DE102011057136A1

DE102011057136A1 - Integrierter Gammastrahlen-Detektorring und integrierte HF-Körperspule

Info

Publication number: DE102011057136A1
Application number: DE102011057136A
Authority: DE
Inventors: Graeme C. McKinnon
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-07-05
Also published as: US20120169341A1

Abstract

Eine integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung (200) umfasst einen ersten HF-Spulenabschnitt (202) und einen Gammastrahlen-Detektorring (204) mit einem ersten Ende sowie einem zweiten Ende. Das erste Ende des Gammastrahlen-Detektorrings ist elektrisch an den ersten HF-Spulenabschnitt gekoppelt. Die Anordnung (200) umfasst auch einen zweiten HF-Spulenabschnitt (206), welcher elektrisch an ein zweites Ende des Gammastrahlen-Detektorrings gekoppelt ist.

Description

VERWEIS AUF DAZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldunng beruft sich auf U.S. Provisional Application Serial No. 61/427,958, welche am 29. Dezember 2010 eingereicht worden und hier in ihrer Gesamtheit als Referenz eingeschlossen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und Magnetresonanzbildgebung (MRI), und genauer gesagt auf einen integrierten PET-Detektorring und eine integrierte HF-Körperspule für einen kombinierten PET/MRI-Scanner.
HINTERGRUND
Bei der PET-Bildgebung werden tomographische Abbildungen von Positronen emittierenden Radionukliden erzeugt, welche sich in einem Objekt von Interesse befinden. Dabei wird ein radionuklid-markiertes Pharmazeutikum, z. B. ein Radiopharmazeutikum, in ein abzubildendes Objekt eingebracht. Das Objekt wird innerhalb eines PET-Bildgebungssystems positioniert, welches mit einem Detektorring und Detektionselektronik ausgestattet ist. Wenn die Radionuklide zerfallen, werden positiv geladene Partikel emittiert, welche als ”Positronen” bezeichnet werden. Bei üblicherweise verwendeten Radiopharmazeutika, wie beispielsweise FDG (d. h. ¹⁸F-Fluorodeoxyglukose), bewegen sich diese Positronen nur einige Millimeter durch die Gewebe des Objektes, bevor sie mit einem Elektron zusammenstoßen, wodurch es zu gegenseitiger Annihilation kommt. Durch die Positron/Elektron-Annihilation wird ein Paar von entgegengesetzt ausgerichteten Gammastrahlen (Gammaphotonen) erzeugt, welche mit einer Energie von ungefähr 511 keV emittiert werden.
Es sind diese Gammastrahlen, welche von den Szintillator-Komponenten des Detektorrings erkannt werden. Wenn es von einem Gammastrahl getroffen wird, sendet das in diesen Komponenten enthaltene szintillierende Material Licht aus, welches von einer Photodetektor-Komponente, wie beispielsweise einer Photodiode oder einer Photovervielfacherröhre, erkannt wird. Die von den Photodetektoren kommenden Signale werden als Einfall von Gammastrahlen erkannt. Wenn zwei Gammastrahlen zur ungefähr gleichen Zeit auf Szintillatoren treffen, welche auf entgegengesetzten Seiten angeordnet sind, wird eine Koinzidenz registriert. Datensortierungseinheiten verarbeiten die Koinzidenzen, um zu bestimmen, bei welchen es sich um echte Koinzidenzereignisse handelt, und sortieren Daten aus, welche Verlustzeiten und einzelne Gammastrahlerkennungen repräsentieren. Die Koinzidenzereignisse werden gebinned und integriert, so dass sie Frames von PET-Daten bilden, die als Bilder rekonstruiert werden können, auf welchen die Verteilung des radionuklid-markierten Pharmazeutikums in dem Objekt dargestellt wird.
Bei MRI handelt es sich um eine medizinische Bildgebungsmodalität, mit deren Hilfe Bilder vom Inneren des menschlichen Körpers erzeugt werden können, ohne dabei Röntgenstrahlen oder eine andere Art von ionisierender Strahlung zu verwenden. Bei MRI kommt ein leistungsstarker Magnet zum Einsatz, um ein starkes, einheitliches, statisches Magnetfeld (d. h. das ”Hauptmagnetfeld”) zu erzeugen. Wenn ein menschlicher Köper, oder ein Teil eines menschlichen Köpers, innerhalb des Hauptmagnetfeldes platziert wird, werden die Kernspins, die zu den Wasserstoffkernen im Gewebewasser gehören, polarisiert. Das bedeutet, dass die magnetischen Momente, welche zu diesen Spins gehören, sich vorzugsweise entlang der Richtung des Hauptmagnetfeldes ausrichten, was in einer geringen Netto-Gewebemagnetisierung entlang dieser Achse (entsprechend der Konvention als ”z-Achse” bezeichnet) resultiert. Ein MRI-System umfasst auch Komponenten, die als Gradientenspulen bezeichnet werden und räumlich variierende Magnetfelder mit einer kleineren Amplitude erzeugen, wenn Strom auf sie angewendet wird. Typischerweise werden Gradientenspulen so entworfen, dass sie eine Magnetfeldkomponente erzeugen, die entlang der z-Achse ausgerichtet ist und in der Amplitude linear mit der Position entlang einer aus x-, y- oder z-Achse variiert. Der