
bzw. Magnetresonanztomographie und Single-Photon-Emission-Computed-Tomographie
(MR-SPECT). Vorteilhaft an diesen Kombinationen ist die Verbindung
einer Modalität, die eine hohe Ortsauflösung hat,
wie MR oder CT, mit einer Modalität, deren Sensitivität
hoch ist, d. h. nuklearmedizinischen Verfahren wie SPECT oder PET,
im folgenden NM genannt. Einige dieser Geräte erlauben
die gleichzeitige und isozentrische Abbildung des Untersuchungsvolumens.
Die Nutzung dieser neuen Hybridmodalitäten wird gerade
in der Anfangsphase nicht so intensiv möglich sein, dass
eine kontinuierliche Belegung gewährleistet ist. Um die
Rentabilität von Großgeräten wie MR-PET oder
PET/CT zu gewährleisten, sollte das System als mobile Einheit
eingerichtet werden. In einem Fahrzeug (Trailer) untergebracht können
die Systeme dann im Wechsel mehrere Kliniken bedienen. Technologisch
ist es oftmals anspruchsvoll, die Geräte so zu modifizieren,
dass sie sowohl im begrenzten Raum in einem Fahrzeug untergebracht
werden können, als auch dass sie an jedem Standort mit
neuen Umweltbedingungen zurecht kommen. Als Beispiel zu nennen ist
die nachteilig hohe Empfindlichkeit auf Magnetfelder bei mobilen
PET/CT-Systemen, die bei jedem Standortwechsel ein zeit- und personalaufwändiges
Justageverfahren bedingt.
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Mobile
MR-Systeme, PET-Systeme und PET/CT-Systeme sind an sich bekannt.
Besonders die Kombination von MR und PET in einer mobilen Einheit
ist von Interesse. Nachteilig ist jedoch die hohe Störempfindlichkeit
konventioneller PET-Systeme auf äußere magnetische
Felder, die so stark ist, dass sogar Störeinflüsse
des Erdmagnetfeldes die Messung beeinflussen können. Dies
erfordert zeitaufwändige Systemjustagen nach jedem Standortwechsel.
Für Indikationen, die sowohl eine MR- als auch eine PET-Untersuchung
erfordern, muss bei getrennten Systemen zudem die Patienten- und
Gerätelogistik geklärt werden.
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Aus
DE 10 2005 015 070 ist
ein Verfahren zur Bilddarstellung eines Untersuchungsobjektes in einem
Untersuchungsraum mittels eines kombinierten Positronen-Emissions-Tomographie-
und Magnetresonanz-Tomographie-Gerätes bekannt. Das Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät
umfasst ein dem Untersuchungsraum zugeordnetes Geräteteil
mit einem Gammastrahlendetektor, wobei der Detektor aus dem Untersuchungsraum
vom Untersuchungsobjekt emittierte Gammastrahlung erfasst. Das Magnetresonanz-Tomographie-Gerät
umfasst eine Hauptmagnetfeldspule zum Erzeugen eines Hauptmagnetfeldes,
ein Gradientenspulensystem, das magnetische Gradientenfelder im
Untersuchungsraum erzeugt, und eine Hochfrequenzantenneneinrichtung,
die Anregungsimpulse in den Untersuchungsraum sendet und/oder Magnetresonanzsignale
vom Untersuchungsobjekt aus dem Untersuchungsraum empfängt.
Zwischen dem Gradientenspulensystem und der Hochfrequenzantenneneinrichtung
ist ein Hochfrequenzschirm angeordnet, der die Hochfrequenzantenneneinrichtung
vom Gradientenspulensystem entkoppelt.
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Darüber
hinaus sind aus
WO
2006/071922 A2 Avalanche-Photodioden-(APD-)Module bekannt, die
für die Einsetzung beider PET-/MR-Bildgebung eingesetzt
werden. Jedes Modul umfasst eine Anzahl von unabhängigen,
optisch isolierten Detektoren. Jeder Datektor umfasst eine Anordnung
von Szintillatorkristallen, die durch eine entsprechende Anordnung
von APDs ausgelesen werden. Die Module sind in dem MR-Tunnel angeord net.
