DE102013104287A1

DE102013104287A1 - Positronen-Emissions-Tomographie-Detektor für eine Dualmodalitäts-Bildgebung

Info

Publication number: DE102013104287A1
Application number: DE102013104287A
Authority: DE
Inventors: Gary V. McBroom; Chang Lyong Kim; David Leo McDaniel; James Lindgren Malaney; William Todd Peterson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-10-31
Also published as: US20130284936A1; JP2013231719A; JP6219591B2; CN103376457A

Abstract

Eine Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)-Detektoranordnung enthält eine kalte Platte mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei die kalte Platte aus einem wärmeleitenden und elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt ist, mehrere mit der ersten Seite der kalten Platte verbundene PET-Detektoreinheiten und einen mit der zweiten Seite der kalten Platte verbundenen Ausleseelektronikabschnitt. Eine Hochfrequenz-(HF)-Körperspulenanordnung und ein Dualmodalitäts-Bildgebungssystem werden ebenfalls hierin beschrieben.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind im allgemein Bildgebungssysteme und insbesondere ein Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)-Detektor für ein Dualmodalitäts-Bildgebungssystem.
Magnetresonanzbildgebung (MRI) ist eine medizinische Bildgebungsmodalität, die Bilder des Inneren eines menschlichen Körpers ohne Anwendung von Röntgenstrahlen oder anderer ionisierender Strahlung erzeugt. MRI nutzt einen Magneten, um ein starkes, gleichmäßiges, statisches Magnetfeld (d.h. das "Hauptmagnetfeld") zu erzeugen, und Gradientenspulen, um räumlich variierende Magnetfelder kleinerer Amplitude zu produzieren, wenn ein Strom an die Gradientenspulen angelegt wird. HF-Spulen werden dazu genutzt, um Impulse von HF-Energie bei der oder in der Nähe der Resonanzfrequenz der Wasserstoffkerne zu erzeugen, welche hierin auch als die Larmour-Frequenz bezeichnet wird. Die HF-Spulen senden HF-Erregungssignale aus und empfangen MR-Signale, die zum Erzeugen der Bilder genutzt werden.
Es kann wünschenswert sein, die Funktionalität eines PET-Bildgebungssystems und die Funktionalität des MRI-Bildgebungssystems in ein Dualmodalitäts-Bildgebungssystem einzubeziehen. Wenigstens ein bekanntes PET-Bildgebungssystem enthält einen Festkörperdetektor. Der Festkörperdetektor enthält ein Array von Photodioden, die Lichtimpulse aus einem Array von Szintillationskristallen detektieren. Die Photodioden sind typischerweise in unmittelbarer Nähe zur Ausleseelektronik montiert, um die Signalintegrität der Photodioden aufrechtzuerhalten. Im Betrieb erzeugt die Ausleseelektronik Wärme, die den Betrieb der Photodioden beeinträchtigen kann. Demzufolge ist es wünschenswert, eine Kühlung für den PET-Detektor bereitzustellen. Herkömmliche Kühlsysteme können jedoch eine nachteilige Wechselwirkung mit den von dem MRI-System erzeugten Gradientenmagnetfeldern erzeugen. Demzufolge kann die Hinzufügung des PET-Detektors in dem MRI-Bildgebungssystem die Bildgebungseffektivität entweder des MRI-Bildgebungssystems oder des PET-Bildgebungssystems verringern.
Kurzbeschreibung der Erfindung
In einer Ausführungsform wird eine Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)-Detektoranordnung bereitgestellt. Die PET-Detektoranordnung enthält eine kalte Platte mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei die kalte Platte aus einem wärmeleitenden und elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt ist, mehrere mit der ersten Seite der kalten Platte verbundene PET-Detektoreinheiten und einen mit der zweiten Seite der kalten Platte verbundenen Ausleseelektronikabschnitt. Eine Hochfrequenz-(HF)-Körperspulenanordnung und ein Dualmodalitäts-Bildgebungssystem werden ebenfalls hierin beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine HF-Körperspulenanordnung bereitgestellt. Die HF-Körperspulenanordnung enthält eine auf einer Innenoberfläche einer Spulenträgerstruktur montierte HF-Spule und eine auf einer Außenoberfläche der Spulenträgerstruktur montierte PET-Detektoranordnung. Die PET-Detektoranordnung enthält eine kalte Platte mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei die kalte Platte aus einem wärmeleitenden und elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt ist, mehrere mit der ersten Seite der kalten Platte verbundene PET-Detektoreinheiten und einen mit der zweiten Seite der kalten Platte verbundenen Ausleseelektronikabschnitt.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Dualmodalitäts-Bildgebungssystem bereitgestellt. Das Dualmodalitäts-Bildgebungssystem enthält eine Gradientenspule und eine radial innerhalb von der Gradientenspule angeordnete HF-Körperspulenanordnung. Die HF-Körperspulenanordnung enthält eine Spulenträgerstruktur, eine auf einer Innenoberfläche der Spulenträgerstruktur montierte HF-Spule und eine auf einer Außenoberfläche der Spulenträgerstruktur montierte PET-Detektoranordnung. Die PET-Detektoranordnung enthält eine kalte Platte mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden Seite, wobei die kalte Platte aus einem wärmeleitenden und elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt ist, mehrere mit der ersten Seite der kalten Platte verbundene PET-Detektoreinheiten und eine mit der zweiten Seite der kalten Platte verbundene Ausleseelektronik.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Seitenansicht einer gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgebildeten exemplarischen Hochfrequenz-(HF)-Körperspulenanordnung.