Effekt einer Gradientenspule besteht in der Erzeugung eines kleinen Anstiegs der Magnetfeldstärke und damit einhergehend der Resonanzfrequenz der Kernspins entlang einer einzelnen Achse. Drei Gradientenspulen mit orthogonalen Achsen werden zur ”räumlichen Kodierung” des MR-Signals eingesetzt, indem eine Signatur-Resonanzfrequenz an jeder Stelle des Köpers erzeugt wird. Radiofrequenz(RF)-Spulen werden verwendet, um Impulse der HF-Energie bei oder nahe an der Resonanzfrequenz der Wasserstoffkerne zu erzeugen. Diese Spulen werden verwendet, um dem Kernspinsystem auf eine kontrollierte Weise zusätzliche Energie zuzuführen. Wenn die Kernspins dann wieder in ihren Ruheenergiezustand zurückfallen, geben sie Energie in Form eines HF-Signals ab. Dieses Signal wird vom MRI-System erkannt, und kann in Kombination mit mehreren zusätzlichen solcher Signale verwendet werden, um unter Einsatz eines Computers und bekannter Algorithmen ein MR-Bild zu rekonstruieren.
Die Kombination von PET und MRI in einem einzigen Scanner ist mit erheblichen technischen Herausforderungen verbunden. Ein MRI-Scanner wird typischerweise so entworfen, dass die Gradientenspulen, HF-Spulen, Abschirmungs- und Kühlsysteme so eng zusammen untergebracht werden wie möglich. Bei früheren Kombisystemen sind die PET-Detektorkomponenten außerhalb einer HF-Abschirmung und innerhalb der Gradientenspule und dem Magnetraum der MR-Magnetanordnung angeordnet worden. Beispielsweise umfassten vorangegangene Lösungen die Aufteilung der Gradientenspule zur Schaffung von Raum für einen Ring von PET-Detektoren, die Aufteilung der Gradientenspule und des Magneten zur Schaffung von Raum für den Ring aus PET-Detektoren, oder die Trennung der Kristall- und Detektorelektronik, welche in dem PET-Detektor innerhalb der Gradientenspule und des Magnetraums verwendet wird, durch Glasfaserkabel. Allerdings können diese Anordnungen erheblichen radialen Raum einnehmen. Zudem sollen PET- und MRI-System einander elektrisch nicht beeinträchtigen. Folglich wäre es wünschenswert, durch die Integrierung des PET-Detektors in der HF-Körperspule der Magnetanordnung eine Lösung für die Integration eines PET-Detektors, beispielsweise eines Rings aus PET-Detektoren, innerhalb einer MRI-Magnetanordnung zu liefern.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung einen ersten HF-Spulenabschnitt, [und] einen Gammastrahlen-Detektorring, welcher ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende elektrisch an den ersten HF-Spulenabschnitt gekoppelt ist und ein zweiter HF-Spulenabschnitt elektrisch an ein zweites Ende des Gammastrahlen-Detektorrings gekoppelt ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein kombiniertes PET/MRI-System einen superleitenden Magneten, eine Gradientenspulen-Anordnung, die innerhalb eines Innendurchmessers des superleitenden Magneten angeordnet ist, sowie eine integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung, welche innerhalb eines Innendurchmessers der Gradientenspulen-Anordnung positioniert ist. Die integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung umfasst einen ersten HF-Spulenabschnitt, [und] einen Gammastrahlen-Detektorring, der ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende elektrisch mit dem ersten HF-Spulenabschnitt gekoppelt ist und ein zweiter HF-Spulenabschnitt elektrisch mit dem zweiten Ende des Gammastrahlen-Detektorrings gekoppelt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beiliegenden Zeichnungen werden Ausführungsformen in exemplarischer und nicht einschränkender Form illustriert, wobei einander entsprechende, analoge oder ähnliche Elemente durch dieselben Referenzziffern gekennzeichnet werden, wobei gilt:
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines kombinierten PET/MRI-Systems gemäß einer Ausführungsform;
2 ist ein schematisches Diagramm einer integrierten Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Körperspulen-Anordnung gemäß einer Ausführungsform;
3 zeigt einen exemplarischen Gammastrahlen-Detektorring gemäß einer Ausführungsform;
4 zeigt den Gammastrahlen-Detektorring aus 2, der in eine HF-Abschirmung gewickelt ist, gemäß einer Ausführungsform;
5 ist ein schematisches Diagramm einer integrierten Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Körperspulen-Anordnung mit einer äußeren HF-Abschirmung gemäß einer Ausführungsform; und
6 ist ein schematisches Diagramm einer Magnetanordnung mit einer integrierten Gammastrahlen-Detektorring- und einer HF-Körperspulen-Anordnung gemäß einer alternativen Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis der Ausführungsformen zu gewährleisten. Allerdings werden sich auf diesem Gebiet fachkundige Personen darüber im Klaren sein, dass die Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltkreise nicht detailliert beschrieben worden, um das Nachvollziehen der Ausführungsformen nicht zu erschweren.