Auf diese Art können mit APDs PET- und MR-Bilder hoher
Auflösung aufgenommen werden, die frei von Artefakten sind.
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Neben
der Kombination der jeweiligen Modalitäten und deren Miniaturisierung
für den Einbau in ein räumlich beschränktes
Fahrzeug ist außerdem wichtig, einerseits die Auswirkung
der Messapparatur auf die Umwelt und andererseits die Beeinflussung
der Messapparatur durch die Umwelt in engen Grenzen zu halten. So
darf außerhalb des Fahrzeugs die Strahlung und das Magnetfeld
der Messapparatur zu keiner Schädigung von Passanten führen
(sog. Herzschrittmachergrenze). Bei PET-Messungen können
außerdem Gammastrahlen nach außen dringen. Dies
darf ebenfalls nicht zu einem signifikanten Anstieg der radioaktiven
Belastung in der Umgebung des Fahrzeugs führen. Umgekehrt
dürfen Strahlungsquellen oder Magnetfelder außerhalb
des Fahrzeugs nicht die Messapparatur in seinem Inneren beeinflussen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine mobile MR-/PET-Vorrichtung
zu schaffen, die möglichst kompakt aufgebaut ist und bei
der einerseits die Strahlenschutzvorgaben zum Schutz der Umgebung
der Messapparatur möglichst gut erfüllt werden
und andererseits störende Umwelteinflüsse auf
die Messapparatur ausgeschlossen werden.
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Die
Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird
ein MR-PET-Hybridsystem, das simultan und isozentrisch Daten beider Modalitäten
aufnehmen kann, in einem geeigneten Fahrzeug installiert, so dass
es von einem Ort zum anderen gebracht und dort betrieben werden
kann. Die Abschirmung für Gammastrahlen wie auch für das
Magnetfeld außerhalb der mobilen Vorrichtung wird erfindungsgemäß so
optimiert, dass die Strahlenbelastung außerhalb des Fahrzeuggehäuses
auf ein Minimum sinkt. Dazu wird in das Fahrzeuggehäuse
ein ferromagnetisches Gehäuse integriert, durch das die
magnetischen Feldlinien über eine kurze Distanz verdichtet
werden und damit ein schneller Abfall der Feldstärke erreicht
wird. Da das ferromagnetische Gehäuse aus einem Material
mit einer relativ hohen Ordnungszahl besteht, ist auch der Wirkungsquerschnitt
für eine Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung
relativ hoch. Damit ist für eine entsprechende Abschirmung
von elektromagnetischer Strahlung gesorgt, d. h. γ-Strahlung,
die bei einer PET-Messung nach außen dringt, wird hier
absorbiert.
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Die
Anordnung des ferromagnetischen Materials wird entsprechend den
Anforderungen an die Abschirmung des Magnetfeldes optimiert. Dies
bedingt eine Form, die durch die Streufeldverteilung (Dipolfeld)
des Magneten definiert wird. Die γ-Strahlung verteilt sich
dagegen in erster Näherung gleichförmig auf einer
Kugeloberfläche und nimmt dementsprechend mit dem Quadrat
des Abstandes vom Untersuchungsraum ab. Die Abschirmung zum Schutz
der Umgebung vor γ-Strahlung besteht vorzugsweise aus Blei.
Erfindungsgemäß wird die Abschirmung bezüglich
ihrer chemischen Zusammensetzung, ihrer Anordnung um das MR-PET-Hybridsystem
und ihrer Dicke so optimiert, dass sie zu der Abschirmung des Magnetfeldes
von der MR-Komponente beiträgt. Dadurch lassen sich Gewicht
und Kosten bei der Abschirmung einsparen.
