DE102012207677A1

DE102012207677A1 - Ausstattungsobjekt für ein Kombinationsbildgebungssystem

Info

Publication number: DE102012207677A1
Application number: DE102012207677A
Authority: DE
Inventors: Ralf Ladebeck; Martin Hemmerlein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-11-14
Also published as: CN103385731A; US20130303881A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein in einem Messraum (2) positionierbares Ausstattungsobjekt (10) für ein Kombinationsbildgebungssystem (1). Das Ausstattungsobjekt weist eine Radionuklidbildgebungseinrichtung (5) und eine Magnetresonanzbildgebungseinrichtung (7) auf. Ferner umfasst das Ausstattungsobjekt (10) in seinem Randbereich (20) eine bildkritische Funktionskomponente (15), die einen auf eine erste definierte Mindestquerschnittsfläche von 30 mm2 der Funktionskomponente (15) bezogenen mittlerer Radionuklidemissionsstrahlungs-Schwächungswert aufweist, der einen festgelegten Schwächungsgrenzwert von 30 % wenigstens erreicht und/oder wobei das Ausstattungsobjekt (10) so ausgebildet ist, dass in einem gesamten räumlichen Zentralbereich (21) des Ausstattungsobjekts (10) ein auf eine zweite definierte Mindestquerschnittsfläche von 400 mm2 des Ausstattungsobjekts (10) bezogener mittlerer Radionuklidemissionsstrahlungs-Schwächungswert maximal einen Zentral-Schwächungsgrenzwert von 15 % erreicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwurf eines Ausstattungsobjekts für ein Kombinationsbildgebungssystem mit einer Magnetresonanzbildgebungseinheit und einer Radionuklidbildgebungseinheit, ein Verfahren zum Entwurf eines Kombinationsbildgebungssystems, ein Ausstattungsobjekt für ein Kombinationsbildgebungssystem sowie ein Kombinationsbildgebungssystem.
Bildgebende Verfahren zur Darstellung von Untersuchungsobjekten, insbesondere zur Bestimmung von Materialeigenschaften, der Materialanordnung und Ausdehnung oder Ähnlichem sind insbesondere in ihrer medizinischen Anwendung weit verbreitet.
Mittlerweile gibt es in der Medizin eine ganze Reihe von bildgebenden Systemen, mit denen Aufnahmen vom Inneren des Körpers eines Patienten erzeugt werden können. Hierzu zählen beispielsweise Magnetresonanztomographiegeräte und Computertomographen, mit denen anatomische Bilder erzeugt werden können. Hinzu kommen Radionuklidemissionstomographie-Aufnahmeeinrichtungen, wie PET-Systeme (PET = Positron Emission Tomographie) und SPECT-Systeme (SPECT = Single Photon Emission Computertomography), bei denen geringe Mengen von bestimmten, mit radioaktiven Stoffen versehenen Substanzen, sogenannte „Tracer“, in den menschlichen Körper injiziert werden, um verschiedene Metabolismen im Körper durch Messung der radioaktiven Strahlung zu erkennen. Die Menge der injizierten Substanz ist extrem gering und liegt im subphysiologischen Bereich. Daher kommt es nicht zu einer Beeinflussung des zu untersuchenden Metabolismenprozesses und auch nicht zu toxischen Reaktionen. Die Strahlung der injizierten Substanz bzw. mit Hilfe der injizierten Substanz erzeugte Photonenstrahlung wird mit Hilfe von Strahlungsdetektoren registriert und daraus ein Bild erzeugt. Dabei beruht die radionuklidbasierte Bilderzeugung auf der Analyse von Zählraten sowie von Trajektorien der Photonen bzw. koinzident gemessenen Photonenpaare, die mit Hilfe des injizierten Radionuklids erzeugt werden. Die Bestimmung von Zählraten und Trajektorien erlaubt eine Rückrechnung auf die Beschaffenheit des Untersuchungsobjekts und legt wesentlich die mit Hilfe der radionuklidbasierten Strahlung gewonnene Bildinformation fest. Der Tracer akkumuliert sich in bestimmten Organen und/oder Tumoren und erlaubt so eine sehr gute Diagnose der Metabolismen und insbesondere eine sehr leichte und exakte Erkennung von Tumoren und Metastasen im umliegenden Gewebe. Auch eine Beurteilung der Durchblutung des Herzmuskels ist beispielsweise mit solchen Verfahren möglich.
Während einerseits bei der Magnetresonanztomographie ein relativ gut ortsaufgelöster Bilddatensatz erzeugt werden kann, in dem anatomische Strukturen, beispielsweise bestimmte Organe, besonders gut erkennbar sind, werden andererseits PET- und SPECT-Systeme eingesetzt, um Bilder zu erzeugen, in denen bestimmte krankhafte Veränderungen besonders gut identifiziert werden können, wobei aber anatomische Strukturen meist nur schlecht oder gar nicht wiedergegeben werden können. Daher werden inzwischen immer häufiger von einem Untersuchungsobjekt sowohl Magnetresonanzbilder als auch Radionuklidemissionstomographie-Bilddaten erfasst und diese so aneinander angepasst, dass sie in einem Bild ortsgetreu überlagert werden können. Für die für eine Überlagerung notwendige geometrische Anpassung der Bilddaten der einzelnen Bilder aneinander, üblicherweise auch als „Registrierung“ der Bilder bezeichnet, ist ein erheblicher Rechenaufwand nötig. Mittlerweile gibt es daher kombinierte bildgebende Systeme, im Rahmen der Erfindung auch kurz als „Kombinationsbildgebungssystem“ bezeichnet, die sowohl eine Magnetresonanzaufnahmeeinrichtung als auch eine Radionuklidemissions-Tomographie-Aufnahmeeinrichtung aufweisen. Auch hier werden die Magnetresonanzbilder und die Radionuklid-Emissions-Tomographie-Bilddaten zunächst vollständig separat bearbeitet und anschließend überlagert. Der Vorteil dieser Systeme besteht aber darin, dass die Bilder, da sie im gleichen System und in (nahezu) gleicher Lage des Untersuchungsobjekts gefertigt wurden, bereits hardwaremäßig registriert sind und so leichter ortsgetreu überlagert werden können.
Das Untersuchungsobjekt ist dazu in einem gemeinsamen, für die unterschiedlichen Bildgebungsverfahren gleichzeitig genutzten Messraum des Kombinationsbildgebungssystems bzw. Kombinationstomographen angeordnet. Für die radionuklidbasierte Bilderzeugung, die wie eingangs erwähnt beispielsweise mit Hilfe von PET- oder SPECT-Tomographen erfolgt, führt dies jedoch zu dem Problem, dass Komponenten des im selben Gerät kombinierten und bevorzugt gleichzeitig genutzten Magnetresonanztomographen zwischen einem Untersuchungsobjekt und dem eingangs erwähnten Strahlungsdetektor angeordnet sein können und diese Komponenten dann die radionuklidbasierte Bildakquisition behindern bzw. verändern.
Die zwischen dem Untersuchungsobjekt und dem Strahlungsdetektor angeordneten Komponenten führen zu einer Abschwächung der radionuklidbasierten Strahlung. Daraus resultieren veränderte Zählraten und veränderte Trajektorien entsprechender Photonen, sodass eine Störung bzw. Veränderung der Qualität der Bildinformation in vielen Fällen eine unumgängliche Folge ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, dieses Problem abzumildern.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Ausstattungsobjekts nach Anspruch 1, mit Hilfe eines Kombinationsbildgebungssystems nach Anspruch 7, mit Hilfe eines Verfahrens zur Konstruktion eines Ausstattungsobjekts nach Anspruch 10 und mit Hilfe eines Verfahrens zur Konstruktion eines Kombinationsbildgebungssystems nach Anspruch 13 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Ausstattungsobjekt für ein Kombinationsbildgebungssystem mit einer Radionuklidbildgebungseinrichtung – wie beispielsweise einer PET-(Positronen Emissions Tomographie) oder SPECT-(Single Electron Emission Computer Tomographie) Bildgebungseinrichtung – und einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung vorgeschlagen, wobei das Ausstattungsobjekt bestimmungsgemäß in einem Messraum des Kombinationsbildgebungssystems zwischen einer Radionuklidstrahlungsquelle und einer Strahlungsdetektoreinheit für die Radionuklidemissionsstrahlung in dem Kombinationsbildgebungssystem angeordnet bzw. positionierbar ist.
Unter einem „Ausstattungsobjekt“ wird dabei im Sinne der Erfindung ein Objekt verstanden, welches notwendiger- bzw. üblicherweise oder auch optional zur Ausstattung des Kombinationsbildgebungssystems gehört und dieses mit einer bestimmten Funktionalität ausstattet bzw. um eine bestimmte Funktionalität ergänzt. Bei dem Ausstattungsobjekt kann es sich beispielsweise um einen verfahrbaren Patiententisch handeln, der zur Lagerung und Bewegung und Positionierung des Untersuchungsobjekts in dem Messraum dient. Ein weiteres Beispiel für ein Ausstattungsobjekt ist beispielsweise eine Lokalspule, die zur Erzeugung bzw. zum Empfang von Magnetresonanzsignalen in dem Kombinationsbildgebungssystem beiträgt. Zur Verbesserung eines Signal-zu-Rauschverhältnisses sind diese lokalen Sende- und Empfangsantennen häufig in unmittelbarer Nähe des Untersuchungsobjekts und damit unmittelbar (d. h. insbesondere in geringstmöglicher Entfernung) neben der Strahlungsquelle angeordnet. Da ein besonderer Vorteil des Kombinationsbildgebungssystems darin besteht, gleichzeitig bzw. nahezu gleichzeitig Bilder mit den unterschiedlichen Bildgebungsverfahren zu akquirieren, ist es nicht möglich, zur radionuklidbasierten Bildakquisition diese Ausstattungsobjekte während des bestimmungsgemäßen Betriebs aus dem Messraum zu entfernen.
Das Field of View der Strahlungsdetektoreinheit, also der von der Strahlungsdetektoreinheit erfassbare Raumbereich (d. h. also die „Sicht“ des Detektors), wird durch das Ausstattungsobjekt eingeschränkt. Dies trifft auch für eine Reihe von weiteren erfindungsgemäßen Ausstattungsobjekten zu, die später noch genauer beschrieben werden.
Das erfindungsgemäße Ausstattungsobjekt umfasst typischerweise eine Reihe von Funktionskomponenten, die eigene Funktionalität aufweisen und die damit zur Gesamtfunktionalität des Ausstattungsobjekts beitragen. Bei dem verfahrbaren Patiententisch kann es sich bei den Funktionskomponenten beispielsweise um Schienen zum Verfahren des Tischs handeln, und bei der Lokalspule können z. B. einzelne Elektronikkomponenten, wie beispielsweise geschirmte Leiterplatten, solche Funktionskomponenten darstellen.