2 ist eine perspektivische Vorderansicht der in 1 dargestellten exemplarischen Hochfrequenz-(HF)-Körperspulenanordnung.
3 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)-Detektor, der mit den HF-Spulen von 1 und 2 verwendet werden kann und gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet ist.
4 ist eine perspektivische Unterseitenansicht des in 3 dargestellten PET-Detektors.
5 ist eine Draufsicht auf den in 3 dargestellten PET-Detektor.
6 ist eine Seitenansicht des in 3 dargestellten PET-Detektors.
7 ist eine Unterseitenansicht des in 3 dargestellten PET-Detektors.
8 ist eine Stirnseitenansicht des in 3 dargestellten PET-Detektors.
9 ist eine Explosionsansicht des in 3 dargestellten PET-Detektors aus einer ersten Perspektive.
10 ist eine Explosionsansicht des in 3 dargestellten PET-Detektors aus einer zweiten Perspektive.
11 ist eine Explosionsansicht eines Teils des in 3 dargestellten PET-Detektors gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
12 ist eine schematische Darstellung eines Kühlsystems, das mit dem in 3 dargestellten PET-Detektor verwendet werden kann und gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet ist.
13 ist eine Seitenquerschnittsansicht des in 3 dargestellten PET-Detektors gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
14 ist eine Seitenquerschnittsansicht eines Teils der in 1 dargestellten exemplarischen HF-Körperspulenanordnung.
15 ist eine weitere perspektivische Seitenansicht der in 1 dargestellten HF-Körperspulenanordnung, bei der eine Käfiganordnung teilweise entfernt ist.
16 ist ein exemplarisches Dualmodalitäts-Bildgebungssystem, das gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Verschiedene Ausführungsformen werden besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. Sofern die Figuren Darstellungen der Funktionsblöcke von verschiedenen Ausführungsformen veranschaulichen, sind die Funktionsblöcke nicht notwendigerweise für die Unterteilung zwischen Hardwareschaltungen bezeichnend. Somit können einer oder mehrere von den Funktionsblöcken (zum Beispiel Prozessoren oder Speicher) in einem einzigen Hardwareteil (zum Beispiel in einem Allzweck-Signalprozessor oder einem Block oder einem Arbeitsspeicher, einer Festplatte oder dergleichen) implementiert sein. Ebenso können die Programme eigenständige Programme sein, können als Subroutinen in einem Betriebssystem eingebaut sein und können Funktionen in einem installierten Softwarepaket und dergleichen sein. Es dürfte sich verstehen, dass die verschiedenen Ausführungsformen nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Anordnungen und die Instrumentalität beschränkt sind.
So wie hierin verwendet, sollen ein in der Singularform angegebenes Element oder ein Schritt und dem auch die Worte "einer, eine, eines" vorangestellt sind, nicht als mehrere Elemente oder Schritte ausschließend betrachtet werden, soweit nicht ein derartiger Ausschluss explizit angegeben wird. Ferner sollen Bezugnahmen auf "eine Ausführungsform" der vorliegenden Erfindung nicht weitere ebenfalls die angegebenen Merkmale enthaltende Ausführungsformen ausschließen. Ferner können, soweit nicht explizit gegenteilig angegeben, Ausführungsformen, die ein Element oder mehrere Elemente "aufweisen" oder "haben", zusätzliche derartige Elemente beinhalten, die nicht diese Eigenschaft haben.
Verschiedene Ausführungsformen stellen einen Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)-Detektor bereit, der mit einem Magnetresonanzbildgebungs-(MRI)-System verwendet werden kann. Der PET-Detektor enthält ein Photodiodenarray, einen Ausleseelektroniksatz und eine kalte Platte. In verschiedenen Ausführungsformen ist die kalte Platte zwischen das Photodiodenarray und den Ausleseelektroniksatz eingefügt, um eine Kühlung für den Detektor bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist die kalte Platte aus einem wärmeleitenden Material hergestellt, das auch elektrisch nicht-leitend ist, um die Verwendung des PET-Detektors mit dem MRI-System zu ermöglichen.