In 1 werden die Hauptkomponenten eines exemplarischen kombinierten PET/MRI-Systems 10 gezeigt, in welchem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung integriert werden können. Der Betrieb des Systems kann von einem Bedienplatz 12 aus gesteuert werden, welcher eine Tastatur oder eine andere Eingabevorrichtung 13, ein Bedienpult 14 und einen Anzeigebildschirm 16 umfasst. Die Konsole 12 kommuniziert über eine Verbindung 18 mit einem separaten Computersystem 20, welches es einem Bediener ermöglicht, die Erzeugung und Anzeige von Bildern auf dem Anzeigebildschirm 16 zu steuern. Das Computersystem 20 umfasst eine Anzahl von Modulen, welche über elektrische und/oder Datenverbindungen miteinander kommunizieren, beispielsweise solche, wie sie bei der Verwendung einer Backplane 20a bereitgestellt werden. Bei den Datenverbindungen kann es sich um direkte Kabelverbindungen oder Glasfaserverbindungen oder kabellose Kommunikationsverbindungen o. ä. handeln. Die Module umfassen ein Bildverarbeitermodul 22, ein CPU-Modul 24 und ein Datenspeichermodul 26, welches einen Bildspeicher zur Speicherung von Bilddatenanordnungen umfassen kann. In einer alternativen Ausführungsform kann das Bildverarbeitermodul 22 durch eine Bildverarbeitungsfunktion in dem CPU-Modul 24 ersetzt werden. Das Computersystem 20 kann auch mit dauerhaften oder Back-Up-Speichern oder einem Netzwerk verbunden sein, oder es kann über eine Verbindung 34 mit einer separaten Systemsteuerung 32 kommunizieren. Die Eingabevorrichtung 13 kann eine Maus, einen Joystick, eine Tastatur, eine Rollkugel, einen berührungsaktiven Bildschirm, einen Lesestift, Voice-Control, oder eine beliebige ähnliche oder äquivalente Eingabevorrichtung umfassen, und kann für interaktive Geometrievorgaben verwendet werden.
Die Systemsteuerung 32 umfasst einen Satz von Modulen, die über elektrische und/oder Datenverbindungen 32a in Kommunikation miteinander stehen. Bei Datenverbindungen 32a kann es sich um direkte Kabelverbindungen oder um Glasfaserverbindungen oder kabellose Kommunikationsverbindungen o. ä. handeln. Die Systemsteuerung 32 ist über eine Kommunikationsverbindung 40 mit dem Bedienplatz 12 verbunden. Über diese Verbindung 40 erhält Systemsteuerung 32 Befehle von dem Bediener, durch welche die durchzuführende(n) Scansequenz oder -sequenzen angegeben werden. Die Module des Systemsteuerungscomputers 32 umfassen ein CPU-Modul 36 und ein Impulsgeneratormodul 57, welches über eine Kommunikationsverbindung 40 mit dem Bedienplatz 12 verbunden ist. Zur MR-Datenerfassung weist ein HF-Übertragungs-/Empfangsmodul 38 den Scanner 48 an, die gewünschte Scansequenz auszuführen, indem es Instruktionen, Befehle und/oder Anfragen sendet, durch welche die Zeitvorgaben, die Stärke und Form der zu erzeugenden HF-Impulse und Impulssequenzen angegeben werden, so dass sie der Zeitvorgabe und Länge des Datenerfassungfensters entsprechen. Was dies anbelangt, so steuert der Sende/Empfangs-Schalter 44 über Verstärker 46 den Datenfluss vom HF-Übertragungsmodul 38 zu Scanner 48 und vom Scanner 48 zum HF-Empfangsmodul 38. Die Systemsteuerung 32 ist auch mit einem Satz von Gradientenverstärkern 42 verbunden, um die Zeitvorgaben und die Form der Gradientenimpulse, die während des Scans erzeugt werden, anzugeben.
Die Gradientenwellenform-Instruktionen, die von der Systemsteuerung 32 erzeugt werden, werden an das Gradientenverstärkersystem 42 gesandt, welches Gx-, Gy- und Gz-Verstärker umfasst. Die Gradientenverstärker 42 können außerhalb des Scanners 48 oder der Systemsteuerung 32 liegen, oder aber in diesen integriert sein. Jeder Gradientenverstärker regt eine entsprechende physische Gradientenspule in einer allgemein mit 50 gekennzeichneten Gradientenspulen-Anordnung an, so dass die Magnetfeldgradienten erzeugt werden, welche zur räumlichen Kodierung der erfassten Signale benutzt werden. Die Gradientenspulen-Anordnung 50 bildet einen Teil der Magnetanordnung 52, welche auch einen Polarisierungsmagneten 54 und eine HF-Spulen-Anordnung 56 umfasst. Alternativ können die Gradientenspulen der Gradientenspulen-Anordnung 50 unabhängig von der Magnetanordnung 52 sein. Die HF-Spulen-Anordnung 56 kann, wie gezeigt, eine Ganzkörper-HF-Übertragungsspule, Oberflächen- oder Parallelbildgebungs-Spulen (nicht gezeigt) oder eine Kombination von beiden umfassen. Die Spulen der HF-Spulen-Anordnung 56 können sowohl für die Übertragung als auch den Empfang oder ausschließlich für Übertragung beziehungsweise Empfang konfiguriert sein. Ein Impulsgenerator 57 kann, wie gezeigt, in der Systemsteuerung 32 oder in der Scannerausrüstung 