Die Erfindung basiert u. a. auf dem Gedanken, die radionuklidbasierte Bildgebung durch eine nachfolgend genauer beschriebene optimierte Anordnung von „bildkritischen Funktionskomponenten“ des Ausstattungsobjekts zu verbessern, sodass ein Field of View der Strahlungsdetektoreinheit bzgl. dieser bildkritischen Funktionskomponente erhöht wird. Funktionskomponenten werden im Rahmen der Erfindung als „bildkritisch“ bezeichnet und identifiziert, wenn sie eine Wechselwirkung mit der Radionuklidemissionsstrahlung aufweisen, die oberhalb vorgegebener Grenzwerte liegt. Sie können im Rahmen der Erfindung auf vielfältige Art und Weise basierend auf ihren Transmissionseigenschaften und/oder Streueigenschaften, basierend auf einem Schwächungswert, basierend auf einem Abschattungswinkel bzw. einer zugeordneten Abschattungsfläche, den die bildkritischen Komponente auf der Strahlungsdetektoreinheit für Radionuklidemissionsstrahlung hervorruft und/oder auch basierend auf notwendigen Kompensationsmaßnahmen des Kombinationsbildgebungssystems, wie beispielsweise der rechnerischen Korrektur von ermittelten Zählraten mit Hilfe eines sogenannten „Attenuation-Correction-Factors“ (ATF), identifiziert werden. Insbesondere ist eine Kombination einiger oder all dieser Parameter zur Identifizierung bildkritischer Funktionskomponenten denkbar.
Zur Optimierung des Field of View der Strahlungsdetektoreinheit ist erfindungsgemäß das Ausstattungsobjekt so ausgebildet, dass es in seinem Randbereich eine bildkritische Funktionskomponente umfasst, welche einen auf eine erste definierte Mindestquerschnittsfläche von 30 mm² besonders bevorzugt von 45 mm² der Funktionskomponente bezogenen mittleren Radionuklidemissionsstrahlungs-Schwächungswert aufweist, der einen festgelegten Schwächungsgrenzwert von 30 % vorzugsweise von 50 % (der Schwächungsgrenzwert bezieht sich in identischer Weise auf die definierte Mindestquerschnittsfläche) wenigstens erreicht. Mit den so festgelegten Grenzwerten werden beispielsweise einzelne Kondensatoren wie sie in einer Lokalspule notwendig sind, noch nicht als kritische Funktionskomponenten aufgefasst. Eine Funktionskomponente ist im Rahmen der Erfindung in einem Randbereich angeordnet, wenn die Funktionskomponente zum größten Teil innerhalb des Randbereichs liegt.
Unter einem Randbereich des Ausstattungsobjekts wird dabei im Rahmen der Erfindung ein an einen Rand des Ausstattungsobjekts anschließender räumlicher Bereich mit einer vorgegebenen Randbereichsausdehnung verstanden. Der Randbereich umfasst dabei den Bereich des Ausstattungsobjekts, der bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Ausstattungsobjekts im Kombinationsbildgebungssystem einer Oberfläche der Strahlungsdetektoreinheit am nächsten kommt. Die Randbereichsausdehnung ist im Rahmen der Erfindung ausgehend jeweils vom dem Punkt oder einer Linie oder Fläche, der oder die einer Oberfläche der Strahlungsdetektoreinheit am nächsten kommt, entlang des Randes angeordnet. Bei einem Patiententisch sind z. B. in der Regel die Seitenflächen (bzw. die Kanten) des Patiententischs der Strahlungsdetektoreinheit am nächsten. Daher erstreckt sich bei einem Patiententisch der Randbereich ausgehend von jeweils einem Punkt der Seitenflächen bzw. einer durch den Punkt entlang der Seitenfläche verlaufenden Linie in Richtung des Patiententischzentrums. In ähnlicher Weise erstreckt sich der Randbereich einer flächigen Lokalspule, insbesondere Spinespule, ausgehend von der Schmalseite bzw. Kante der Spule nach innen zur Mitte der Lokalspule. Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung der laterale Randbereich verstanden, wobei dieser so definiert ist, das er bei einer bestimmungsgemäßen Positionierung des Ausstattungsobjekts sowie einer üblichen Positionierung eines Patienten in Bauch- oder Rückenlage im Messraum auf oder unter den lateralen Randbereichen des Patientenkörpers liegt oder sogar (teilweise) seitlich außerhalb des Patientenkörpers. Der laterale Randbereich eines Patiententisches oder einer Spinespule ist folglich ein seitlich äußerster Streifen des Tisches bzw. der Spule. Die Randbereichsausdehnung beträgt höchstens einen vorgegebenen Bruchteil, vorzugsweise ein Fünftel, besonders bevorzugt ein Achtel und ganz besonders bevorzugt ein Zehntel des Volumens des Ausstattungsobjekts.
Vorzugsweise wird bei einem Ausstattungsobjekt, das die Ausmaße des Umrisses eines Untersuchungsobjekts übersteigt, der Randbereich, in dem die bildkritische Funktionskomponente liegen darf, so gewählt, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Ausstattungsobjekts in dem Kombinationsbildgebungssystem sich der Randbereich außerhalb einer Projektion des Untersuchungsobjekts auf das Ausstattungsobjekt in Richtung der nächstliegenden Oberfläche des Ausstattungsobjekts befindet. Bei einem Patiententisch kann dies beispielsweise der Bereich des Patiententisches sein, der sich außerhalb einer typischen Umrissfläche eines Patienten auf der Tischoberfläche befindet. In diesem Randbereich liegen i. d. R. weniger sogenannte „relevante Lines of Response“. Hierunter sind gerade Verbindungslinien zwischen Bildpunkten des kreisförmigen PET-Detektors zu verstehen, die durch das Untersuchungsobjekt verlaufen und entlang derer die beiden bei einem Annihilationsereignis entstehenden Photonen in entgegengesetzter Richtungen auseinanderfliegen und dann an den Bildpunkten quasi koinzident gemessen werden können, um ein Ereignis zu identifizieren und zu lokalisieren.
Der oben genannte erfindungsgemäße mittlere Radionuklidemissionsstrahlungs-Schwächungswert bezieht sich auf eine Mindestquerschnittsfläche. Der mittlere Radionuklidemissionsstrahlungs-Schwächungswert entspricht dabei einer normierten, prozentualen Änderung einer Zählrate von Radionuklidemissionsquanten (Photonen), die aufgrund der Durchstrahlung des Ausstattungsobjekts im Bereich dieser definierten Mindestquerschnittsfläche mit Radionuklidemissionsstrahlung homogener Dichte aus einer definierten Raumrichtung bedingt ist. Die Normierung der Änderung der Zählrate erfolgt pro Zeiteinheit, die prozentuale Änderung wird gegenüber der aus der einzelnen Raumrichtung auf das Ausstattungsobjekt im Bereich der Mindestquerschnittsfläche eintreffenden Ausgangsradionuklidemissionsstrahlung bestimmt.
Wird der Schwächungswert bezüglich der bildkritischen Funktionskomponente bezogen auf besagte erste Mindestquerschnittsfläche der Funktionskomponente ermittelt, ist sichergestellt, dass lediglich Funktionskomponenten als bildkritisch klassifiziert werden, die einen Einfluss auf eine vorgegebene Bildpunktanzahl der Strahlungsdetektoreinheit hervorrufen, d. h. die ein besonders schlechtes Field of View des Strahlungsdetektors maßgeblich bedingen.
Alternativ oder zusätzlich ist das erfindungsgemäße Ausstattungsobjekt so ausgebildet, dass in einem gesamten räumlichen Zentralbereich des Ausstattungsobjekts ein auf eine zweite definierte Mindestquerschnittsfläche von 400 mm² des Ausstattungsobjekts bezogener mittlerer Radionuklidemissionsstrahlungs-Schwächungswert maximal einen Zentral-Schwächungsgrenzwert von 15 % erreicht. Im Rahmen der Erfindung bezieht sich der Begriff „räumlicher Zentralbereich“ auf einen räumlichen Bereich in oder an dem Ausstattungsobjekt, der von dem „Randbereich“ umgeben ist bzw. an diesen angrenzt und durch den das gegenüber dem Randbereich verbleibende Volumen des Ausstattungsobjekts festgelegt ist.
Wird der Schwächungswert bezüglich des räumlichen Zentralbereichs bezogen auf besagte zweite Mindestquerschnittsfläche des Ausstattungsobjekts ermittelt, ist sichergestellt, dass der räumliche Zentralbereich möglichst frei von Bereichen ist, die maßgeblich das Field of View der Strahlungsdetektoreinheit einschränken.
Eine erfindungsgemäße Kombinationsbildgebungseinrichtung weist eine Radionuklidbildgebungseinrichtung (PET bzw. SPECT) mit einer Strahlungsdetektoreinheit für Radionuklidemissionsstrahlung, eine Magnetresonanzbildgebungseinrichtung und ein in einem Messraum des Kombinationsbildgebungssystems zwischen einem Untersuchungsobjekt und der Strahlungsdetektoreinheit angeordnetes Ausstattungsobjekt auf.
Dieses Ausstattungsobjekt ist in der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Weise aufgebaut.
Alternativ oder in Kombination kann bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Ausstattungsobjekts in dem Kombinationsbildgebungssystem die bildkritische Funktionskomponente durch einen „Attenuation-Correction-Factor“ identifiziert werden. Das heißt das in dem erfindungsgemäßen Kombinationsbildgebungssystem angeordnete Ausstattungsobjekt umfasst in seinem Randbereich eine bildkritische Funktionskomponente, die einen Attenuation-Correction-Factor in dem Kombinationsbildgebungssystem hervorruft, der einen Korrekturgrenzwert von wenigstens 1,5 erreicht.