1 ist eine perspektivische Seitenansicht einer gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgebildeten exemplarischen Hochfrequenz-(HF)-Körperspulenanordnung. 2 ist eine perspektivische Vorderansicht der in 1 dargestellten exemplarischen Hochfrequenz-(HF)-Körperspulenanordnung. In verschiedenen Ausführungsformen enthält die HF-Körperspulenanordnung 10 wenigstens eine PET-Detektoranordnung 12. Die HF-Spulenanordnung 10 enthält auch eine Spulenträgerstruktur 20 mit einer radial inneren Oberfläche 22 und einer radial äußeren Oberfläche 24. Die HF-Körperspulenanordnung 10 enthält ferner eine HF-Spule 26, die an der radial inneren Oberfläche 22 montiert ist und eine HF-Abschirmung 28, die an der radial äußeren Oberfläche 24 montiert ist.
Die Spulenträgerstruktur 20 enthält ein inneres rohrförmiges Element 30 und ein äußeres rohrförmiges Element 32 und einen Spalt 34, der zwischen dem inneren bzw. äußeren rohrförmigen Element 30 und 32 definiert ist. Das innere rohrförmige Element 30 enthält eine Innenoberfläche 36, die auch die Innenoberfläche 22 der HF-Körperspulenanordnung 10 bildet und eine radial äußere Oberfläche 38. Das äußere rohrartige Element 32 enthält eine Innenoberfläche 40 und eine radial äußere Oberfläche 42, die auch die Außenoberfläche 24 der HF- Körperspulenanordnung 10 bildet. Somit definieren die Außenoberfläche 38 und die Innenoberfläche 40 des inneren bzw. äußeren rohrförmigen Elementes 30 und 32 den Spalt 34.
In verschiedenen Ausführungsformen sind das innere und äußere rohrförmige Element 30 und 32 aus einem Material ausgebildet, das relativ geringe Abschwächungseigenschaften hat, um das Passieren von Gamma-Emissionen durch das innere und äußere rohrförmige Element 30 und 32 zu ermöglichen. Ferner sind das innere und äußere rohrförmige Element 30 und 32 aus einem Material ausgebildet, das eine relativ hohe strukturelle Festigkeit hat, um sowohl die Befestigung der HF- Spule 26 als auch der PET-Detektoranordnung 12 auf der Spulenträgerstruktur 20 zu ermöglichen. In verschiedenen Ausführungsformen können das innere und äußere rohrförmige Element 30 und 32 beispielsweise aus Aramidfasern aufgebaut sein, die zu Tüchern gewebt sind, um das äußere und innere rohrförmige Element 30 und 32 auszubilden.
3 bis 8 stellen unterschiedliche Ansichten der in den 1 und 2 dargestellten PET-Detektoranordnung 12 dar. Die PET-Detektoranordnung 12 enthält eine kalte Platte 100 mit einer ersten Seite 102 und einer gegenüberliegenden zweiten Seite 104. In verschiedenen Ausführungsformen sind mehrere Detektoreinheiten 110 an der ersten Seite 102 der kalten Platte 100 montiert und ein Satz oder ein Ausleseelektronikabschnitt 112, welcher hierin auch als Detektormodulelektronik (DMOD) bezeichnet wird, ist auf der zweiten Seite 104 der kalten Platte 100 montiert. Eine kalte Platte bezeichnet, so wie hierin verwendet, ein tragendes Element, das dafür eingerichtet ist, ein Kühlfluid dadurch hindurchzuleiten. In verschiedenen Ausführungsformen ist die kalte Platte 100 aus ei- nem elektrisch nicht-leitenden Material ausgebildet, um eine durch die MR-Gradientenfelder verursachte Wirbelstromerwärmung zu reduzieren und/oder zu eliminieren. Des Weiteren ist die kalte Platte 100 aus einem wärmeleitenden Material ausgebildet, um die Abführung der von der Ausleseelektronik 112 erzeugten Wärme durch das durch die kalte Platte 100 hindurchgeleitete Kühlfluid zu ermöglichen. Demzufolge ermöglicht die kalte Platte im Betrieb die Reduzierung und/oder Eliminierung von Wärme, die von der Ausleseelektronik 112 auf die Detektoreinheiten 110 übertragen wird.
Im Betrieb ist jede Detektoreinheit 110 dafür eingerichtet, von der Detektoreinheit 110 empfangene Gammastrahlen in optische Photonen umzuwandeln und die optischen Photonen in analoge Signale umzuwandeln, die die erfasste Energie der Gammastrahlen repräsentieren. Ferner ist die Ausleseelektronik 112 dafür eingerichtet, die analogen Signale in digitale Signale umzuwandeln, welche dann zum Rekonstruieren eines Bildes verwendet werden können. Demzufolge kann die Ausleseelektronik 112 in verschiedenen Ausführungsformen einen Zeit/Digital-Wandler enthalten, der die genaue Zeit, an dem jedes Gammaereignis detektiert wird, aufzeichnet und digitalisiert. Die Ausleseelektronik 112 kann auch mehrere Analog/Digital-(A/D)-Wandler enthalten, die die aus den Detektoreinheiten 110 empfangenen analogen Signale abtasten und die analogen Signale in digitale Signale zur anschließenden Verarbeitung umwandeln. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Ausleseelektronik 112 beispielsweise auch einen Verstärker zum Verstärken des analogen Signals vor der Umwandlung in ein digitales Signal durch die A/D-Wandler enthalten. Die Ausleseelektronik 112 kann auf einer gedruckten Leiterplatte 114 ausgebildet sein, die dann mit der ersten Seite 102 der kalten Platte 100 verbunden ist.