48 integriert werden und Impulssequenzen oder Impulssequenzsignale für die Gradientenverstärker 42 und/oder die HF-Spulen-Anordnung 56 erzeugen. Alternativ kann die HF-Spulen-Anordnung 56 mit Oberflächen- und/oder Phased-Array-Empfangsspulen ersetzt oder erweitert werden. Die MR-Signale, die aus den Anregerimpulsen resultieren, welche durch die angeregten Zellkerne im Körper des Patienten emittiert werden, können von der Ganzkörperspule oder von separaten Empfangsspulen, wie beispielsweise Phased-Array-Spulen oder Oberflächenspulen, erkannt werden und werden über einen T/R-Schalter 44 an das HF-Übertragungs-/Empfangsmodul 38 gesendet. Die MR-Signale werden im Datenverarbeitungsabschnitt 68 der Systemsteuerung 32 demoduliert, gefiltert und digitalisiert.
Ein MRI-Scan ist abgeschlossen, wenn eine oder mehrere Sätze von rohen k-Raum-Daten im Datenprozessor 68 erfasst worden sind. Diese rohen k-Raum-Daten werden im Datenprozessor 68 rekonstruiert, wobei dieser so betrieben wird, dass die Daten (durch Fouriertransformation oder eine andere Technik) in Bilddaten umgewandelt werden. Diese Bilddaten werden durch die Verbindung 34 an das Computersystem 20 übermittelt, wo sie im Datenspeicher 26 gespeichert werden. Alternativ kann in einigen Systemen das Computersystem 20 die Bildrekonstruktion oder andere Funktionen des Datenprozessors 68 übernehmen. In Reaktion auf Befehle, die vom Bedienplatz 12 empfangen werden, können die in dem Datenspeicher 26 gespeicherten Bilddaten in einem Langzeitspeicher archiviert oder vom Bildprozessor 22 weiterverarbeitet und an den Bedienplatz 12 übermittelt und auf dem Display 16 präsentiert werden.
In dem kombinierten PET/MRI-System 10 umfasst der Scanner 48 auch einen Gammastrahlendetektor oder -detektoren (nicht gezeigt) (z. B. einen Ring von Gammastrahlendetektoren), die in der HF-Spulen-Anordnung integriert werden, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 2-6 beschrieben wird. Der Gammastrahlendetektor ist so konfiguriert, dass er von Positronannihilationen stammende Gammastrahlen erkennt, wobei er eine Vielzahl von Szintillatoren und Photodetektoren umfassen kann, die umlaufend um eine Gantry (d. h. einen Ring von Gammastrahlendetektoren oder einen Detektorring) angeordnet sind.
Einfallende Gammastrahlen werden erkannt und vom Gammastrahlendetektor in elektrische Signale umgewandelt. Die elektrischen Signale werden von einer Serie von Front-End-Elektronik 72 konditioniert. Diese Konditionierungsschaltkreise 72 können verschiedene Verstärker, Filter und Analog/Digital-Wandler umfassen. Die digitalen Signale, die von der Front-End-Elektronik 72 ausgegeben werden, werden dann von einem Koinzidenzprozessor 74 verarbeitet, so dass sie als potentielle Koinzidenzereignisse zu den erkannten Gammastrahlen passen. Wenn zwei Gammastrahlen auf Detektoren treffen, die einander ungefähr gegenüber liegen, ist es – sofern keine Wechselwirkungen von statischem Rauschen und einzelnen Gammastrahlerkennungen vorliegen – möglich, dass irgendwo entlang der Linie zwischen den Detektoren eine Positronenannihilation stattgefunden hat. So werden aus den Koinzidenzen, welche vom Koinzidenzprozessor 74 festgestellt werden, echte Koinzidenzereignisse heraussortiert und schließlich von einem Datensortierer 76 integriert. Die von dem Datensortierer 76 stammenden Koinzidenzereignisdaten, oder PET-Daten, werden von der Systemsteuerung 32 an einem PET-Daten-Receive-Port 78 empfangen und zur nachfolgenden Verarbeitung durch den Prozessor 68 im Datenspeicher 66 gespeichert. PET-Bilder können dann vom Bildprozessor 22 rekonstruiert und mit MR-Bildern kombiniert werden, so dass Hybridstrukturbilder und metabolische oder funktionelle Bilder entstehen. Die Konditionierungsschaltkreise 72, der Koinzidenzprozessor 74 und Sortierer 76 können sich jeweils außerhalb des Scanners 48 oder des Kontrollsystems 32 befinden oder aber in diesen integriert sein.
2 ist ein schematisches Diagramm einer integrierten Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung gemäß einer Ausführungsform. Die integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung 200 kann in einem kombinierten PET/MRI-Scanner (wie beispielsweise Scanner 48, welcher in 1 gezeigt wird) verwendet werden. Anordnung 200 umfasst einen ersten HF-Spulenabschnitt 202, einen Gammastrahlen-Detektorring 204 und einen zweiten HF-Spulenabschnitt 206. Verschiedene andere Elemente wie beispielsweise Halterungen, Aufhängungselemente, Winkel, etc. werden zum Zwecke der Deutlichkeit in 2 weggelassen. Anordnung 200 hat eine zylindrische und ringförmige Gestalt.