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Das
erfindungsgemäße kombinierte Positronenemissionsmagnetresonanztomographie-Vorrichtung
in einem Fahrzeuggehäuse zur bildlichen Darstellung von
Organen eines Untersuchungsobjektes in einem Untersuchungsraum umfasst:
eine Positronenemissionstomographievorrichtung mit wenigstens einem
Strahlungsdetektor zum Erfassen von Positronen-Annihilationsstrahlung
aus dem Untersuchungsraum und eine Magnetresonanztomographievorrichtung
mit wenigstens einer Hauptmagnetfeldspule zum Erzeugen eines magnetischen Hauptmagnetfeldes
in dem Untersuchungsraum, wenigstens einer Gradientenspule zum Erzeugen
eines magnetischen Gradientenfeldes in dem Untersuchungsraum und
einer Hochfrequenzantenneneinrichtung zum Senden von Anregungspulsen
in den Untersu chungsraum und zum Empfangen von Magnetresonanzsignalen
aus dem Untersuchungsraum, wobei der Strahlungsdetektor und die
wenigstens eine Gradientenspule koaxial und in im wesentlichen gleicher
axialer Höhe um den Untersuchungsraum angeordnet sind,
und ist gekennzeichnet durch eine Abschirmungsanordnung mit wenigstens
einem Abschirmungselement zum Abschwächen des Hauptmagnetfeldes
und des Gradientenfeldes sowie der Annihilationsstrahlung außerhalb
des Fahrzeuggehäuses.
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Vorzugsweise
ist dabei das wenigstens eine Abschirmungselement der Abschirmungsanordnung ferromagnetisch
ist. Damit lässt sich das Magnetfeld am effektivsten beeinflussen.
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Darüber
hinaus weist das wenigstens eine Abschirmungselement dort eine stärkere
Wanddicke auf, wo sich zwischen dem Abschirmungselement und dem
Untersuchungsraum kein Metall zum Abschirmen von γ-Strahlung
befindet. Damit wird das Abschirmungselement in Bezug auf Gewicht
und Kosten optimiert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
enthält das wenigstens eine Abschirmungselement Materialien
mit einer hohen Ordnungszahl und insbesondere Co zum Abschwächen der
Annihilationsstrahlung. Auf diese Art werden mit ein und demselben
Material sowohl das Magnetfeld außerhalb des Fahrzeugs
als auch die elektromagnetische Strahlung abgeschwächt.
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Insbesondere
sind wenigstens zwei Abschirmungselemente der Abschirmungsanordnung
symmetrisch in Bezug auf die eine Magnetresonanztomographievorrichtung
angeordnet. Damit wird erreicht, dass bei der Aufstellung des Fahrzeugs
mit der kombinierten Positronenemissionsmagnetresonanztomographie-Vorrichtung
die Strahlenbelastung nicht nur in einer bestimmten Richtung abgeschwächt
wird, sondern dass dies symmetrisch in Bezug auf die MRI-PET-Vorrichtung
geschieht.
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In
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist die Positronenemissionstomographievorrichtung her ausnehmbar
aus der Magnetresonanztomographievorrichtung. Damit wird erreicht,
dass durch Herausnahme der Positronenemissionstomographievorrichtung
der Patientenkomfort in der Magnetresonanztomographievorrichtung erhöht
werden kann.
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Bei
dieser Ausführungsform kann insbesondere die Positronenemissionstomographievorrichtung
zwischen verschiedenen Magnetresonanztomographievorrichtungen gewechselt
werden. Dies ist dann von Vorteil, wenn die kombinierte Positronenemissionsmagnetresonanztomographie-Vorrichtung
mit mehreren Magnetresonanztomographievorrichtungen ausgestattet
ist. Im äußersten Fall könnte die auf
diese Art sogar die Positronenemissionstomographievorrichtung an
vorgegebene Bestimmungsorte gebracht werden und bei Bedarf an entsprechend
ausgerüsteten MRI-Systemen betrieben werden.
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Um
dies bewerkstelligen zu können, muss die Positronenemissionstomographievorrichtung
an unterschiedlich ausgelegten MRI-Systemen angepasst werden können.
Dazu sind insbesondere Adapter-Aufsätze vorgesehen, die
zum Anpassen der Positronenemissionstomographievorrichtung an unterschiedliche
Tunnelausführungen der Magnetresonanztomographievorrichtungen
dienen.