Der Attenuation-Correction-Factor ist ein Skalierungsfaktor, der für jede Line of Response der Strahlungsdetektoreinheit ermittelt wird. Durch Kombination des Skalierungsfaktors mit einem für eine Line of Response ermittelten, durch das Ausstattungsobjekt bzw. die Funktionskomponente abgeschwächten Radionuklidstrahlungsdichtewerts (Zählrate der Detektoren für diese Line of Response) kann die Ausgangs-Radionuklidstrahlungsdichte, also die Radionuklidstrahlungsdichte ohne das Ausstattungsobjekt im Strahlengang, ermittelt werden. Entsprechend kann für den Attenuation-Correction-Factor ein Korrekturgrenzwert festgelegt werden, bei dessen Überschreitung eine Funktionskomponente des Ausstattungsobjekts als bildkritisch anzusehen ist. Diese Definition des Grenzwerts kann beispielsweise unter Annahme einer punktförmigen oder zylinderförmigen (mit der Zylinderachse in Längsrichtung des Bildgebungssystems orientierten) Strahlungsquelle erfolgen, die in dem üblichen Bereich angeordnet ist, in dem sich bei einer Messung auch das Untersuchungsobjekt befindet. Vorzugsweise ist diese „Norm-Strahlungsquelle“ für die Grenzwertdefinition ca. 15 bis 30, vorzugsweise ca. 20 cm, von der Oberfläche des Ausstattungsobjekts bzw. der bildkritischen Funktionskomponente entfernt angeordnet. Weiterhin wird der Attenuation-Correction-Factor, den ein Ausstattungsobjekt bzw. eine Funktionskomponente hervorruft, bzw. der Korrekturgrenzwert beispielsweise in Bezug auf eine ringförmige Strahlungsdetektoreinheit, die das Ausstattungsobjekt umgibt, mit einem Durchmesser von 50–70 cm, vorzugsweise ca. 65 cm, bestimmt. Vorzugsweise stimmt die Lage der punkt- oder zylinderförmigen Strahlungsquelle mit dem Mittelpunkt bzw. der Mittellinie (Längs- oder Rotationsachse) der ringförmigen Strahlungsdetektoreinheit überein, und besonders bevorzugt handelt es sich bei der Strahlungsquelle um ein zylinderförmiges Phantomobjekt mit einer Länge von 30 cm und einem Durchmesser von 20 cm, dessen Längsachse mit der Mittellinie bzw. Rotationsachse des Bildgebungssystems übereinstimmt.
In analoger Weise kann diese Anordnung auch zur Bestimmung eines Attenuation-Correction-Factors bezogen auf die zweite Mindestquerschnittsfläche des Ausstattungsobjekts im Rahmen der Erfindung verwendet werden.
Weiterhin ist alternativ oder zusätzlich das Ausstattungsobjekt so ausgebildet, dass bezogen auf den gesamten räumlichen Zentralbereich des Ausstattungsobjekts der Attenuation-Correction-Factor höchstens einen definierten Zentralkorrekturgrenzwert erreicht. Im Rahmen der Erfindung beträgt der Zentralkorrekturgrenzwert vorzugsweise 1,2, besonders bevorzugt 1,3.
Die Erfindung macht sich dabei mehrere Erkenntnisse zunutze, um insbesondere einen im Rahmen der Erfindung betrachteten „Abschattungswinkel“ bzw. eine zugeordnete „Abschattungsfläche“ für Radionuklidemissionsstrahlung gegenüber einer entsprechenden Strahlungsdetektoreinheit für Radionuklidemissionsstrahlung möglichst minimal zu gestalten und somit die korrespondierende Bildinformation möglichst unbeeinträchtigt erfassen zu können und das Field of View der Strahlungsdetektoreinheit zu verbessern.
Die im Rahmen der Erfindung betrachtete „Abschattungsfläche“ kann beispielsweise bezogen auf eine von der Oberfläche des Ausstattungsobjekts in einem definierten Abstand, bevorzugt ca. 20 cm, entfernte oder bei bestimmungsgemäßer Anordnung in dem Kombinationsbildgebungssystem im Zentrum des Messraums angeordnete punktförmige Radionuklidemissionsstrahlungsquelle bestimmt werden.
Der von der Funktionskomponente abgedeckte Abstrahlungswinkel der punktförmigen Radionuklidemissionsstrahlungsquelle wird im Folgenden als der sogenannte „Abschattungswinkel“ bezeichnet. Die „Abschattungsfläche“ ergibt sich dann aus der Projektion des Abschattungswinkels auf die Strahlungsdetektoreinheit.
In einem Kombinationsbildgebungssystem ist eine Strahlungsquelle für Radionuklidemissionsstrahlung – ein Phantom oder ein Untersuchungsobjekt – üblicherweise (in einem topologischen Zentrum) zentral in einem Messraum angeordnet, der von einer Strahlungsdetektoreinheit für Radionuklidemissionsstrahlung im Wesentlichen ringförmig umgeben ist. Durch Verlagerung von bildkritischen Funktionskomponenten gegenüber dem Zentrum der Strahlungsdetektoreinheit bzw. des Messraums, das im Betrieb im Wesentlichen mit einem Zentrum der Strahlungsquelle übereinstimmt, resultiert eine Veränderung des Abschattungswinkels für Radionuklidemissionsstrahlung gegenüber der Strahlungsdetektoreinheit, der durch die bildkritische Funktionskomponente hervorgerufen wird. Je weiter entfernt gegenüber dem Zentrum diese Funktionskomponente angeordnet wird bzw. je näher diese Funktionskomponente gegenüber einem Strahlungsdetektor angeordnet ist, desto kleiner wird ihr zugeordneter Abschattungswinkel gegenüber der ringförmigen Strahlungsdetektoreinheit.
Bei Anordnung der bildkritischen Funktionskomponente in einem Randbereich des Ausstattungsobjekts kann der zugeordnete Abschattungswinkel minimal werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Konstruktion eines Ausstattungsobjekts umfasst den Schritt der Auswahl einer ersten bildkritischen Funktionskomponente aus der Gruppe aller Funktionskomponenten des Ausstattungsobjekts auf Basis ihres Schwächungswerts für Radionuklidemissionsstrahlung und/oder ihres Attenuation-Correction-Factors. Ein weiterer Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Anordnen der ausgewählten ersten bildkritischen Funktionskomponente oder zumindest von Teilen der bildkritischen Funktionskomponente in einem Randbereich des Ausstattungsobjekts.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Konstruktion eines Kombinationsbildgebungssystems aufweisend eine Radionuklidbildgebungseinrichtung, eine Magnetresonanzbildgebungseinrichtung sowie ein Ausstattungsobjekt, das bestimmungsgemäß zwischen einem Untersuchungsobjekt und einer Strahlungsdetektoreinheit für Radionuklidemissionsstrahlung angeordnet ist, umfasst dementsprechend die Schritte: Auswahl einer bildkritischen Funktionskomponente des Ausstattungsobjekts auf Basis eines Schwächungswerts und/oder eines Attenuation-Correction-Factors und Anordnen der Funktionskomponente oder zumindest von Teilen der bildkritischen Funktionskomponente in einem Randbereich des Ausstattungsobjekts.
Das erfindungsgemäße Konstruktionsverfahren für das Ausstattungsobjekt oder das Kombinationsbildgebungssystem umfasst dabei sowohl die Planung als auch die Herstellung des Ausstattungsobjekts bzw. des Kombinationsbildgebungssystem.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die bildkritische Funktionskomponente selbst bezüglich ihres zugeordneten Abschattungswinkels optimiert sein. Dies kann beispielsweise durch eine „Aufteilung“ der bildkritischen Funktionskomponente in eine bildkritische Funktionsbaugruppe mit mehreren kleineren Funktionskomponenten erreicht werden, die in Kombination die Funktionalität der bildkritischen Funktionskomponente aufweisen. Somit kann die Funktionsbaugruppe bzw. die bildkritische Funktionskomponente so angeordnet sein, dass ein gegenüber dem Randbereich verbleibender zentraler Bereich des Ausstattungsobjekts frei von bildkritischen Funktionskomponenten bzw. bildkritischen Funktionsbaugruppen ist.
Mit Hilfe dieser nunmehr über einen größeren Flächenbereich verteilten Anordnung der Funktionsbaugruppe kann bei geringerem oder höchstens identischem Schwächungswert der Funktionsbaugruppe gegenüber einer „ungeteilten“ kritischen Funktionskomponente sichergestellt werden, dass der bildkritische Abschattungswinkel für Funktionskomponenten der Funktionsbaugruppe minimal bzw. optimal wird.
Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren zur Konstruktion des Ausstattungsobjekts oder der Kombinationsbildgebungseinrichtung deshalb das Bereitstellen einer weiteren, zweiten Funktionskomponente. Dabei kann eine Aufteilung hinsichtlich einer Gesamtbelastbarkeit oder Gesamtfunktionalität der bildkritischen ersten Funktionskomponente erfolgen, sodass die ersten und zweiten Funktionskomponenten nur in Kombination eine Gesamtbelastbarkeit bzw. Gesamtfunktionalität der „ungeteilten“ bildkritischen Funktionskomponente erreichen, die zum Betrieb der Ausstattungskomponente in dem Kombinationsbildgebungssystem notwendig bzw. spezifiziert ist. Die so bereitgestellten ersten und zweiten Funktionskomponenten bilden somit wie beschrieben eine Funktionsbaugruppe.
Diesem Gedanken folgend können die ersten und zweiten Funktionskomponenten auch funktionsgleich ausgebildet sein, wobei bevorzugt durch das bevorzugt parallele Zusammenwirken der ersten und zweiten Funktionskomponenten wiederum eine Gesamtfunktionalität einer Funktionsbaugruppe erreicht wird, d. h. dass die ersten und zweiten Funktionskomponenten dazu ausgebildet sind, parallel gleiche Teilfunktionalitäten einer Gesamtfunktionalität ausführen.
Bevorzugt erfolgt in einem weiteren Schritt des Verfahrens ein Anordnen der bereitgestellten zweiten Funktionskomponente räumlich getrennt von der ersten Funktionskomponente, insbesondere im Wesentlichen an gegenüberliegenden Seiten des Ausstattungsobjekts, besonders bevorzugt in einem Randbereich des Ausstattungsobjekts.
Dadurch kann ein minimaler Abschattungswinkel der bereitgestellten ersten und zweiten Funktionskomponenten gegenüber der Strahlungsdetektoreinheit erreicht werden.
Dieser Vorteil kann insbesondere auch mit einem Ausstattungsobjekt erzielt werden, das in einem Randbereich, bevorzugt im Wesentlichen an gegenüberliegenden Seiten des Ausstattungsobjekts, mehrere Funktionskomponenten aufweist, die im Wesentlichen funktionsgleich sind und/oder eine aus der funktionellen Kombination resultierende Gesamtfunktionalität aufweisen.
Bevorzugt wird in einem Ausstattungsobjekt genau die bildkritische Funktionskomponente in dem Randbereich angeordnet, die einerseits verlagerbar ist, d. h. nicht zwingend in dem unerwünschten Bereich angeordnet sein muss und/oder ausreichend Platz im Randbereich findet, und die andererseits den höchsten Schwächungswert aufweist bzw. den höchsten Attenuation-Correction-Factor aller Funktionskomponenten des Ausstattungsobjekts hervorruft. Wenn möglich, können nach dieser Regel dann weitere Funktionskomponenten in den Randbereich verlegt werden.