Der erste HF-Spulenabschnitt 202 umfasst einen ersten Endring 208 und eine erste Vielzahl von Sprossen 210, und der zweite HF-Spulenabschnitt 206 umfasst einen zweiten Endring 212 und eine zweite Vielzahl von Sprossen 214. Der erste HF-Spulenabschnitt 202 und der zweite HF-Spulenabschnitt 206 umfassen auch Kondensatoren (nicht gezeigt), beispielsweise eine Serie von Kondensatoren, um eine geeignete Resonanzoperation zu erzielen, wie sie auf diesem Gebiet bekannt ist. In einer Ausführungsform weisen der erste HF-Spulenabschnitt 202 und der zweite HF-Spulenabschnitt 206 eine Vogelkäfig-Spulenkonfiguration auf, beispielsweise eine Hochpass-, Tiefpass- oder Bandpass-Spule. In einer anderen Ausführungsform weisen der erste HF-Spulenabschnitt 202 und der zweite HF-Spulenabschnitt 206 eine TEM-Spulenkonfiguration auf. Der erste und zweite HF-Spulenabschnitt 202, 206 können verwendet werden, um HF-Impulse auf ein Objekt oder einen Patienten anzuwenden und die MR-Daten vom Objekt zu empfangen.
Der Gammastrahlen-Detektorring 204 ist zwischen dem ersten HF-Spulenabschnitt 202 und dem zweiten HF-Spulenabschnitt 206 platziert und mit diesen verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Gammastrahlen-Detektorring 204 aus einer Vielzahl von Gammastrahl-Detektoren, welche von einer HF-Abschirmung umgeben sind. 3 zeigt einen exemplarischen Gammastrahlen-Detektorring gemäß einer Ausführungsform. Detektorring 304 umfasst eine Vielzahl von Gammastrahl-Detektoren 320, welche umlaufend in einem Ring verteilt sind. Jeder Gammastrahl-Detektor 320 umfasst eine Szintillator-Komponente und eine Photodetektor-Komponente sowie andere Elektronik, wie sie auf diesem Gebiet bekannt ist. Die Szintillator-Komponente eines Gammastrahlen-Detektors 320 umfasst Szintillatormaterial, welches beim Empfang eines Gammastrahl einen Lichtblitz erzeugt. Verwendbare Szintillatormaterialien umfassen beispielsweise Wismuthgermanat (BGO), Natriumjodid (NaI), Gadolinium-Oxyorthosilikat (GS)), Lutetium-Ortho-Silikat (LSO) oder andere Verbindungen mit ähnlichen Leuchteigenschaften. Die Photodetektor-Komponente erkennt den Lichtblitz, welcher von der Szintillator-Komponente ausgesendet wird, und wandelt ihn in elektrische Ströme um, die durch einen Verstärker (beispielsweise einen Verstärker, welcher in der Front-End-Elektronik 72, integriert ist, die in 1 gezeigt wird) verstärkt werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Photodetektor-Komponente um einen Festkörper-Photodetektor, wie beispielsweise einen Festkörper-Photomultiplizierer (SSPM).
Wie oben erwähnt wurde, ist der Gammastrahlen-Detektorring in einer HF-Abschirmung eingeschlossen, so dass der Gammastrahlen-Detektorring 304 in die HF-Spule integriert wird. 4 zeigt einen in eine HF-Abschirmung gehüllten Gammastrahlen-Detektorring gemäß einer Ausführungsform. Die Gammastrahlen-Detektoren des Gammastrahlen-Detektorrings 404 werden von einer HF-Abschirmung 422 umgeben oder abgedeckt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die HF-Abschirmung komplett um den Detektorring herum platziert und hat eine rechteckige, im Querschnitt ringförmige Struktur. Die HF-Abschirmung 422 kann aus jedem beliebigen geeigneten leitfähigen Material, wie beispielsweise Kupferblech, Leiterplatten mit leitenden Kupferbahnen, einem Kupfergeflecht, Edelstahlgeflecht, oder einem anderen leitfähigen Drahtgeflecht, etc. hergestellt werden. Die HF-Abschirmung 422 ist so konfiguriert, dass es für die Magnetfelder, die von den Gradientenspulen generiert werden, transparent ist und auch für die Gammaphotonen transparent ist, welche auf den Eingang zu den Gammastrahl-Detektoren auftreffen.
Kommen wir nun zu 2 zurück: Wie bereits erwähnt, ist der HF-abgeschirmte Gammastrahlen-Detektorring 204 zwischen dem ersten HF-Spulenabschnitt 202 und dem zweiten HF-Spulenabschnitt 206 platziert. Ein erstes Ende der Sprossen 210 ist mit dem ersten Endring 208 und ein zweites Ende der Ringe 210 ist elektrisch mit der HF-Abschirmung 222 verbunden, welche den Gammastrahlen-Detektorring 204 umgibt. Ein erstes Ende der Sprossen 214 ist mit dem zweiten Endring 212 und ein zweites Ende der Sprossen 214 ist elektrisch mit der HF-Abschirmung 222 verbunden, welche den Gammastrahlen-Detektorring 204 umgibt. Folglich sind die HF-Spulenabschnitte 202, 206 und der HF-abgeschirmte Gammastrahlen-Detektorring 204 in der integrierten Anordnung 200 zusammengeführt und elektrisch kombiniert. Sprossen 210 und 214 können unter Verwendung bekannter Verfahren, wie beispielsweise Löten oder Anschmelzen, mit der HF-Abschirmung 222 verbunden werden.