Die PET-Detektoranordnung 12 kann auch eine Abdeckung 116 enthalten, die über der Ausleseelektronik 112 angeordnet ist. Im Betrieb ist die Abdeckung 116 dafür eingerichtet, im Wesentlichen die Ausleseelektronik 112 in einem in der Abdeckung 116 definierten Hohlraum zu verschließen, um im Wesentlichen einen Kontakt von Luft/Wasser oder einer beliebigen anderen Substanz mit der Ausleseelektronik 112 zu eliminieren. Die Abdeckung 116 kann entweder aus einem elektrisch leitenden Material oder einem elektrisch nicht-leitenden Material ausgebildet sein, das mit einer elektrisch leitenden Farbe oder einem Überzug dergestalt beschichtet ist, dass die Abdeckung 116 die Ausleseelektronik 112 von den durch das MR- System erzeugten HF-Signalen abschirmt, die möglicherweise den Betrieb der Ausleseelektronik stören könnten. Somit verhindert die Abdeckung 116 im Wesentlichen, dass von der Ausleseelektronik 112 erzeugte HF-Störung austritt und möglicherweise den Betrieb des MR-Systems stört. Gemäß Darstellung in 3 und 5 kann die Abdeckung 116 an der kalten Platte 100 unter Verwendung mehrerer mechanischer Befestigungselemente 118 gesichert oder befestigt sein.
9 ist eine Explosionsansicht von oben auf die in 1 bis 8 dargestellte PET-Detektoranordnung 12. 10 ist eine Explosionsansicht von unten auf die in 1 bis 8 dargestellte PET-Detektoranordnung 12. In verschiedenen Ausführungsformen enthält die PET-Detektoranordnung 12 mehreren Detektoreinheiten 110. Zusätzlich können mehrere PET-Detektoranordnungen 12 so positioniert sein, dass sie eine Detektorringanordnung ausbilden, wie sie nachstehend detaillierter beschrieben wird.
In der dargestellten Ausführungsform enthält jede PET-Detektoreinheit 110 eine Basisplatte 130, ein Szintillatorkristallarray 132, ein Photodiodenarray 133 und eine Ab- deckung 134. Das Photodiodenarray 133 wird nachstehend detaillierter beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Abdeckung 134 mechanisch mit der Basisplatte 130 beispielsweise unter Verwendung mehrerer Befestigungselemente oder eines Epoxids verbunden. Im Betrieb eliminiert oder reduziert die Abdeckung 134 die Möglichkeit, dass Licht oder Verschmutzungen mit dem Photodiodenarray 134 in Kontakt kommen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Abdeckung 134 aus einem elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt sein, um die Verwendung der Detektoranordnung 12 in dem MRI-System zu ermöglichen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Abdeckung 116 auf der Innenseitenoberfläche, Außenseitenoberfläche oder beiden Oberflächen mit einer elektrisch leitenden Farbe oder einem Überzug beschichtet sein, um das Photodiodenarray 133 vor einer HF-Störung abzuschirmen.
Zum Ausbilden der Detektoranordnung 12 sind mehrere Detektoreinheiten 110 jeweils mit der kalten Platte 100 verbunden. Insbesondere enthält jede Detektoreinheit 110 mehrere Ausrichtungsstifte 140, die jeweils für eine Aufnahme in einer entsprechenden Öffnung 142 in der kalten Platte 100 ausgelegt sind. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Ausrichtungsstifte 140 als Teil der Basisplatte 130 ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform enthält jede Detektoreinheit 110 zwei Ausrichtungsstifte 140 und die kalte Platte 100 enthält zwei entsprechende Öffnungen 142, die zur Aufnahme eines entsprechenden Paares der Ausrichtungsstifte 140 ausgelegt sind. Demzufolge enthält, wenn die PET-Detektoranordnung 10 so hergestellt ist, dass sie sechs Detektoranordnungen 110 enthält, die kalte Platte 100 sechs Paare von Öffnungen 142, wobei jedes Öffnungspaar 142 zur Aufnahme eines Paares von Ausrichtungsstiften 140 für jede entsprechende Detektoreinheit 110 ausgelegt ist. Demzufolge ermöglichen die Ausrichtungsstifte 140 und die Öffnungen 142 eine korrekte Positionierung jeder Detektoreinheit 110 auf der kalten Platte 100, um die Detektoranordnung 12 auszubilden. Die Detektoreinheiten 110 werden dann mechanisch mit der kalten Platte 100 unter Verwendung mehrerer mechanischer Befestigungselemente wie nachstehend im Detail beschrieben befestigt.