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Damit
die kombinierte Positronenemissionsmagnetresonanztomographie-Vorrichtung
unabhängig von Magnetfeldern der Umgebung wie dem Erdmagnetfeld
aufgestellt werden kann, werden in der Positronenemissionstomographievorrichtung
vorzugsweise Avalanche-Photodioden zum Nachweis von γ-Strahlung
eingesetzt. Damit kann dann das Fahrzeug mit der mobilen kombinierten Positronenemissionsmagnetresonanztomographie-Vorrichtung
in nahezu beliebiger Orientierung aufgestellt werden.
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Es
ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter mehreren, dass lediglich der Platzbedarf eines MR-Systems
im Fahrzeug vorzusehen ist, da die PET-Komponente voll integriert
ist. Es entsteht nur minimaler Platzbedarf für spe zielle PET-Elektronik,
die im Geräteraum neben den MR-Komponenten untergebracht
werden kann. Alle anderen Komponenten, wie z. B. Rechner, Konsole, Patientenliege,
Netzanschluss, Kühlung, werden für beide Teil-Modalitäten
gemeinsam ausgeführt. Im Gegensatz zu bekannten Hybridmodalitäten
wie PET/CT werden hierbei die Teilmodalitäten nicht hintereinander,
sondern ineinander verschachtelt angeordnet, was den gerade in einer
Fahrzeugumgebung beschränkten Platzbedarf optimiert. Ferner
wird durch die Verwendung von Halbleitertechnologie, wie zum Beispiel
Avalanche-Photodioden anstelle der sonst bei PET üblichen
Photomultiplier-Technologie, eine Störunempfindlichkeit
gegenüber magnetischen Feldern erreicht. Diese Technologie
ermöglicht einen einfachen Standortwechsel des mobilen
PET- oder MR-PET-Systems in einem geeigneten Fahrzeug, d. h. das
mobile PET- oder MR-PET-System ist problemlos und schnell an dem
jeweiligen gewünschten Standort aufstellbar, ohne dass
dort irgendwelche zusätzlichen, vorbereitenden Maßnahmen
vorgenommen werden müssen. Insbesondere schafft die Verwendung
von Avalanche-Photodioden (APD) in der PET-Vorrichtung eine Unabhängigkeit
von dem Erdmagnetfeld, d. h. die Orientierung des Fahrzeugs bei seiner
Aufstellung ist unkritisch.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, bei
der Bezug genommen wird auf die beigefügte Zeichnung, bei
der
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1 schematisch
eine kombinierte PET-MRI-Vorrichtung nach dem Stand der Technik
in perspektivischer Darstellung zeigt,
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2 schematisch
eine kombinierte PET-MRI-Vorrichtung nach dem Stand der Technik
in Seitenansicht zeigt,
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3 schematisch
eine kombinierte PET-MRI-Vorrichtung mit den Äquipotentiallinien
des erzeugten Magnetfeldes in einem und um ein Fahrzeug von oben
zeigt,
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4 schematisch
eine kombinierte PET-MRI-Vorrichtung mit den Äquipotentiallinien
des erzeugten Magnetfeldes in einem und um ein Fahrzeug von oben
zeigt, wenn eine Abschirmungseinrichtung vorgesehen ist,
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5 schematisch
eine kombinierte PET-MRI-Vorrichtung mit den Äquipotentiallinien
des erzeugten Magnetfeldes in einem und um ein Fahrzeug von der
Seite zeigt,
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6 schematisch
eine kombinierte PET-MRI-Vorrichtung mit den Äquipotentiallinien
des erzeugten Magnetfeldes in einem und um ein Fahrzeug von der
Seite zeigt, wenn eine Abschirmungseinrichtung vorgesehen ist,
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7 schematisch
eine kombinierte PET-MRI-Vorrichtung mit den Äquipotentiallinien
des erzeugten Magnetfeldes in einem und um ein Fahrzeug von vorne
zeigt und
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8 schematisch
eine kombinierte PET-MRI-Vorrichtung mit den Äquipotentiallinien
des erzeugten Magnetfeldes in einem und um ein Fahrzeug von vorne
zeigt, wenn eine Abschirmungseinrichtung vorgesehen ist.