Um eine HF-Umgebung für eine integrierte Anordnung 200 in einem kombinierten PET/MRI-System zu vervollständigen, wird eine zylindrische HF-Abschirmung um die integrierte Anordnung 200 herum angeordnet. 5 ist ein schematisches Diagramm einer integrierten Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung gemäß einer Ausführungsform. Die HF-Abschirmung 524 hat eine zylindrische und ringförmige Gestalt. In 5 ist ein Quadrant der HF-Abschirmung 524 zum Zwecke der Deutlichkeit und zur Erleichterung des Verständnisses der Positionierung der Strukturen ausgeschnitten. Die HF-Abschirmung 524 ist um die integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung 500 herum angeordnet und umgibt die integrierte Anordnung 500 umlaufend. In der gezeigten Ausführungsform ist die HF-Abschirmung 524 länger als die integrierte Anordnung 500. Die HF-Abschirmung 524 kann aus einem beliebigen geeigneten leitfähigen Material hergestellt werden, wie beispielsweise Kupferblech, Leiterplatten mit leitfähigen Kupferleitungen, einem Kupfergeflecht, Edelstahlgeflecht, oder einem anderen leitenden Drahtgeflecht, etc. In einer Ausführungsform ist die HF-Abschirmung 524 elektrisch von der integrierten Anordnung 500 isoliert (d. h. hat keinen Kontakt zu ihr). In einer anderen Ausführungsform ist die HF-Abschirmung 524 mit der integrierten Anordnung 500 verbunden. Wenn sich die HF-Abschirmung und die integrierte Anordnung berühren, werden die HF-Spulenabschnitte der integrierten Anordnung 200 (in 2 gezeigt) vorzugsweise von beiden Enden der Anordnung gesteuert.
In einer alternativen Ausführungsform kann auch die HF-Abschirmung 524, ähnlich der HF-Spule, aufgeteilt werden. 6 ist ein schematisches Diagramm einer Magnetanordnung mit einer integrierten Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung gemäß einer Ausführungsform. In 6 wird eine zylindrische und ringförmig geformte Magnetanordnung 638 gezeigt, wobei ein Quadrant der Magnetanordnung 638 zum Zwecke der Deutlichkeit und Erleichterung des Verständnisses der Positionierung der Strukturen ausgeschnitten ist. Die Magnetanordnung 638 umfasst eine Gradientenspulen-Anordnung 634, welche im Inneren eines superleitenden Magneten 636 montiert ist und umlaufend von dem Magneten 636 umgeben ist. Eine HF-Abschirmung 624 und eine integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung 600 sind im Inneren der Gradientenspulen-Anordnung 634 montiert und werden umlaufend von der Gradientenspulen-Anordnung 634 umgeben. Die HF-Abschirmung 624 besteht aus einem ersten HF-Abschirmungsabschnitt 630 und einem zweiten HF-Abschirmungsabschnitt 632. Der HF-abgeschirmte Gammastrahlen-Detektorring 604 ist zwischen dem ersten HF-Abschirmungsabschnitt 630 und dem zweiten HF-Abschirmungsabschnitt 632 platziert und mit diesen verbunden. Der Gammastrahlen-Detektorring 604 ist ebenfalls zwischen dem ersten HF-Spulenabschnitt 602 und dem zweiten HF-Spulenabschnitt 606 platziert und mit diesen verbunden, wie oben beschrieben. Ein Ende des ersten HF-Abschirmungsabschnitts 630 ist elektrisch mit dem HF-abgeschirmten Gammastrahlen-Detektorring 604 verbunden, und ein Ende des zweiten HF-Abschirmungsabschnittes 632 ist elektrisch mit dem HF-abgeschirmten Gammastrahl-Detektor[ring] 604 verbunden.
In dieser schriftlichen Beschreibung werden Beispiele verwendet, um die Erfindung einschließlich des besten Modus zu verdeutlichen, und auch, um eine auf diesem Gebiet fachkundige Person in die Lage zu versetzen, die Erfindung umzusetzen und zu benutzen. Der patentierbare Umfang der verschiedenen Ausführungsformen wird durch die Patentansprüche definiert und kann andere Beispiele umfassen, welche auf diesem Gebiet fachkundigen Personen einfallen mögen. Solche anderen Beispiele sind im Umfang der Patentansprüche vorgesehen, sofern solche Beispiele strukturelle Elemente enthalten, welche nicht von den wörtlichen Formulierungen der Patentansprüche abweichen, oder sofern die Beispiele äquivalente strukturelle Elemente enthalten, die nur unwesentlich von den wörtlichen Formulierungen der Patentansprüche abweichen. Die Reihenfolge und Sequenz sämtlicher Prozess- oder Verfahrensschritte kann entsprechend der alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet werden.
Zahlreiche weitere Änderungen und Modifikationen können an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, ohne dass dabei eine Abweichung von deren grundsätzlichen Idee vorliegt. Der Schutzumfang von diesen und anderen Änderungen wird anhand der angehängten Patentansprüche deutlich.
Eine integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung 200 umfasst einen ersten HF-Spulenabschnitt 202 und einen Gammastrahlen-Detektorring 204 mit einem ersten Ende sowie einem zweiten Ende. Das erste Ende des Gammastrahlen-Detektorrings ist elektrisch an den ersten HF-Spulenabschnitt gekoppelt. Die Anordnung 200 umfasst auch einen zweiten HF-Spulenabschnitt 206, welcher elektrisch an ein zweites Ende des Gammastrahlen-Detektorrings gekoppelt ist.
Bezugszeichenliste
Fig. 1