11 ist eine Explosionsansicht eines Teils der in 1 bis 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen dargestellten PET-Detektoranordnung 12. Wie vorstehend beschrieben, enthält die Detektoranordnung 12 die kalte Platte 100, mehrere mit der ersten Seite 102 der kalten Platte 100 verbundene Detektoreinheiten 110 und einen Ausleseelektroniksatz 12, der mit der zweiten Seite 104 der kalten Platte 100 verbunden ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Detektoranordnung 12 auch eine (nicht dargestellte) wärmeleitende Zwischenlage enthalten, die zwischen der Ausleseelektronik 112 und der kalten Platte 100 angeordnet ist. Im Betrieb ermöglicht die wärmeleitende Zwischenlage eine Reduzierung der Betriebstemperatur der Ausleseelektronik 112, indem ein Wärmeübertragungspfad zwischen der Ausleseelektronik 112 und der kalten Platte 100 bereitgestellt wird. Die Ausleseelektronik 112, d.h., die PCB 114, enthält mehrere sich dadurch hindurcherstreckende Öffnungen 144. Während der Montage wird ein (in 13 dargestelltes) Befestigungselement durch jede entsprechende Öffnung 144 hindurch eingeführt, um die Verbindung der PCB 114 mit der kalten Platte 100 zu ermöglichen.
In der dargestellten Ausführungsform enthält die kalte Platte 100 einen darin ausgebildeten Kanal 150. Die kalte Platte 100 kann auch ein Kühlrohr 152 enthalten, das in dem Kanal 150 angeordnet ist. Das Kühlrohr 152 hat einen Einlass 154 und einen Auslass 156. Im Betrieb wird das Kühlrohr 152 dazu genutzt, ein Kühlfluid in der kalten Platte 100 zirkulieren zu lassen, um eine Reduzierung einer Betriebstemperatur der kalten Platte 100 und dadurch eine Betriebstemperatur der Ausleseelektronik 112 und/oder der Detektoreinheiten 110 zu ermöglichen. Insbesondere steht das Kühlrohr 152 mit einem (in 12 dargestellten) Kühlsystem 200 dergestalt in Wärmeverbindung, dass ein Kühlfluid 202 aus dem Kühlsystem 200 an die kalte Platte 100 über den Einlass 154 geliefert wird, und aus der kalten Platte 100 über den Auslass 156 zurück zu dem Kühlsystem 200 ausgegeben wird. In der dargestellten Ausführungsform hat das Kühlrohr 152 ein U-förmiges Profil dergestalt, dass das Kühlfluid 202 durch eine erste Seite des Kühlrohrs 152 hindurchleitet und aus einer zweiten Seite des Kühlrohrs 152 ausgegeben wird. Somit wird die dargestellte Ausführungsform hierin als ein Einfachdurchlauf-Kühlkreis bezeichnet. Optional kann das Kühlrohr 152 ein Serpentinenmuster dergestalt ausbilden, dass das Kühlfluid 202 mehrere Durchläufe durch die kalte Platte 100 ausführt, bevor es durch die kalte Platte 100 hindurch ausgegeben wird. Somit wird, wenn das Kühlrohr 152 ein Serpentinenmuster hat, die Ausführungsform als ein Mehrfachdurchlauf-Kühlkreis bezeichnet.
Die kalte Platte 100 enthält auch mehrere Einsätze oder Durchführungsdichtungen 158. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Einsätze 158 zur Aufnahme eines Gewindebefestigungselementes darin ausgelegt, um die Verbindung der mehreren Detektoreinheiten 110 mit der kalten Platte 100 zu ermöglichen. Die Montage der Detektoranordnung 12 und der Gewindebefestigungselemente wird nachstehend in 13 detaillierter beschrieben. Die kalte Platte 100 enthält ferner mehrere sich dadurch hindurcherstreckende Öffnungen 160. In den dargestellten Ausführungsformen befinden sich die Öffnungen 160 entlang einer Mittenachse der kalten Platte 100. Die Öffnungen 160 ermöglichen eine elektrische Verbindung der verschiedenen Detektoreinheiten 110 mit der Ausleseelektronik 112. Insbesondere ermöglichen die Öffnungen 160 die Einführung eines Verbinders oder anderer elektrischer Elemente auf den Detektoreinheiten 110 in die Öffnungen 160 und dann deren Weiterführung zu der Ausleseelektronik 112. In der exemplarischen Ausführungsform enthält die kalte Platte 100 n Öffnungen 160, wobei jede Öffnung 160 dafür eingerichtet ist, eine elektrische Verbindung einer einzelnen Detektoreinheit 110 mit der Ausleseelektronik 112 zu ermöglichen.