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Die
Zeichnung ist nicht maßstäblich. Gleiche oder
gleich wirkende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Wie
in 1 dargestellt, wird bei der kombinierten PET und
MRI ein Untersuchungsobjekt 1 in einen Untersuchungsraum 2 gebracht.
Dieser Untersuchungsraum 2 ist umgeben von einer PET-Vorrichtung 3 mit
einer Detektoreinrichtung 4. Die Detektoreinrichtung 4 ist
in der Regel eine Anordnung von (nicht gezeigten) Szintillationskristallen,
die ringförmig um den Untersuchungsraum 2 herum
angeordnet sind. In den Szintillationskristallen werden Photonen
mit einer Energie von 511 keV (Annihilationsstrahlung der Positronen)
in Lichtquanten umgewandelt, die dann ihrerseits an (nicht gezeigte)
Photodetektoren geleitet werden, vorzugsweise über (nicht gezeigte) Lichtwellenleiter,
welche in Abhängigkeit von der Anzahl der Lichtquanten
elektrische Ausgangssignale erzeugen.
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Um
die Ortsauflösung der Untersuchung bei dem Untersuchungsobjekt 1 zu
verbessern, ist die PET-Vorrichtung mit einer MRT-Vorrichtung 5 umgeben.
Diese umfasst neben einem Grundfeldmagneten 6 im wesentlichen
eine Gradientenspule 7 und eine Hochfrequenzantenneneinrichtung 8.
Diese Elemente werden im folgenden anhand von 2 erläutert.
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In 2 ist
ein derartiger Aufbau mit weiteren Einzelheiten im Querschnitt dargestellt.
Das Untersuchungsobjekt 1 befindet sich teilweise innerhalb des
Untersuchungsraums 2. Ganz außen um den Untersuchungsraum 2 herum
ist die Spule 6 zum Erzeugen eines Hauptmagnetfeldes angeordnet.
Das durch Spule 6 in dem Untersuchungsraum 2 erzeugte Magnetfeld
weist eine Achse auf, die mit der Hauptachse des Untersuchungsobjektes 2 in
der Bildebene zusammenfällt.
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Innerhalb
der Spule 6 ist als weitere Spule die Gradientenspule 7 angeordnet,
mit der ein Gradientenfeld in dem Untersuchungsraum 2 erzeugt
wird. Die Gradientenspule 7 ist in der Grundmagnetfeldspule 6 verkeilt
bzw. verschraubt, so dass die beiden Spulen 6 und 7 fest
miteinander verbunden sind.
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Mit
einer Hochfrequenzantenneneinrichtung 8, die Teil der MRT-Vorrichtung
ist, wird ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld in den Untersuchungsraum 2 eingestrahlt.
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3 zeigt
nun eine kombinierte Positronenemissionsmagnetresonanztomographievorrichtung
als eine Einheit 9 mit einer Patientenliege 10 eingebaut
in ein Fahrzeug 11 von oben. Dieses Fahrzeug 11 kann
insbesondere ein Großraumanhänger eines Lastwagens
sein, wobei die kombinierte Positronenemissionsmagnetresonanztomographievorrichtung 9 aufgrund
ihres Gewichtes vorzugsweise direkt über der Achse bzw.
den Achsen des Anhängers positioniert ist. Zur Verdeutlichung
der durch die Messapparatur erzeugten Felder sind in 3 Äqui potentiallinien 12 dargestellt,
die schematisch die Ausdehnung des Magnetfeldes wiedergeben. Wie
ersichtlich herrscht die höchste Feldstärke in
unmittelbarer Umgebung der Messapparatur 9. Mit wachsendem
Abstand von der Messapparatur 9 nimmt die Feldstärke
ab. Der Verlauf der Äquipotentiallinien 12 wird
dabei durch die Materialien in der Umgebung der Messapparatur 9 bestimmt.