Beispielsweise kann das Ausstattungsobjekt mehrere bildkritische Funktionskomponenten umfassen, die jedoch teilweise aufgrund ihrer Funktion eine feste Anordnung in dem Ausstattungsobjekt erfordern. Um dennoch eine Optimierung der radionuklidbasierten Bildinformation zu erreichen, kann diejenige bildkritische Funktionskomponente bestimmt bzw. ausgewählt werden, die konstruktiv zumindest teilweise verlagerbar ist, sodass demgemäß eine optimale Anordnung der Funktionskomponente in den Randbereich des Ausstattungsobjekts gewählt werden kann. Dabei umfasst der Begriff „teilweise verlagerbar“ auch die Aufteilung der bildkritischen Funktionskomponente unter Bildung einer Funktionsbaugruppe.
Auch die Materialwahl für Teile des Ausstattungsobjekts hat einen Einfluss auf Transmissions- bzw. Streueigenschaften für Radionuklidemissionsstrahlung. Beispielsweise weisen metallische Komponenten, aber auch Komponenten aus bestimmten Kunststoffen, z. B. glasfaserverstärkte Harze einen hohen Schwächungswert auf bzw. können einen hohen Attenuation-Correction-Factor hervorrufen.
Besonders bevorzugt werden solche Funktionskomponenten als bildkritische Funktionskomponenten identifiziert und erfindungsgemäß angeordnet, die metallische Anteile aufweisen. Aufgrund ihres hohen Schwächungswerts ist der Vorteil in der Bildinformationsgewinnung bei der erfindungsgemäßen Anordnung dieser Komponente in einem Randbereich des Ausstattungsobjekts somit besonders hoch. Bevorzugt werden solche Funktionskomponenten als bildkritisch identifiziert und erfindungsgemäß angeordnet, bei denen metallischen Anteile einen Querschnittsflächenanteil bezogen auf die erste Mindestquerschnittsfläche von wenigstens 20 %, besonders bevorzugt von wenigstens 30 %, ganz besonders bevorzugt von wenigstens 40 %, haben.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Ausstattungsobjekt im Wesentlichen flach ausgebildet und weist somit eine Flachseite und eine Schmalseite auf bzw. kann in einen Quader mit einer Flachseite und einer Schmalseite so einbeschrieben werden, dass das Ausstattungsobjekt an jede Seite des Quaders unmittelbar angrenzt. Die Kanten des Quaders sind dabei als zu jeder der angrenzenden Seiten zugehörig zu betrachten. In diesem Fall kann eine besonders vorteilhafte Minimierung des Abschattungswinkels bei einer Anordnung der bildkritischen Funktionskomponente im Bereich der Schmalseite des Ausstattungsobjekts erreicht werden. Beispielsweise kann die bildkritische Funktionskomponente unmittelbar an der Schmalseite angeordnet, z. B. an der Schmalseite befestigt sein. Alternativ kann die Anordnung der Funktionskomponente auch in einem kurzen Abstand zu der Schmalseite erfolgen. Ein Abstand ist in diesem Sinne „kurz“, wenn er kleiner ist als die Breite der bildkritischen Funktionskomponente in einer Ausdehnungsrichtung parallel zur gedachten kürzesten Linie zwischen der Funktionskomponente und der betreffenden Schmalseite. Der Abstand zu dem Strahlungsdetektor und – wie zuvor beschrieben – der zugeordneten Abschattungswinkel von Funktionskomponenten wird so minimiert.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Ausstattungsobjekt einen Einrichtungsgegenstand, welcher in den Messraum des Bildgebungssystems integriert ist, insbesondere ein Trägersystem für ein Untersuchungsobjekt, bevorzugt ein Patiententisch des Kombinationsbildgebungssystems.
Weiterhin kann das Ausstattungsobjekt auch eine Funktionszubehöreinheit umfassen, die wahlweise, je nach Untersuchung, in den Messraum gelegt wird. Besonders bevorzugt kann es sich bei der Funktionszubehöreinheit um eine Lokalspule zum Empfang von Magnetresonanzsignalen und/oder zur Aussendung von Hochfrequenzsignalen handeln.
Die bildkritische Funktionskomponente kann bevorzugt aus einer Gruppe von mechanischen Funktionskomponenten und/oder elektrischen Funktionskomponenten des Einrichtungsgegenstandes bzw. der Funktionszubehöreinheit ausgewählt sein.
Die mechanischen Komponenten können beispielsweise mechanische Antriebskomponenten, Führungskomponenten – wie beispielsweise eine Zahnstange, metallische Lager, insbesondere Kugellager – oder auch mechanische Verstärkungskomponenten wie z. B. glasfaserverstärkte Komponenten umfassen. Die elektrischen Komponenten können beispielsweise Abschirmungseinrichtungen, insbesondere Mantelwellensperren bzw. Sperrtöpfe, sowie Platinen, Kabelstränge, elektrische Bauelemente, insbesondere diskrete und/oder integrierte Bauelemente wie beispielsweise Verstärkerschaltungen umfassen.
Die genannten Funktionskomponenten tragen jeweils wesentlich zur Abschwächung der Radionuklidemissionsstrahlung in einem Einrichtungsgegenstand oder einer Funktionszubehöreinheit bei, sodass eine Auswahl und Verlagerung dieser bildkritischen Funktionskomponenten in den Randbereich einer Funktionszubehöreinheit bzw. eines Einrichtungsgegenstandes durch Minimierung des Abschattungswinkels der Funktionskomponente die Abschwächung der Radionuklidemissionsstrahlung gegenüber der Strahlungsdetektoreinheit durch die Funktionszubehöreinheit bzw. den Einrichtungsgegenstand optimieren kann. Eine Optimierung bezüglich des Field of View der Strahlungsdetektoreinheit für Radionuklidemissionsstrahlung in dem Kombinationsbildgebungssystem wird somit erreicht.
Bei einer vorgegebenen Größe eines im Wesentlichen flachen Ausstattungsobjekts ist eine Optimierung bzgl. des Field of View des Ausstattungsobjekts dann besonders gegeben, wenn das Verhältnis zwischen Abschattungsfläche der Funktionskomponente und einer Abschattungsfläche durch die Flachseite des Ausstattungsobjekts kleiner als ein vorgegebenes Flächenverhältnis ist, das beispielsweise mit 1:10, besonders bevorzugt mit 1:9 und ganz besonders bevorzugt mit 1:8 festgelegt sein kann. Das heißt die von der Strahlungsquelle ausgehende Projektion der bildkritischen Funktionskomponente auf die Detektorfläche überschreitet gegenüber der Projektion der Flachseite auf die Detektorfläche das vorgegebene Flächenverhältnis nicht.
In einer Weiterbildung des Kombinationsbildgebungssystems ist der bildkritischen Funktionskomponente auf der Strahlungsdetektoreinheit eine Abschattungsfläche zugeordnet, die einer vorgegebenen Bildpunktzahl von benachbart auf der Strahlungsdetektoreinheit für Radionuklidemissionstrahlung angeordneten Bildpunkten entspricht bzw. diese Bildpunktanzahl überschreitet. Im Rahmen der Erfindung ist die vorgegebene Bildpunktanzahl vorzugsweise auf 3 × 3 aneinander angrenzende Bildpunkte, d. h. ein Bildpunktfeld entsprechender Größe festgelegt.
Eine Verminderung der Abschattungsfläche kann beispielsweise in einem Konstruktionsverfahren der Ausstattungskomponente dadurch erreicht werden, dass die ausgewählte bzw. bereitgestellte bildkritische Funktionskomponente in Richtung der Strahlungsdetektoreinheit verlagert wird, bevorzugt so lange, bis die durch die Funktionskomponente abgeschattete Anzahl von unmittelbar benachbart angeordneten Bildpunkten, eine „tolerierbare Bildpunktanzahl“ von vorzugsweise 5 × 5 Bildpunkten unterschreitet, sofern dies möglich ist.
Diesem Gedanken zur Erreichung eines minimalen Abschattungswinkels folgend, kann in einem Verfahren zur Konstruktion eines Ausstattungsobjekts beispielsweise auch die Dimension des Ausstattungsobjekts (bezogen auf eine herkömmliche, übliche Konstruktionsweise vor der erfindungsgemäßen Optimierung der Funktionskomponenten) in einer Raumrichtung erweitert werden, sodass das Ausstattungsobjekt dann flacher ausgebildet ist als ohne die Optimierung. Die bereitgestellte bzw. ausgewählte Funktionskomponente kann im Bereich der Erweiterung angeordnet sein, z. B. beabstandet von weiteren Funktionskomponenten, bevorzugt in einem Randbereich, besonders bevorzugt im Bereich der Schmalseite des Ausstattungsobjekts. Ganz besonders bevorzugt sind an dem Ausstattungsobjekt separate Befestigungselemente angeordnet, beispielsweise Träger oder Halter, um die Funktionskomponenten in einem Abstand zum Ausstattungsobjekt daran zu befestigen. Der Abstand der Funktionskomponente vom Ausstattungsobjekt bzw. die Abmessung des Trägers oder Halters in Richtung des Abstands ist bevorzugt wenigstens zweimal – besonders bevorzugt wenigstens dreimal – so groß wie die Abmessungen der Funktionskomponenten in Richtung des Abstandes.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen.
Es zeigen:
1 den schematischen Aufbau eines Kombinationsbildgebungssystems in einer perspektivischen Ansicht,
2 den schematischen Aufbau eines Kombinationsbildgebungssystems in einer Querschnittsdarstellung,
3 ein Diagramm zur Bestimmung eines Attenuation-Correction-Factors für mehrere darunter dargestellte Funktionskomponenten in einem Patiententisch nach dem Stand der Technik,
4 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Anordnung von Funktionskomponenten an einem Ausstattungsobjekt,
5 eine Querschnittdarstellung zur Erläuterung der Wirkung einer erfindungsgemäßen Umordnung bzw. Verlagerung einer ersten Funktionskomponente an einem Patiententisch von einer ersten Position in eine zweite Position gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
6 eine schematische Darstellung der auf einer Strahlungsdetektoreinheit auftretenden Abschattungsflächen der Funktionskomponente an einem Patiententisch gemäß 5 in der ersten Position und der zweiten Position,
7 eine Querschnittdarstellung zur Erläuterung der Wirkung einer erfindungsgemäßen Umordnung einer erfindungsgemäßen Umordnung bzw. Verlagerung einer zweiten Funktionskomponente an einem Patiententisch von einer ersten Position in eine zweite Position gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
8 eine Darstellung zur Erläuterung der Wirkung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Umordnung bzw. Verlagerung von Funktionskomponenten in einer Lokalspule in einer Draufsicht auf die Lokalspule.