Die kalte Platte 100 kann unter Nutzung jedes geeigneten Prozesses, wie z.B. eines Spritzgussprozesses, ausgebildet werden. Insbesondere kann die kalte Platte 100 als eine einzelne einteilige Vorrichtung ausgebildet werden. Die kalte Platte 100 kann dann bearbeitet werden, so dass sie die Kanalöffnung 150, die Öffnungen zum Aufnehmen der Einsätze 158 und die Öffnungen 160 enthält. Das Kühlrohr 152 kann dann in den Kanal 150 eingeführt werden und die Einsätze 158 in die verschiedenen Öffnungen eingeführt werden. In der exemplarischen Ausführungsform wird die kalte Platte 100 in einem gemeinsamen Spritzguss so geformt, dass sie das Kühlrohr 152 und/oder die Einsätze 158 enthält. Insbesondere kann eine Gussform der kalten Platte 100 bereitgestellt werden. Das Kühlrohr 152 und/oder die Einsätze 158 können in der Gussform positioniert werden. Ein Rohmaterial, wie z.B. eine Flüssigkeit oder pulverförmiger Kunststoff, kann dann in die Gussform oder die Pressform eingespritzt werden, um die kalte Platte 100 auszubilden. Somit werden in verschiedenen Ausführungsformen das Kühlrohr 152 und/oder die Einsätze 158 direkt in die kalte Platte 100 eingeformt und es muss daher keine zusätzliche Bearbeitung eingesetzt werden. Es dürfte erkennbar sein, dass die kalte Platte 100 unter Anwendung jedes geeigneten Spritzgussprozesses erzeugt werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die kalte Platte 100 aus einem wärmeleitenden Material, das auch elekt- risch nicht-leitend ist, hergestellt, um die Verwendung des PET-Detektors mit dem MRI-System zu ermöglichen. In einer Ausführungsform ist die kalte Platte 100 aus einem wärmeleitenden dielektrischen Kunststoffmaterial wie z.B. CoolPolyD^TM hergestellt. Es dürfte jedoch erkennbar sein, dass jedes beliebige geeignete wärmeleitende elektrisch nicht-leitende Material zum Ausbilden der kalten Platte 100 verwendet werden kann. In einigen Ausführungsformen kann die kalte Platte 100 aus jedem beliebigen wärmeleitenden und elektrisch leitenden Material hergestellt sein. In dem Falle, in welchem die kalte Platte 100 unter Verwendung eines dielektrischen Materials hergestellt ist, kann eine leitende Beschichtung, wie z.B. eine leitende Farbe oder ein Überzug, auf die Oberflächen aufgebracht sein, um eine HF-Abschirmung für die Ausleseelektronik bereitzustellen.
12 ist eine schematische Darstellung des exemplarischen Kühlsystems 200, das zum Liefern des Kühlfluids 202 an die kalte Platte 100 verwendet werden kann. In der dargestellten Ausführungsform enthält das Kühlsystem 200 einen Einlassverteiler 210 und einen Ausgabe- oder Auslasssammler 212. Das Kühlsystem 200 kann beispielsweise auch eine Pumpe 214 und einen Wärmetauscher 216 enthalten. Im Betrieb ist die Pumpe 214 dafür eingerichtet, das Kühlfluid 202 durch jede von den kalten Platten 100 mittels des Kühlrohres 152 zu führen. Das Kühlfluid 202 ermöglicht die Verringerung der Betriebstemperatur der kalten Platte 100, welche wiederum die Betriebstemperatur der Ausleseelektronik 112 und/oder der Detektoreinheiten 110 verringert. Nachdem das Kühlfluid 202 die Latenzwärme aus der kalten Platte 100 absorbiert hat, und somit die Temperatur des Kühlfluids 202 erhöht, wird das Kühlfluid 202 mittels der Kühlrohrauslässe 156 durch den Wärmetauscher 216 geführt. Es dürfte erkennbar sein, dass, obwohl 12 sechs Detektoranordnungen 12 in Verbindung mit den Verteilern/Samm- lern 210 und 214 darstellt, jede beliebige Anzahl von Detektoranordnungen 12 mit den Verteilern/Sammlern 210 und 214 verbunden und in einer Weise ähnlich der dargestellten Ausführungsform gekühlt werden kann.
13 ist eine Querschnittsansicht der in den 3 bis 11 dargestellten Detektoranordnung 12. 13 wird zur Erläuterung eines exemplarischen Verfahrens zum Zusammenbau der Detektoranordnung 12 verwendet. Es dürfte erkennbar sein, dass die Detektoranordnung 12 in unterschiedlichen Verfahren zusammengebaut werden kann, und das hierin beschriebene Verfahren lediglich exemplarisch ist.