Dort wo sich keine magnetisch relevanten Materialien in der Nähe
der Messapparatur 9 befinden, dringt das von der Messapparatur 9 ausgehende
Feld tiefer in die Umgebung ein. Dort wo sich Materialien nahe der Messapparatur
befinden, die das Feld beeinflussen, dringt das Feld weniger weit
in die Umgebung ein. Die äußersten dargestellten Äquipotentiallinien 12 in 3 bilden
daher ein Oval, bei dem die längere Achse parallel zur
Fahrzeuglängsachse verläuft.
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Erfindungsgemäß wird
der Verlauf der Äquipotentiallinien 12 gezielt
verändert, um die Belastung der Umwelt durch Magnetfelder
zu minimieren. Dies ist schematisch in 4 dargestellt.
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In 4 ist
die Messapparatur 9 im Fahrzeug in Draufsicht mit weiteren
Einzelheiten gezeigt. Die Messapparatur 9 weist mehrere,
den Untersuchungsraum 2 umgebende Spulen auf, die entlang der
Fahrzeuglängsachse hintereinander angeordnet sind und in 4 als
schwarze Balken dargestellt sind. Um den Feldverlauf quer zur Fahrzeuglängsachse
so weit wie möglich einzuschränken, ist eine Abschirmungsvorrichtung 14 in
dem Fahrzeug 11 vorgesehen, die die Messapparatur 9 wenigstens teilweise
umgibt. Die Abschirmungsvorrichtung 14 umfasst dementsprechend
mehrere Abschirmungselemente 15, die vorzugsweise symmetrisch
in Bezug auf die Messapparatur 9 angeordnet sind, um die Feldstärke
gleichmäßig in der Umgebung der Messapparatur 9 zu
reduzieren.
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Wie
bei Vergleich von 3 und 4 ersichtlich
führt die Anordnung der Abschirmungselemente 15 an
den kritischen Positionen um die Messapparatur 9 herum
zu einer deutlichen Ab nahme des Feldes außerhalb des Fahrzeugs.
Eine solche Abnahme des Feldes ist besonders wünschenswert
in der Umgebung seitlich des Fahrzeugs, da Passanten dort besonders
nahe an die Messapparatur 9 im Innern des Fahrzeugs kommen,
ohne dies evtl. überhaupt zu bemerken. Um aber auch die
Strahlenbelastung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 11 zu
reduzieren, können selbstverständlich weitere
Abschirmungselemente 15 vor und hinter der Messapparatur 9 angeordnet
werden. Dies ist ebenfalls in 4 dargestellt.
Und auch hier ergibt sich eine entsprechende Reduzierung der Feldstärke.
Insgesamt bleibt der ovale Verlauf der Feldstärke um die
Messapparatur 9 herum im wesentlichen erhalten, aber die
Ausdehnung des Feldes beschränkt sich hauptsächlich
auf nur noch auf den Innenraum des Fahrzeugs 11.
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Dass
diese Wirkung sowohl für das Magnetfeld 12 als
auch für elektromagnetische Strahlung gilt, ist durch Strahlen 13 angedeutet,
die aus dem Untersuchungsraum heraustretende Gamma-Quanten darstellen
sollen. Auch diese Strahlen 13 werden durch die Abschirmungsvorrichtung 14 mit
den Elementen 15 abgeschirmt, so dass sie nicht oder nur
zu einem kleinen Teil aus dem Fahrzeug 11 in die Umgebung
gelangen. Im wesentlichen können nur dort, wo die Elemente 15 einen
größeren Abstand vom Untersuchungsraum haben,
die Gamma-Quanten auf der Apparatur austreten. Mit anderen Worten,
bei der Darstellung in 4 erweisen sich die beiden Abschirmelemente 15,
die quer zur Apparatur 9 stehen und sich nah an dieser
befinden, als besonders effektiv, da sie auch den freien Raumwinkel
für die γ-Strahlung deutlich verkleinern. Dabei
ist zu berücksichtigen, dass die Abschirmung der γ-Strahlung
als Teil der PET-Komponente dort dünner ausfallen kann,
wo magnetisches Eisen als Teil der MR-Komponente vorhanden ist.