1 zeigt schematisch den Aufbau eines Kombinationsbildgebungssystems 1 mit einer Radionuklidbildgebungseinrichtung 5 und einer Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 7. Die Radionuklidbildgebungseinrichtung 5 ist in diesem Fall als PET-Bildgebungseinrichtung 5 ausgeführt, in gleicher Weise ist denkbar, die Radionuklidbildgebungseinrichtung 5 als SPECT-Bildgebungseinrichtung auszubilden. Neben weiteren dem Fachmann bekannten Komponenten weist die PET-Bildgebungseinrichtung eine Strahlungsdetektoreinheit 6 für Positronen-Rekombinationsstrahlung mit einer Energie von ungefähr 511 keV auf. Die bevorzugte Ausgestaltung umfasst dabei Szintillationskristalle, welche die hochenergetische PET-Strahlung in durch Photodioden erfassbare Photonen wandeln. Bei Annihilation eines Positrons und eines Elektrons (Paarbildung) werden zwei Photonen mit einer Energie von jeweils ca. 511 keV erzeugt, deren Trajektorie in entgegengesetzter Richtung verläuft. Mit Hilfe des PET-Strahlungsdetektors 6 können diese Photonenpaare koinzident gemessen werden, sodass eine Rückrechnung der Trajektorien und dadurch eine räumliche Bestimmung des Entstehungsortes der detektierten Photonenpaare in einem Untersuchungsobjekt U möglich ist. Diese Rückrechnung erlaubt die Ermittlung der räumlichen Konzentration des Tracers im Untersuchungsobjekt U. in Verbindung mit den Bildinformationen der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 7 können so hochauflösende, detailreiche Kombinationsbilder des Untersuchungsobjekts U akquiriert werden, in denen die Tracer-Konzentration in ihrem anatomischen Umfeld erkennbar ist.
In dem Ausführungsbeispiel ist die Strahlungsdetektoreinheit 6 ringförmig um eine Zentrumsachse ZL eines Messraums 2 des Kombinationsbildgebungssystems 1 angeordnet, die im Wesentlichen parallel zu einer Raumrichtung z orientiert ist, die mit der Ausrichtung eines später noch erläuterten Grundmagnetfelds des Kombinationsbildgebungssystems 1 übereinstimmt. Die ringförmige Anordnung erlaubt eine im Wesentlichen identische Entfernung eines im Zentrum oder im Bereich der Zentrumsachse ZL des Messraums 2 angeordneten Untersuchungsobjekts U zu allen Bildpunkten 4 der Strahlungsdetektoreinheit 6. Zur Positionierung des Untersuchungsobjekts U ist in dem Messraum 2 ein Patiententisch 12 angeordnet, mit dessen Hilfe das Untersuchungsobjekt U entlang der Zentrumsachse ZL verschiebbar ist.
Zur Magnetresonanzbildgebung ist der Messraum 2 des Kombinationsbildgebungssystems 1 von einem supraleitenden Grundfeldmagneten 8 umgeben, der in dem Messraum 2 ein homogenes Grundmagnetfeld erzeugt, das in z-Richtung orientiert ist. Der aktuelle Messbereich des Untersuchungsobjekts U sollte dann innerhalb eines Homogenitätsvolumens des Grundmagnetfeldes erfolgen, wie dies insbesondere aus 2 deutlich wird. Neben weiteren dem Fachmann bekannten Komponenten weist das Kombinationsbildgebungssystem 1 eine Sendespule auf, meist eine im Gerät fest um den Messraum installierte Körperspule (Body-Coil), mit der Hochfreguenzsignale mit der gewünschten Magnetresonanzfrequenz ausgesendet werden können, um die Spins in einem bestimmten Bereich des Untersuchungsobjekts anzuregen. Weiterhin umfasst das Kombinationsbildgebungssystem 1 ein Gradientenspulensystem 9, mit dessen Hilfe die Ortsauflösung einer Magnetresonanzbildinformation erreicht werden kann. Die Magnetresonanzbildinformationen, d. h. die im Untersuchungsobjekt angeregten Magnetresonanzsignale, werden dabei meist mit Hilfe von Lokalspulen 11 erfasst. Darüber hinaus können die Lokalspulen 11 auch zur Erzeugung von HF-Feldern ausgebildet sein, die zur Anregung der Spins dienen, und/oder es können die entstehenden Magnetresonanzsignale mit der Body-Coil erfasst werden.
Aus 2 wird weiterhin deutlich, dass dem Kombinationsbildgebungssystem 1 mehrere zum Betrieb des Kombinationsbildgebungssystems 1 notwendige Ausstattungsobjekte 10, 10’ zugeordnet sind, die im Betrieb des Kombinationsbildgebungssystems 1 zwischen dem PET-Detektor 6 und dem Untersuchungsobjekt U angeordnet sind. Insbesondere betrifft dies die Ausstattungsobjekte 10, 10’ zum Betrieb der Magnetresonanzbildgebungseinrichtung 7, wie beispielsweise die Lokalspulen 11 oder den Patiententisch 12.
Diese Ausstattungsobjekte 10, 10’ verändern, absorbieren bzw. streuen die bei den Elektronen-/Positronenrekombinationen des Tracers entstehenden Photonen, sodass eine Rückrechnung auf die Beschaffenheit des Untersuchungsobjekts verfälscht bzw. eine Auswertung der Bildinformation mit starken Verlusten behaftet ist.
Ein Maß für diese Verluste ist der sogenannte „Attenuation-Correction-Factor“, dessen Bestimmung mit Hilfe der 3 anhand einer sogenannten „µ-map“ verdeutlicht wird. Dazu wird zunächst mit einer Phantom-Strahlungsquelle U eine Zählrate von Radionuklidemissionsstrahlung (die Zählrate entspricht einer Strahlungsdichte der Radionuklidemissionsstrahlung pro Bildpunkt) bestimmt, wobei das Ausstattungsobjekt 10 in einer Betriebsposition angeordnet ist. Mit Hilfe einer Vergleichsmessung, bei der das Ausstattungsobjekt 10 aus dem Messraum 2 entfernt wird, kann dann der Attenuation-Correction-Factor ermittelt werden. Der Attenuation-Correction-Factor, insbesondere für jede Line of Response bestimmt, gibt einen Skalierungswert wieder, mit dem die Zählrate multipliziert werden muss, um den Wert der Vergleichsmessung zu erhalten. Dies bedeutet mit anderen Worten, je größer der bestimmte Attenuation-Correction-Factor ist, desto geringer ist die Transmission der Radionuklidemissionsstrahlung und desto größer kann die Beeinträchtigung der radionuklidbasierten Bildgebung sein.
3 zeigt für einen im unteren Bildabschnitt in Umrissen dargestellten Patiententisch 12 in einem darüber dargestellten Diagramm, also die zugeordnete „µ-map“, die räumliche Zuordnung des Attenuation-Correction-Factors ATF (ein dimensionsloser Skalierungsfaktor) zu Bildpunkten des PET-Detektors 6 entlang einer quer durch den Patiententisch (in x-Richtung mit Einheiten in mm) verlaufenden Linie für senkrecht auf dieser Linie stehende „Lines of Response“. Wie aus der räumlichen Zuordnung erkennbar ist, bedingen die strichpunktiert markierten Funktionskomponenten 15 des Patiententisches 12 die größten Attenuation-Correction-Factoren. Eine aus Metall gefertigte Zahnstange mit zugehöriger Lagerschiene 16 zur Bewegung des Patiententisches 12 führt beispielsweise zu einem Spitzenwert des Attenuation-Correction-Factors von ungefähr 1,5 im Betrieb des zugeordneten Kombinationsbildgebungssystems 1. Der zentral angeordnete Elektronikkanal 17 mit einer Vielzahl von metallischen Leitungen, Platinen, Mantelwellensperren und anderen Abschattungseinrichtungen für HF-Strahlung ruft einen noch höheren Spitzenwert des Attenuation-Correction-Factors von ungefähr 1,9 hervor. Das heißt nahezu 50 % der Radionuklidemissionsstrahlung, die auf dieses Bauteil trifft, wird absorbiert oder gestreut.
Zudem ist erkennbar, dass für die genannten im Zentralbereich angeordneten Funktionskomponenten 15 der Attenuation-Correction-Factor für mehrere benachbarte Bildpunkte die für die jeweilige Funktionskomponente 15 ermittelten Spitzenwerte erreicht. Ein signifikanter Einfluss auf die radionuklidbasierte Bildgebung kann beispielsweise dann erwartet werden, wenn ein Attenuation-Correction-Factor-Grenzwert für eine – wie oben beschrieben – vorgegebene Bildpunktanzahl von benachbarten Bildpunkten überschritten wird, wie dies für die im Zentralbereich angeordneten Funktionskomponenten 15 der Fall ist, sodass diese Funktionskomponenten als „bildkritisch“ klassifiziert werden.
Ausstattungsobjekte 10, wie beispielsweise Lokalspulen, mit Funktionskomponenten 15, die einen Schwächungswert bei einer definierten Mindestquerschnittsfläche aufweisen, der einen Schwächungsgrenzwert erreicht bzw. übersteigt, können dabei zum Erreichen bzw. Überschreiten des festgelegten Korrekturgrenzwerts und der Abschattung eines PET-Detektorbereichs mit der vorgegebenen Bildpunktanzahl führen bzw. ein Überschreiten des Attenuation-Correction-Factor-Grenzwerts für die vorgegebene Bildpunktanzahl bewirken.
Die Schwächungswerte bezogen auf die zugeordneten Mindestquerschnittsflächen werden dabei wie oben beschrieben bestimmt.
In mehreren das Prinzip besonders gut verdeutlichenden Beispielen von typischen Funktionskomponenten in üblichen Ausstattungsobjekten wird nachfolgend gezeigt, wie die Anzahl der benachbarten Bildpunkte 4 des PET-Detektors 6, die den wie oben festgelegten Korrekturgrenzwert erreichen, durch eine konstruktive Änderung des Ausstattungsobjekts minimiert werden kann, sodass insgesamt die radionuklidbasierte Bildgebung in dem Kombinationsbildgebungssystem 1 verbessert wird.
4 verdeutlicht schematisch eine erste Möglichkeit, dies zu realisieren. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Untersuchungsobjekt U in Form eines zylinderförmigen Phantoms auf der Zentrumsachse ZL des Kombinationsbildgebungssystems 1 angeordnet. Ein Patiententisch 12 weist eine erste bildkritische Funktionskomponente 15 in einem Randbereich 20 des Patiententisches 12 an der Unterseite des Patiententisches 12 auf, und eine weitere, zweite bildkritische Funktionskomponente 15 ist in einem zentralen Bereich des Patiententisches 12, ebenfalls an der Unterseite des Patiententisches 12, angeordnet. Der Randbereich 20 grenzt dabei unmittelbar an die Schmalseite bzw. Längskante des Patiententisches 12 an, die dem PET-Detektor 6 am nächsten kommt, und umfasst einen Raumbereich, der dem wie zuvor beschrieben festgelegten Bruchteil des Volumens des Patiententisches 12 entspricht.
Beide Funktionskomponenten 15 sind identisch ausgebildet, insbesondere im Hinblick auf ihre Materialzusammensetzung und ihre Abmessungen. In dem Kombinationsbildgebungssystem 1 bedingen die identischen Funktionskomponenten einen den Korrekturgrenzwert übersteigenden Attenuation-Correction-Factor.