Zu Beginn wird die kalte Platte 100 bereitgestellt. Wie vorstehend diskutiert, enthält die kalte Platte 100 die mehreren Einsätze 158, die zu Aufnahme eines mechanisches Befestigungselement darin ausgelegt sind. In verschiedenen Ausführungsformen enthält die kalte Platte 100 mehrere Aussparungen 142. Während des Zusammenbaus wird ein einzelner Ausrichtungsstift 140 wenigstens teilweise in eine entsprechende Aussparung 142 eingesetzt. In der dargestellten Ausführungsform enthält jede Detektoreinheit 110 zwei Ausrichtungsstifte 140. Demzufolge werden zum Verbinden einer einzelnen Detektoreinheit 110 mit der kalten Platte 100 die zwei Ausrichtungsstifte 140 in zwei entsprechende in der kalten Platte 100 ausgebildete Aussparungen 142 eingesetzt, um die Ausrichtung der Detektoreinheit 110 auf der kalten Platte 100 zu ermöglichen. Die Detektoreinheit 100 wird dann mit der kalten Platte 100 verbunden, indem ein mechanisches Befestigungselement 222 durch den Einsatz 158 hindurch eingesetzt und dann das mechanische Befestigungselement in die Ausrichtungsstifte 140 geschraubt wird. Somit ermöglichen die Ausrichtungsstifte 140 die Ausrichtung der Detektoreinheiten zu der kalten Platte 100 und stellen auch eine mechanische Vorrichtung zum Verbin- den der Detektoreinheiten 110 mit der kalten Platte 100 über die mechanischen Befestigungselemente 222 bereit. Wie vorstehend beschrieben, enthält die Detektoreinheit 110 die Basisplatte 130, das Photodiodenarray 133, das Szintillatorkristallarray 132 und die Abdeckung 134. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Ausrichtungsstifte 140 in einem Stück mit der Basisplatte 130 ausgebildet, um die Ausrichtung der Detektoreinheit 110 und die Befestigung an der kalten Platte 100 zu ermöglichen.
In verschiedenen Ausführungsformen enthält die Detektoreinheit 110 einen Szintillatorblock 250 mit einem oder mehreren Szintillatorkristallen 252, die entlang einer x-Achse und einer z-Achse angeordnet sind. In einer Ausführungsform enthält der Szintillatorblock 250 sechsunddreißig Kristalle 252, die in einer 4 × 9 Matrix angeordnet sind. Es dürfte jedoch erkennbar sein, dass der Szintillatorblock 250 weniger oder mehr als sechsunddreißig Kristalle 252 enthalten kann, und dass die Kristalle 252 in einer Matrix jeder beliebigen geeigneten Abmessung angeordnet sein können. Im Betrieb sind die Szintillatorkristalle 252 dafür ausgelegt, absorbierte Energie in der Form von Licht zu emittieren. Die Szintillatorkristalle 252 senden das Licht, über einen Lichtleiter 254, an ein Array von Lichtsensoren 256 (z.B. Silizium- Photovervielfacher (SiPM)), die dafür eingerichtet sind, die optischen Photonen zu empfangen und die optischen Photonen in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln, die zum Rekonstruieren eines Bildes eines abgetasteten Objektes verwendet werden. Insbesondere wird das elektrische Signal durch die Öffnungen 160 an die Ausleseelektronik 112 geleitet. In der dargestellten Ausführungsform können die Lichtsensoren 246 auf einer gedruckten Leiterplatte 258 oder einer beliebigen anderen geeigneten Trägerstruktur montiert sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Detektoreinheit 110 auch wenigstens eine Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung (ASIC) 260 enthalten, die dafür ausgelegt ist, Ausgangssignale aus der Detektoreinheit 110 aufzunehmen und die Ausgangssignale an die Ausleseelektronik 112 zu leiten. Im Betrieb enthalten die Ausgangssignale Information, die der Ausleseelektronik 112 ermöglicht, einen Zeitpunkt zu ermitteln, an welchem ein Photon auf einen Szintillatorkristall 252 aufgetroffen ist, welcher hierin auch als der Auslösezeitpunkt bezeichnet wird. Jedes Ausgangssignal ermöglicht auch der Ausleseelektronik 112, die Energie des aufgetroffenen Photons auf der Basis der Menge des durch die Lichtsensoren 256 gesammelten Lichtes zu ermitteln oder auch die Position des das Licht erzeugenden Szintillatorkristalls 252 zu ermitteln.
Gemäß nochmaligem Bezug auf 3 wird in verschiedenen Ausführungsformen, nachdem das Photodiodenarray 133 zusammengebaut ist, die Abdeckung 134 mit der Basisplatte 130 verbunden oder verklebt, um die Detektoreinheit 110 auszubilden. Die Detektoreinheit 110 wird dann mit der kalten Platte 100 unter Verwendung der Ausrichtungsstifte 140 und der Befestigungselemente 222 wie vorstehend beschrieben verbunden. In verschiedenen Ausführungsformen wird dann die Ausleseelektronik 112 beispielsweise unter Verwendung eines elektrischen Verbinders 270 elektrisch mit den Detektoreinheiten 110 verbunden. Die Ausleseelektronik 112 wird kann dann fest mit der kalten Platte 100 verbunden werden. Die Abdeckung 116 wird dann an der kalten Platte 100 befestigt. Die Detektoranordnung 12 kann dann mechanisch mit einem Kühlsystem, wie z.B. dem Kühlsystem 200 verbunden werden, um Kühlfluid an die kalte Platte 100 zu liefern.