Mit anderen Worten, die Abschirmung des Magnetfeldes und die Abschirmung der γ-Strahlungbedingen
sich gegenseitig, wenn sie aus einem magnetischen Material mit hoher
Ordnungszahl bestehen, wie es erfindungsgemäß vorgeschlagen
wird.
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Um
sowohl eine Abschirmung des Magnetfeldes zu erreichen wie auch eine
Abschirmung von ionisierender elektromagnetischer Strahlung, müssen
geeignete Materialien für die Abschirmungselemente 15 verwendet
werden. Hierzu eignen sich insbesondere ferromagnetische Materialien
mit einer hohen Ordnungszahl Z. Insbesondere sind dies ferromagnetische
Fe- und Co-Legierungen.
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Eine
weitere Verbesserung der Abschirmung von γ-Strahlung erreicht
man damit, dass man die Wandstärke der jeweiligen Abschirmungselemente 15 dort
verstärkt, wo es notwendig erscheint. Wie in 4 gezeigt,
weist das Abschirmungselement 15 in diesem Fall dort eine
stärkere Wanddicke auf, wo sich zwischen dem Abschirmungselement 15 und dem
Untersuchungsraum 2 kein Metall zum Abschirmen von γ-Strahlung
befindet. Diese Wandverstärkungen 15a sind in 4 Verstärkungsrippen
auf den Abschirmungselementen 15, die dort aufgebracht
sind, wo kein Metall den Untersuchungsraum 2 umgibt, also
wo sich keine Spule oder kein Eisenjoch befindet. Die Rippen 15a auf
den seitlichen Abschirmungselementen 15 sind also komplementär
zu den schematisch dargestellten metallhaltigen Strukturen der Apparatur 9 angeordnet.
Bei den Abschirmungselementen 15 am Kopf- und am Fußende
der Apparatur ist die Wand im Bereich 15a nicht durch Rippen
sondern durch eine ganze Verstärkungsplatte verstärkt.
Auf diese Art ist sichergestellt, dass zusätzlich zu der
Abschwächung des Magnetfeldes auch eine Verringerung der
radioaktiven Strahlung erfolgt.
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In
den weiteren 5 bis 8 sind die Äquipotentiallinien 12 bei
einer Seitenansicht und einer Vorder- bzw. Rückansicht
des Fahrzeugs 11 dargestellt. In 5 ist die
Lastverteilung der Messapparatur 9 bezüglich der
Achsen 16 des Fahrzeugs 11 ersichtlich. Aufgrund
ihres hohen Gewichts wird die Messapparatur 9 mit Patientenliege 10 vorzugsweise über
den zwei Achsen 16 angeordnet; das Fahrzeug kann mit Hilfe
einer Stützvorrichtung 18 dann abgestellt werden.
Versorgungseinrichtungen 17 außerhalb des Fahrzeugs 11 dienen
zur Unter bringung von Material und Energiequellen außerhalb
des Innenraums, insbesondere wenn das Material unter besonderen
Bedingungen gelagert werden soll oder Energiequellen wie Kompressoren
u. dgl. zu Belastungen des Personals im Fahrzeuginneren führen
würden.
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In 6 ist
der Verlauf der Äquipotentiallinien 12 bei Einsatz
von Abschirmungselementen 15 gezeigt. Während
das Feld in Längsrichtung des Fahrzeugs 11 geometrisch
eingeschränkt wird, wird es nach unten oder oben so gut
wie gar nicht beeinflusst. Dies ist bei dem Fahrzeug nach 5 auch nicht
notwendig. Um Gewicht des Fahrzeugs 11 einzusparen, zu
dem Abschirmungselemente 15 aus ferromagnetischem Material
mit hoher Ordnungszahl Z beitragen, sind in der Ausführungsform
nach 6 nur die beiden gezeigten Abschirmungselemente vorgesehen.