Die in dem Randbereich 20 angeordnete erste Funktionskomponente 15 deckt gegenüber dem PET-Detektor 6 einen Winkelbereich ab, der durch einen ersten Abschattungswinkel α₁ beschrieben wird. Diesem ersten Abschattungswinkel α₁ entspricht auf dem PET-Detektor 6 die Abschattungsfläche I.
In analoger Weise wird ein zweiter Abschattungswinkel α₂ und eine zweite Abschattungsfläche II durch die zentral angeordnete zweite, identische Funktionskomponente 15 abgedeckt.
Dabei ist erkennbar, dass die erste Abschattungsfläche I kleiner als die zweite Abschattungsfläche II ist, so dass die erste Abschattungsfläche I in einem zusammenhängenden Bereich weniger Bildpunkte eines PET-Detektors 6 überdeckt, als die zweite Abschattungsfläche II. Eine entsprechende Vergleichsmessung von Zählraten, wobei jeweils nur die erste Abschattungsfläche I oder die zweite Abschattungsfläche II durch die zueinander identische erste bzw. zweite Funktionskomponente 15 abgedeckt war, bestätigt dies. In einer das Prinzip verdeutlichenden zehnminütigen Messung wurden jeweils die Zählraten für die PET-Strahlung des Phantoms mit Hilfe des PET-Detektors 6 ermittelt. Im Fall der Abdeckung der Abschattungsfläche I durch die Funktionskomponente 15 ergibt sich eine Zählrate von 970630086 Photonen und im Fall der Abdeckung der Abschattungsfläche II durch die Funktionskomponente 15 eine Zählrate von 97436215 Photonen. Gegenüber einer ohne die erste bzw. zweite Funktionskomponente ermittelten Zählrate von 97585988 Photonen ergibt sich somit ein prozentualer Schwächungswert von nur 0,15 % für die erste Abschattungsfläche I und ein prozentualer Schwächungswert von 0,54 % für die zweite Abschattungsfläche II. Die erfindungsgemäße Positionierung der identischen Funktionskomponente 15 in dem Randbereich 20 anstelle einer Anordnung in einem mittleren Zentralbereich 21 des Patiententisches 12 verbessert also die radionuklidbasierte Bildinformation entscheidend.
Diese Idee kann beispielsweise in einem Verfahren zur Konstruktion des Ausstattungsobjekts 10 bzw. zur Konstruktion eines Kombinationsbildgebungssystems 1 aufgegriffen werden. Die Konstruktion umfasst dabei sowohl die Planung des Ausstattungsobjekts als auch dessen Herstellung.
5 zeigt hierzu noch einmal das bereits in 3 dargestellte Ausstattungsobjekt 10, nämlich den beweglichen Teil des Patiententisches 12, der – wie in 2 schematisch gezeigt – in dem Kombinationsbildgebungssystem angeordnet ist.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Konstruktionsverfahrens werden bildkritische Funktionskomponenten 15 identifiziert bzw. ausgewählt, die in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt sind. Diese Auswahl erfolgt auf Basis des Schwächungswerts der Funktionskomponenten 15 bezogen auf eine dem Schwächungswert zugeordnete wirksame Mindestquerschnittsfläche bzw. auf Basis der vorgenannten anderen Parameterkombinationen, die zur Identifikation einer bildkritischen Funktionskomponente 15 bereits beschrieben wurden. Insbesondere kann es sich dabei um das Überschreiten des vorbeschriebenen Korrekturgrenzwerts des Attenuation-Correction-Factors bevorzugt für die vorgegebene Bildpunktanzahl von benachbart angeordneten Bildpunkten des PET-Detektors 6 handeln, bzw. um die durch die bildkritische Funktionskomponente 15 hervorgerufene Abschattungsfläche bzw. den Abschattungswinkel für Radionuklidemissionsstrahlung gegenüber dem PET-Detektor. Die Auswahl bzw. Identifizierung der bildkritischen Funktionskomponenten 15 kann dabei bereits in der Planungsphase, z. B. basierend auf Vorwissen aus vorherigen Mustermessungen oder theoretischen Berechnungen und/oder durch Simulationen, erfolgen. Es ist nicht nötig, hierzu zunächst das Ausstattungsobjekt 10 mit der ungünstig angeordneten Funktionskomponente 15 real herzustellen. Das heißt, die in den Figuren jeweils gestrichelt dargestellten Funktionskomponenten 15 sind in den erfindungsgemäß hergestellten Ausstattungsobjekten nicht mehr vorhanden, sondern nur in den entsprechenden herkömmlichen Ausstattungsobjekten nach dem Stand der Technik an diesen Positionen zu finden. Ein bisher üblicher Patiententisch 12 weist in der Regel mehrere bildkritische Funktionskomponenten 15 auf, hier den Elektronikkanal 17 und die Lagerschiene 16. Aus diesen bildkritischen Funktionskomponenten 15 unterschiedlichen Typs wird zumindest eine zur Optimierung ihres Einflusses auf die radionuklidbasierte Bildgebung ausgewählt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 wird zunächst der Elektronikkanal 17 für eine Optimierung ausgewählt. Der Elektronikkanal 17 enthält eine Mantelwellensperre, eine Anzahl von Kabeln und mehrere weitere elektronische bzw. elektrische Komponenten, die einen hohen metallischen Anteil aufweisen und deshalb einen hohen Schwächungswert für Radionuklidemissionsstrahlung haben. Bei dem Elektronikkanal 17 liegt der Flächenanteil an metallischen Komponenten in einer parallel zur der dem Untersuchungsobjekt zugewandten Tischfläche des Patiententisches 12 liegenden Ebene zwischen 5 % und 15 % (bezogen auf die in dieser Ebene durch den Elektronikkanal belegten Gesamtfläche).
In dem Ausführungsbeispiel wird gemäß einem weiteren Schritt des Konstruktionsverfahrens der Elektronikkanal 17 in einem Randbereich 20 des Ausstattungsobjekts 10 angeordnet. Dies kann beispielsweise an einer der in 5 mit T bezeichneten Positionen im lateralen Randbereich 20 des Patiententisches 12 erfolgen, unmittelbar an die Schmalseite des im Wesentlichen flach ausgebildeten Patiententisches 12 angrenzend. In der Position T angeordnet, bildet der Elektronikkanal 17 eine räumliche Erweiterung entlang der lateralen Schmalseite des Patiententisches 12 und gleichzeitig einen dem PET-Detektor 6 unmittelbar zugewandten Rand des Patiententisches 12.
Durch die Verlagerung von der bisher üblichen Position im Zentralbereich 21 in die Randposition T ist nun der Abstand d₁’ zwischen dem Elektronikkanal 17 und der Zentrumsachse ZL des Messraums 2 größer als der Abstand d₁ bei der bisherigen Konstruktion, während der Abstand d₂ zwischen dem Elektronikkanal 17 und dem PET-Detektor 6 gleichzeitig auf einen kleineren Abstand d₂’ vermindert wird. Im Randbereich 20 befindet sich der Elektronikkanal 17 somit in einer Position, die im Wesentlichen einer minimalen Entfernung gegenüber der nächstliegenden Oberfläche des PET-Detektors 6 entspricht, wobei gleichzeitig der Abstand des Elektronikkanals 17 zur Zentrumsachse ZL des Messraums 2 im Wesentlichen maximiert ist. Der Begriff „im Wesentlichen“ ist diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass sich der Minimalabstand des Ausstattungsobjekts von der Oberfläche des PET-Detektors 6 lediglich um die Stärke der Begrenzungswand gegenüber dem Abstand des Elektronikkanals 17 zur Oberfläche des PET-Detektors 6 unterscheidet.
6 zeigt die zugehörigen Abschattungswinkel α₁, α₂ des Elektronikkanals 17 für eine Position in dem Randbereich 20 und eine Position in dem räumlichen Zentralbereich 21 des Patiententisches 12. Der Abschattungswinkel α₁ für die Position T im Randbereich 20 ist deutlich kleiner als der Abschattungswinkel α₂ für die Position des Elektronikkanals 17 in dem räumlichen Zentralbereich 21. Damit überdeckt die dem kleineren Abschattungswinkel α₁ zugeordnete Abschattungsfläche I auf der Oberfläche des kreisförmigen PET-Detektors 6 eine geringere Anzahl an benachbarten Bildpunkten 4 als die dem größeren Abschattungswinkel α₂ zugeordnete Abschattungsfläche II, so dass das Field of View für die PET-Bildgebung dadurch verbessert wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Konstruktionsverfahrens kann der Elektronikkanal 17 zumindest so weit in den Randbereich 20, bevorzugt parallel zur Flachseite des Patiententisches 12, „verschoben“ bzw. verlagert werden, bis die Abschattungsfläche I eine wie oben beschrieben vorbestimmte Bildpunktanzahl von benachbarten Bildpunkten 4 des PET-Detektors 6 erreicht oder unterschreitet.
Wie bereits angedeutet, kann die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel berücksichtigen, dass lediglich „Lines of Response“ zur radionuklidbasierten Bildgebung beitragen, die durch das Untersuchungsobjekt verlaufen und sogenannte relevante „Lines of Response“ darstellen.
Der Randbereich 20 des Patiententisches 12, in dem eine Anordnung bildkritischer Funktionskomponenten gemäß der Erfindung akzeptabel ist, kann in diesem Fall alternativ durch eine optimale Lage bezüglich der relevanten „Lines of Response“ bestimmt sein und umfasst dann alle Positionen, die außerhalb der Projektion des Untersuchungsobjekts auf die Detektoroberfläche parallel zur Auflagefläche auf den Patiententisch bestimmt sind. Demgemäß legt dann in diesem Fall die Projektion eines Umrisses eines typischen Patienten auf die Auflagefläche des Patiententisches den räumlichen Zentralbereich 21 des Ausstattungsobjekts fest.
Dies kann bedeuten, dass im Bereich des Patiententisches, der zur Auflage des Kopfes bestimmt ist, die bildkritischen Funktionskomponenten deutlich näher in der Mitte des Patiententisches 12 angeordnet sein können, als im Bereich des Körperstammes, da der räumliche Zentralbereich 21 im Bereich des Kopfes deutlich kleinere Ausmaße hat.