10: kombiniertes PET-MRI-System
12: Bedienplatz
13: Eingabevorrichtung
14: Bedienpult
16: Anzeigebildschirm
18: Verbindung
20: Computersystem
20a: Backplane
22: Bildprozessor-Modul
24: CPU-Modul
26: Datenspeichermodul
32: Systemsteuerung
32a: Datenverbindungen
34: Verbindung
36: CPU-Modul
38: HF-Übertragungs-/Empfangsmodul
40: Kommunikationsverbindung
42: Gradientenverstärker
44: Sende/Empfangs-Schalter
46: Verstärker
48: Scanner
50: Gradientenspulen-Anordnung
52: Magnetanordnung
54: Magnet
56: HF-Spulen-Anordnung
57: Impulsgeneratormodul
66: Datenspeicher
68: Datenprozessor
72: Front-End-Elektronik/Konditionierungsschaltkreise
74: Koinzidenz-Prozessor
76: Datensortierer
78: PET-Daten-Receive-Port

200: integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung
202: erster HF-Spulenabschnitt
204: Gammastrahlen-Detektorring
206: zweiter HF-Spulenabschnitt
208: erster Endring
210: erste Vielzahl von Sprossen
212: zweiter Endring
214: zweite Vielzahl von Sprossen
222: HF-Abschirmung