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Schließlich
zeigen 7 und 8 den Verlauf der Äquipotentiallinien 12 ohne
bzw. mit Abschirmungselementen 12. Wie in den übrigen
Figuren auch sind in 7 ohne Abschirmung die Umrisse des
Fahrzeugs 11 sowie der Messapparatur 9 dargestellt.
Dagegen ist in 8 der besseren Übersichtlichkeit
halber nur der Feldverlauf gezeigt. Während in 7 das
Magnetfeld eine deutliche Ausdehnung zur Seite des Fahrzeugs 11 zeigt,
ist diese Ausdehnung bei der Ausführungsform nach 8 dank
der Abschirmung so gut wie verschwunden. Es zeigt sich somit die
Wirksamkeit der Abschrimung.
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Darüber
hinaus werden im folgenden einige Vorteile und Merkmale der mobilen
kombinierten Positronenemissionsmagnetresonanztomographie erläutert.
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Die
PET-Komponente in der der mobilen kombinierten Positronenemissionsmagnetresonanztomographie
ist in einer (nicht dargestellten) bevorzugten Ausführungsform
als "Insert" ausgeführt, d. h. als ein flexibler Einschub
in das MR-System der mobilen kombinierten Positronenemissionsmagnetresonanztomographie.
Die Infrastruktur für das PET-System wie Rechner, Elektronik,
Versorgung etc. sind in diesem Fall vorhanden, so dass kein Bedarf
der Nachrüstung besteht. Die PET-Komponente ist jedoch
zugunsten eines größeren MR-Tunnels herausnehmbar,
wodurch der Patientenkomfort verbessert wird. Das herausnehmbare
PET-System wird je nach Bedarf in das Fahrzeug 11 eingebracht
oder kann zwischen verschiedenen mobilen oder fest installierten
MR-Systemen ausgetauscht werden, wenn die entsprechende Infrastruktur
vorhanden ist.
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Insbesondere
kann die PET-Komponente auf diese Art mehrere (fest installierte)
MR-Systeme bedienen. In diesem Fall wird die PET-Komponente im LKW
an die jeweiligen Bestimmungsorte gebracht, und kann bei Bedarf
an entsprechend ausgerüsteten MR-Systemen betrieben werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das PET-System
mit geeigneten Adapter-Aufsätzen versehen. Damit können
Unterschiede in den Tunnelausführungen der MR-Systeme ausgeglichen
werden. Vorzugsweise ist die Infrastruktur für die PET-Komponente
an dem MR-System vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform
kann die PET-Komponente unabhängig von der Feldstärke
ausgeführt werden, so dass die PET-Komponente flexibel
zwischen MR-Systemen mit unterschiedlicher Feldstärke gewechselt
werden kann.
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Aufgrund
der mobilen Ausführung des MR-PET-Hybridsystems lässt
sich seine Nutzung optimieren. Um eine mobile Ausführung
zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß der
Platzbedarf des MR-PET-Hybridsystems auf einen im Fahrzeug zulässigen
Umfang reduziert und werden Strahlenbelastungen in der Umgebung
des Fahrzeugs minimiert. Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch technische
Maßnahmen wie konzentrische Integration der Teilmodalitäten
und die gemeinsame Nutzung zentraler Komponenten. Dabei ermöglicht
die Verwendung von Halbleitertechnologien eine Reduktion der Setup-Zeit,
die wiederum die Netto-Nutzungsdauer erhöht. Durch alternative
Nutzung der PET-Komponente wird die Flexibilität erhöht,
und die Fahrzeug-Systeme oder fest installierten Systeme können
je nach Bedarf bestückt werden.
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Da
die kombinierte Positronenemissionsmagnetresonanztomographie-Vorrichtung
außerdem Avalanche-Photodioden in der Positronenemissionstomographievorrichtung 3 zum
Nachweis von γ-Strahlung umfasst, kann sie in beliebiger
Orientierung in Bezug auf das umgebende (Erd-)Magnetfeld aufgestellt
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005015070 [0004]
- - WO 2006/071922 A2 [0005]