Wie bereits angedeutet, umfasst die Gruppe der bildkritischen Funktionskomponenten 15 des Patiententisches 12 ebenfalls die Lagerschiene 16 zur Bewegung des Patiententisches 12 im Messraum 2. Zur Optimierung der Anordnung der Lagerschiene 16 bezüglich des Field of View des PET-Detektors 6 kann nun bei der Konstruktion die vollständig aus Metall gefertigte Zahnstange mit der zugehörigen, ebenfalls aus Metall gefertigten Lagerschiene 16 ebenso entsprechend dem zuvor beschriebenen Verfahren parallel zur Flachseite (d. h. Ober- oder Unterseite bzw. Auflagefläche für den Patienten) des Patiententisches 12 in dessen Randbereich 20 verlagert werden. Allerdings ist die Abschattungsfläche aufgrund der räumlichen Ausdehnung der Lagerschiene 16 in der Ebene der Verlagerung nach außen immer noch erheblich, sodass selbst bei einer Anordnung im Randbereich 20 noch Verbesserungsbedarf bzgl. des „Field of View“ des Detektors bestehen kann.
In einer in 7 dargestellten alternativen Form des Verfahrens zur Konstruktion des Patiententisches 12 erfolgt daher eine Aufteilung der Lagerschiene 16 in eine Funktionsbaugruppe 18, bestehend aus ersten und zweiten Funktionskomponenten 15’, 15’’ in Form von Teillagerschienen 16a und 16b, die zusammen die Funktionalität und Gesamtbelastbarkeit der ursprünglichen Lagerschiene 16 aufweisen. Die Teillagerschienen 16a, 16b sind im Wesentlichen funktionsgleich, aber deutlich kompakter ausgebildet – insbesondere in Richtung der Verlagerung, d. h. in einer Ausdehnungsrichtung parallel zur Tischoberfläche bzw. Auflagefläche – als die ursprüngliche Lagerschiene 16.
Alternativ zum dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aufteilung der Lagerschiene 16 dabei nicht nur auf eine erste und eine zweite Teillagerschiene 16a, 16b beschränkt. Die Aufteilung der Funktionskomponente 15 kann neben der Berücksichtigung von Funktionsaspekten wie beispielsweise der Gesamtbelastbarkeit und Gesamtfunktionalität auch so erfolgen, dass die Teillagerschienen 16a, 16b bzgl. des Field of View optimal dimensioniert sind. Dies bedeutet, dass die Lagerschiene 16 so lange aufgeteilt wird, bis jede Teillagerschiene 16a, 16b jeweils nur noch maximal die vorbestimmte Bildpunktanzahl an benachbart angeordneten Bildpunkten des PET-Detektors 6 abdeckt.
Wie weiterhin aus 7 zu erkennen ist, sind die Teillagerschienen 16a, 16b räumlich voneinander beabstandet und jeweils unter Bildung eines Abschnitts einer der sich gegenüberliegenden Schmalseiten des Tisches 12 als Fortsetzung der unteren Flachseite des Patiententisches 12 angeordnet, sodass diese untere Flachseite in Richtung der Schmalseite des Patiententisches 12 durch diese Teillagerschienen 16a, 16b erweitert wird. Die Dimension des Patiententisches 12 wird also in Richtung hin zu der nächstliegenden Oberfläche des PET-Detektors 6 vergrößert, sodass der Außenumfang des Patiententisches 12 durch die bzgl. des Field of View des PET-Detektors 6 optimierte Anordnung der Lagerschiene 16 zunimmt.
Wie ebenfalls aus 7 leicht abschätzbar ist, bilden die Abschattungsflächen I und I’, die jeweils den Teillagerschienen 16a und 16b zugeordnet sind, vorteilhafterweise zusammen eine geringere Gesamtabschattungsfläche als die Abschattungsfläche II, die sich aus der Anordnung der Lagerschiene 16 in der dargestellten, ursprünglichen mittigen Position ergibt, sodass auch hier die gewünschte Verbesserung bzgl. des Field of View des PET-Detektors 6 erreicht wird.
Bei einer Verlagerung des Elektronikkanals 17 und der Lagerschiene 16 in den Randbereich 20 des Patiententisches 12 ist der Zentralbereich 21 des erfindungsgemäßen Patiententisches frei von Funktionskomponenten 15, die den Schwächungsgrenzwert überschreiten, sodass in dem Ausführungsbeispiel nunmehr im gesamten Zentralbereich 21 ein festgelegter Zentralgrenzwert des Schwächungswerts nicht überschritten wird. Ebenso gilt, dass der Zentralbereich 21 frei von Funktionskomponenten 15 ist, die für die vorgegebene Bildpunktanzahl den Zentral-Korrekturgrenzwert überschreiten.
Alternativ oder in Kombination könnten in dem Patiententisch 12 neben den erwähnten Funktionskomponenten – Lagerschiene 16 und Elektronikkanal 17 – auch Verstärkungsstrukturen so verlagert werden, bis der gewünschte Zentralgrenzwert in dem Zentralbereich 21 eingehalten bzw. unterschritten ist. Dies kann beispielsweise Stege in einem flachen Ausstattungsobjekt umfassen, die von einer Flachseite zu einer gegenüberliegenden Flachseite verlaufen.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem diese Gedanken aufgegriffen werden. Die dargestellte, im Wesentlichen flache Lokalspule 11 (Spinespule) ist zur Abbildung der Wirbelsäule im Betrieb des Kombinationsbildgebungssystems 1 bestimmungsgemäß mit ihrer unteren Flachseite (Lokalspulenunterseite) in einer Vertiefung auf der oberen Flachseite des Patiententisches 12 aufliegend angeordnet. Die Darstellung der 8 zeigt die Lokalspule 11 in einer Draufsicht auf ihre nahezu rechteckige Flachseite. Die Längsrichtung der rechteckigen Flachseite stimmt bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Lokalspule 11 im Messraum des Kombinationsbildgebungssystems mit der Richtung z des Grundmagnetfelds des Kombinationsbildgebungssystems überein.
In einem ursprünglichen, d. h. nicht erfindungsgemäßen Ausgangsdesign ist in einem räumlichen Zentralbereich 21, in der Mitte bzw. einem mittigen Bereich der Lokalspule 11 (der in 8 gestrichelt umrandet ist), eine in z-Richtung orientierte, längliche Multilayer-Leiterplatte 30 mit einer Länge von ca. 110 cm angeordnet. In bzw. auf dieser Multilayer-Leiterplatte 30 sind alle Verbindungsleitungen zu Einzelelementen der Lokalspule 11 – wie beispielsweise zu Antennenelementen oder zu Vorverstärkereinheiten – zusammengefasst. Diese Leiterplatte 30 ist auf ihren Außenlagen geschirmt. Zusätzlich sind sogenannte Sperrtöpfe 31 auf der Leiterplatte 30 aufgebracht. Es handelt sich hierbei um CU-beschichtete Quader aus MR-stummen Kunststoff, die in der Regel jeweils in einem Abstand von 20 cm zueinander, also in etwa einem Fünftel der Länge der der Leiterplatte 30, auf die Leiterplatte 30 aufgesteckt sind.
Die Sperrtöpfe 31 sowie die Leiterplatte 30 bedingen in dem Kombinationsbildgebungssystem die höchsten Attenuation-Correction-Factoren aller Funktionskomponenten der Lokalspule 11 und stellen erhebliche bildkritische Funktionskomponenten 15 dar, sodass sie an sich gemäß der Erfindung in einem Randbereich 20 der Lokalspule 11 angeordnet sein sollten, damit sie sich in einer optimierten Position bzgl. des Field of View des (in 8 nicht dargestellten) PET-Detektors befinden.
Diese Funktionskomponenten 15 werden daher bereits bei der Konstruktion bzw. der Herstellung der Lokalspule 11 in dem Ausführungsbeispiel, wie schematisch durch Pfeile angedeutet ist, in den gestrichelt markierten lateralen Randbereich 20 der Lokalspule 11, unmittelbar angrenzend an die Schmalseite der Lokalspule 11, verlagert.
Die Anordnung der bildkritischen Funktionskomponenten im Randbereich 20 erfolgt vorzugsweise von außen nach innen in der Reihenfolge des durch die betreffenden Funktionskomponenten verursachten maximalen Attenuation-Correction-Factors, d. h. je bildkritischer die Funktionskomponenten (wahlweise auf Basis der Fläche der Funktionskomponente, des Attenuation-Correction-Factors, des Abschattungswinkels, des Schwächungswerts oder einer beliebigen Kombination dieser Maße ermittelt) insbesondere für sich alleine betrachtet sind, desto weiter werden sie im Randbereich 20 nach außen verlagert.
Daher sind die Sperrtöpfe 31 und die längliche Leiterplatte 30, da sie den größten Attenuation-Correction-Factor bedingen, möglichst weit im äußersten Randbereich 20 der Lokalspule 11 angeordnet, d. h. unmittelbar benachbart zur Randkante der Lokalspule 11.
Zusätzlich weist die Lokalspule 11 weitere Platinenelemente 32 auf, die elektrische Bauelemente, insbesondere diskrete Bauelemente, bevorzugt für Abstimmungseinrichtungen, oder auch integrierte Bauelemente, wie beispielsweise Verstärkerschaltungen, tragen. In dem Ausführungsbeispiel weisen diese Platinen bzw. elektrischen Bauelemente einen geringeren maximalen Attenuation-Correction-Factor als die längliche Platine 30 und die Sperrtöpfe 31 auf und sind gemäß der Reihenfolge des maximalen Attenuation-Correction-Factors zwar noch im Randbereich 20, aber weiter innen bzw. weiter entfernt von der Randkante der Lokalspule 11 angeordnet als die längliche Platine 30 und die Sperrtöpfe. Die Reihenfolge der Anordnung der Funktionskomponenten im Randbereich 20 des Lokalspule ist also so gewählt, dass mit größer werdendem Abstand zur Begrenzung der Lokalspule 11 und größerer Nähe zum Zentralbereich 21 der Lokalspule die maximalen Attenuation-Correction-Factoren der jeweiligen Funktionskomponenten abnehmen.
Die Anordnung der Funktionskomponenten in einem Randbereich 20 in der Reihenfolge der Attenuation-Correction-Factoren optimiert dabei wiederum das Field of View des PET-Detektors bzgl. dieser Funktionskomponenten als Gesamtanordnung, sodass insgesamt von einer verbesserten PET-basierten Darstellung des Untersuchungsobjekts ausgegangen werden kann.
Alternativ kann die Reihenfolge der Anordnung der kritischen Funktionskomponenten auch durch die Querschnittsfläche der Funktionskomponenten, durch die Anzahl der von der Abschattungsfläche der jeweiligen Funktionskomponente überdeckten Bildpunkte, den Schwächungswert der Funktionskomponente oder eine Kombination dieser Parameter festgelegt werden.
Wie weiterhin in 8 erkennbar ist, erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel eine Aufteilung der länglichen Leiterplatte 30 und der Sperrtöpfe 31 in eine Funktionsbaugruppe 18. Die längliche Leiterplatte 30 sowie auch die Sperrtöpfe 31 werden als im Wesentlichen funktionsgleiche erste und zweite Teil-Funktionskomponenten an gegenüberliegenden Längsseiten der Lokalspule 11 angeordnet und sind in der Breite gegenüber der ursprünglichen Funktionskomponente reduziert.