304: Gammastrahlen-Detektorring
320: Gammastrahlen-Detektoren

404: Gammastrahlen-Detektorring
422: HF-Abschirmung

500: integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung
524: HF-Abschirmung

600: integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung
602: erster HF-Spulenabschnitt
604: Gammastrahlen-Detektorring
606: zweiter HF-Spulenabschnitt
624: HF-Abschirmung
630: erster HF-Abschirmungsabschnitt
632: zweiter HF-Abschirmungsabschnitt
634: Gradientenspulen-Anordnung
636: Magnet
638: Magnetanordnung

Claims

Integrierte Gammastrahlen-Detektorring- und HF-Spulen-Anordnung (200), umfassend: einen ersten HF-Spulenabschnitt (202); einen Gammastrahlen-Detektorring (204), welcher ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende elektrisch an den ersten HF-Spulenabschnitt (202) gekoppelt ist; und einen zweiten HF-Spulenabschnitt (206), der elektrisch an das zweite Ende des Gammastrahlen-Detektorrings gekoppelt ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, ferner eine HF-Abschirmung (524) umfassend, welche um den ersten HF-Spulenabschnitt (202), den Gammastrahlen-Detektorring (204) sowie den zweiten HF-Spulenabschnitt (206) herum angeordnet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der erste HF-Spulenabschnitt einen ersten Endring (208) und eine erste Vielzahl von Sprossen (210) umfasst.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Endringabschnitt einen zweiten Endring (212) und eine zweite Vielzahl von Sprossen (214) umfasst.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Gammastrahlen-Detektorring (304) eine Vielzahl von Gammastrahl-Detektoren (320) und eine HF-Abschirmung (222, 422) umfasst, die um die Vielzahl von Gammastrahl-Detektoren herum angeordnet sind.
Anordnung gemäß Anspruch 5, wobei der erste HF-Spulenabschnitt (202) einen ersten Endring (208) und eine erste Vielzahl von Sprossen (210) umfasst, und der erste Endring an ein erstes Ende der ersten Vielzahl von Sprossen gekoppelt ist, und ein zweites Ende der ersten Vielzahl von Sprossen an das erste Ende des Gammastrahlen-Detektorrings (204) gekoppelt ist.
Anordnung gemäß Anspruch 6, wobei das zweite Ende der ersten Vielzahl von Sprossen elektrisch mit der HF-Abschirmung (222, 422) verbunden ist, welche um die Vielzahl von Gammastrahl-Detektoren herum angeordnet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 5, wobei der zweite HF-Spulenabschnitt (206) einen zweiten Endring (212) und eine zweite Vielzahl von Sprossen (214) umfasst, und der zweite Endring an ein erstes Ende der zweiten Vielzahl von Sprossen gekoppelt ist, und ein zweites Ende der zweiten Vielzahl von Sprossen an das zweite Ende des Gammastrahlen-Detektorrings (204) gekoppelt ist.
Anordnung gemäß Anspruch 8, wobei das zweite Ende der zweiten Vielzahl von Sprossen elektrisch mit der HF-Abschirmung (222, 422) verbunden ist, die um die Vielzahl von Gammastrahlen-Detektoren herum angeordnet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 5, wobei es sich bei jedem Gammastrahl-Detektor (320) in der Vielzahl von Gammastrahl-Detektoren um einen Festkörper-Photomultiplizierer handelt.