Die erste Funktionskomponente ist dabei aus der Kombination einer ersten länglichen Leiterplatte 30’ und ersten Sperrtöpfen 31’ gebildet, die in der Darstellung im linken Randbereich 20 der Lokalspule 11 angeordnet ist. Die zweite Funktionskomponente entspricht einer funktionsgleichen und im Wesentlichen abmessungsgleichen Kombination aus zweiter Leiterplatte 30’’ und zweiten Sperrtöpfen 31’’, die in 8 im rechten Randbereich 20 der Lokalspule 11 angeordnet ist. „Im Wesentlichen abmessungsgleich“ ist in diesem Fall so aufzufassen, dass die ersten bzw. zweiten Funktionskomponenten in einen identischen Quader einbeschrieben werden können, wobei jede Seitenfläche des Quaders wenigstens in einem Punkt mit einer Randfläche der jeweiligen ersten bzw. zweiten Funktionskomponente übereinstimmt. Korrespondierend folgen die zugeordneten Platinen 32, die in der optimierten Position am linken Rand mit 32’ und am rechten Rand mit 32’’ bezeichnet sind.
Die Verbindungsleitungen zu den Einzelelementen der Lokalspule 11 sind in diesem Ausführungsbeispiel nicht mehr in einer einzelnen länglichen Leiterplatte 30 zusammengefasst. Vielmehr bilden die im linken und rechten Randbereich 20 der Lokalspule 11 angeordneten Leiterplatten 30’ bzw. 30’’ eine Funktionsbaugruppe 18, die in Kombination die Verbindung zu den Einzelelementen bildet. Der durch die strichpunktierte Umrandung gekennzeichnete räumliche Zentralbereich 21 der Lokalspule 11 ist somit frei von entsprechenden bildkritischen Funktionskomponenten und weist in seinem gesamten Bereich einen Schwächungswert auf, der den Zentralschwächungsgrenzwert unterschreitet.
Durch die Reduktion der Abmessungen der jeweiligen Leiterplatten 30’ bzw. 30’’ gegenüber einer zentral angeordneten Leiterplatte 30 und Verlagerung der als Funktionsbaugruppe 18 ausgebildeten Leiterplatten 30’ und 30’’ in jeweils gegenüberliegende Randbereiche 20 in Richtung der Schmalseiten der Lokalspule 11 kann, wie bereits vorhergehend anhand der Lagerschiene für einen Patiententisch erläutert, wiederum das Field of View des PET-Detektors optimiert werden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel bedingt die Verlagerung der kritischen Komponenten eine Erweiterung des Außenumfangs der Lokalspule 11 und insbesondere der Flachseite der Lokalspule.
In der Aufsicht auf die Flachseite der Lokalspule 11 werden die kritischen Funktionskomponenten außer durch ein Gehäuse bzw. eine Ummantelung durch keine weiteren Funktionskomponenten der Lokalspule 11 überdeckt bzw. überdecken keine weiteren Funktionskomponenten, sodass die kritischen Funktionskomponenten in diesem Sinne als separat in dem Ausstattungsobjekt in einem Randbereich 20 der Lokalspule 11 angeordnet bezeichnet werden können.
Aus dem zuvor Beschriebenen wird deutlich, dass die Erfindung wirkungsvoll Möglichkeiten bereitstellt, eine Störung bzw. Veränderung einer radionuklidbasierten Bildinformation in einem Kombinationsbildgebungssystem zu vermindern.
Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können. Es wird abschließend ebenfalls darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Ausstattungsobjekten, Kombinationsbildgebungssystemen sowie Verfahren zu Konstruktion eines Ausstattungsobjekts lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.

Claims

In einem Messraum (2) positionierbares Ausstattungsobjekt (10) für ein Kombinationsbildgebungssystem (1), aufweisend eine Radionuklidbildgebungseinrichtung (5) und eine Magnetresonanzbildgebungseinrichtung (7) wobei das Ausstattungsobjekt (10) in seinem Randbereich (20) eine bildkritische Funktionskomponente (15) umfasst, die einen auf eine erste definierte Mindestquerschnittsfläche von 30 mm² der Funktionskomponente (15) bezogenen mittleren Radionuklidemissionsstrahlungs-Schwächungswert aufweist, der einen festgelegten Schwächungsgrenzwert von 30 % wenigstens erreicht und/oder wobei das Ausstattungsobjekt (10) so ausgebildet ist, dass in einem gesamten räumlichen Zentralbereich (21) des Ausstattungsobjekts (10) ein auf eine zweite definierte Mindestquerschnittsfläche von 400 mm² des Ausstattungsobjekts (10) bezogener mittlerer Radionuklidemissionsstrahlungs-Schwächungswert maximal einen Zentral-Schwächungsgrenzwert von 15 % erreicht.
Ausstattungsobjekt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bildkritische Funktionskomponente (15) metallische Anteile, bevorzugt mit einem Querschnittsflächenanteil bezogen auf die erste Mindestquerschnittsfläche von wenigstens 20 %, besonders bevorzugt wenigstens 30 %, ganz besonders bevorzugt wenigstens 40 % aufweist.
Ausstattungsobjekt (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstattungsobjekt (10) in dem Randbereich (20), bevorzugt im Wesentlichen an gegenüberliegenden Seiten, des Ausstattungsobjekts (10) mehrere der bildkritischen Funktionskomponenten (15) aufweist, die im Wesentlichen funktionsgleich sind und/oder eine aus der Kombination der Funktionskomponenten resultierende Gesamtfunktionalität aufweisen.
Ausstattungsobjekt (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstattungsobjekt (10) im Wesentlichen flach ausgebildet ist.
Ausstattungsobjekt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstattungsobjekt (10) einen Einrichtungsgegenstand, bevorzugt einen Patiententisch (12), und/oder eine Funktionszubehöreinheit, bevorzugt eine Lokalspule (11) zum Empfang und/oder zur Anregung von Magnetresonanzsignalen, umfasst.
Ausstattungsobjekt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bildkritische Funktionskomponente (15) aus einer Gruppe von – mechanischen Komponenten (17), insbesondere umfassend mechanische Antriebskomponenten, Führungskomponenten, Verstärkungskomponenten, und/oder – elektrischen Komponenten (16), insbesondere umfassend Abschirmungseinrichtungen, insbesondere Sperrtöpfe (31), Platinen (30, 32), Kabelstränge, elektrische Bauelemente, insbesondere diskrete oder integrierte Bauelemente ausgewählt ist.
Kombinationsbildgebungssystem, aufweisend eine Radionuklidbildgebungseinrichtung (5) mit einer Strahlungsdetektoreinheit (6) für Radionuklidemissionsstrahlung, eine Magnetresonanzbildgebungseinrichtung (7) und einem in einem Messraum (2) des Kombinationsbildgebungssystems (1) zwischen einem Untersuchungsobjekt und der Strahlungsdetektoreinheit (6) angeordnetem Ausstattungsobjekt, wobei das Ausstattungsobjekt (10) in seinem Randbereich (20) eine bildkritische Funktionskomponente (15) umfasst, die einen Attenuation-Correction-Factor bedingt, der einen Korrekturgrenzwert von wenigstens 1,5 erreicht und/oder wobei das Ausstattungsobjekt (10) in einem gesamten räumlichen Zentralbereich (21) so ausgebildet ist, dass ein durch den Zentralbereich (21) bedingter Attenuation-Correction-Factor höchstens einen Zentral-Korrekturgrenzwert von 1,2 erreicht. und/oder wobei das Ausstattungsobjekt (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
Kombinationsbildgebungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der im Randbereich (20) des Ausstattungsobjekts (10) angeordneten bildkritischen Funktionskomponente (15) auf der Strahlungsdetektoreinheit (6) eine Abschattungsfläche (I, I', II) zugeordnet ist, die wenigstens einer vorgegebenen Bildpunktzahl von benachbart auf der Strahlungsdetektoreinheit (6) angeordneten Bildpunkten entspricht.
Kombinationsbildgebungssystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenverhältnis einer auf die Strahlungsdetektoreinheit (6) projizierten Abschattungsfläche (I, I’, II) der bildkritischen Funktionskomponente (15) zur Projektionsfläche einer Flachseite des Ausstattungsobjekts (10) auf die Strahlungsdetektoreinheit (6) maximal 1:10 beträgt.
Verfahren zur Konstruktion eines Ausstattungsobjekts (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte, – Identifizieren einer ersten bildkritischen Funktionskomponente (15) auf Basis ihres Schwächungswerts für Radionuklidemissionsstrahlung und/oder eines Attenuation-Correction-Factors, – Anordnen der identifizierten ersten bildkritischen Funktionskomponente (15) oder zumindest von Teilen der bildkritischen Funktionskomponente (15) in einem Randbereich (20) des Ausstattungsobjekts (10).
Verfahren nach Anspruch 10, umfassend weiterhin die Schritte: Aufteilen der Funktionalität der bildkritischen Funktionskomponente durch – Bereitstellen einer, bevorzugt im Wesentlichen funktionsgleichen, weiteren Funktionskomponente (15) oder Bereitstellen zweier, bevorzugt im Wesentlichen funktionsgleicher, weiterer Funktionskomponenten, welche so zusammenwirken, dass sie im Betrieb die durch die bildkritische Funktionskomponente zu erfüllende Funktion erfüllen, – räumlich getrenntes Anordnen der weiteren bereitgestellten Funktionskomponente (15) zueinander oder von der ersten bildkritischen Funktionskomponente (15), insbesondere im Wesentlichen an gegenüberliegenden Seiten des Ausstattungsobjekts (10).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, weiterhin aufweisend die Schritte: – Vergrößerung der Abmessungen des Ausstattungsobjekts (10) in eine Raumrichtung, – Anordnung der bildkritischen Funktionskomponente (15) im Bereich der Erweiterung des Ausstattungsobjekts (15).
Verfahren zur Konstruktion eines Kombinationsbildgebungssystems (1), aufweisend eine Radionuklidbildgebungseinrichtung (5) und eine Magnetresonanzbildgebungseinrichtung (7) sowie ein Ausstattungsobjekt, das bestimmungsgemäß zwischen einem Untersuchungsobjekt (U) und einer Strahlungsdetektoreinheit(6) für Radionuklidemissionsstrahlung angeordnet ist, umfassend die Schritte, – Identifizierung einer bildkritischen Funktionskomponente (15) des Ausstattungsobjekts (10) auf Basis eines Schwächungswerts und/oder eines Attenuation-Correction-Factors, – Anordnen der identifizierten Funktionskomponente (15) oder zumindest von Teilen der bildkritischen Funktionskomponente (15) im Randbereich (20) des Ausstattungsobjekts (10).