14 ist eine Seitenquerschnittsansicht eines Teils der in 1 dargestellten exemplarischen HF-Körperspulenanordnung. 15 ist eine weitere perspektivische Sei- tenansicht der in 1 dargestellten HF-Körperspulenanordnung, bei der eine Käfiganordnung teilweise entfernt ist. In verschiedenen Ausführungsformen, und wie vorstehend beschrieben, enthält die Spulenträgerstruktur 20 das innere rohrförmige Element 30, das äußere rohrförmige Element 32 und den Spalt 34, der zwischen dem inneren und äußeren rohrförmigen Element 30 bzw. 32 definiert ist. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Spalt 34 mit einem tragenden Material 60 gefüllt, das zwischen dem inneren bzw. äußeren rohrförmigen Element 30 und 32 angeordnet ist.
In Gebrauch ist das tragende Material 60 dafür ausgelegt, die strukturelle Festigkeit der Spulenträgerstruktur 20 zu verbessern, um die Montage sowohl der vorstehend beschriebenen HF-Spule 26 als auch der PET-Detektoranordnung 12 auf der Spulenträgerstruktur 20 zu ermöglichen. Insbesondere bildet das tragende Material 60 einen im Wesentlichen festen Kern der Spulenträgerstruktur 20 aus. In verschiedenen Ausführungsformen kann das tragende Material 60 als ein festes Schaummaterial dergestalt verkörpert sein, dass die Kombination des inneren rohrförmigen Elementes 30, des äußeren rohrförmigen Elementes 32 und des tragenden Materials 60 eine strukturell geschichtete oder sandwichartige Anordnung ausbildet. Das tragende Material 60 kann beispielsweise aus einem Polyurethanmaterial oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein, das mit MR-Bildgebungssystemen kompatibel ist.
Gemäß Darstellung in 14 kann die Spulenträgerstruktur 20 auch so ausgeführt sein, dass sie ein Paar von Montageplattformen 400 enthält, die auf jeder Seite eines Kanals 402 angeordnet sind. Insbesondere enthält die Spulenträgerstruktur 20 eine erste Montageplattform 404, die auf einer ersten Seite des Kanals 402 angeordnet ist, und eine zweite Montageplattform 404, die auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Kanals 402 angeordnet ist. Im Einsatz werden der Kanal 402 und 404 verwendet, um die Detektorträgerstruktur, die nachstehend detaillierter beschrieben wird, an der Spulenträgerstruktur 20 zu befestigen.
In verschiedenen Ausführungsformen enthält die Spulenträgerstruktur 20 ferner eine Streuungsabschirmung 410, die für einen Einbau in den Kanal 402 ausgelegt ist. Im Einsatz ist die Streuungsabschirmung 410 dafür ausgelegt, im Wesentlichen unerwünschte achsenverschobene Gammastrahlen am Eintritt in die Enden der PET-Detektoranordnung 12 zu hindern. In weiteren Ausführungsformen enthält die Spulenträgerstruktur 20 nicht die vorstehend beschriebene Streuungsabschirmung 410.
Gemäß 15 enthält die HF-Spulenanordnung 10 in verschiedenen Ausführungsformen eine PET-Detektorbefestigungsstruktur oder einen Käfig 430 und mehrere PET-Detektoranordnungen 12, die jeweils zum Einsetzen darin und zur Unterstützung durch den Käfig 430 ausgelegt sind. In der dargestellten Ausführungsform enthält der Käfig 430 einen ersten Endring 432, einen zweiten Endring 434 und mehrere Sprossen 436, die zwischen den ersten und zweiten Endring 432 bzw. 434 eingefügt sind. Demzufolge ist der Käfig 430 dafür aufgebaut, eine vogelkäfigartige Struktur auszubilden, in welcher eine Öffnung 438 zwischen einem Paar benachbarter Sprossen 436 so dimensioniert sein kann, dass sie eine einzelne PET-Detektoranordnung 12 darin aufnimmt.
In verschiedenen Ausführungsformen und wie in 15 dargestellt, kann der Käfig 430 aus zwei getrennten Käfigabschnitten 440 und 442 hergestellt sein, die miteinander nach dem Anbau an der Spulenträgerstruktur 20 verbunden sind. Optional kann der Käfig 430 als eine einzelne einteilige Komponente hergestellt sein oder kann aus drei oder mehr Käfigab- schnitten hergestellt sein, die nach dem Anbau an der Spulenträgerstruktur 20 miteinander verbunden sind.
Der Käfig 430 ist in einer Ausführungsform aus Glasfaser verstärktem Epoxidmaterial hergestellt, um eine Erhöhung der strukturellen Festigkeit des Käfigs 430 zu ermöglichen, und dadurch die Montage der Detektoranordnungen 12 an der Spulenträgerstruktur 20 zu ermöglichen. In der exemplarischen Ausführungsform ist der Käfig 430 mit der Spulenträgerstruktur 20 unter Anwendung eines Paares von Montageplattformen 400 befestigt. Beispielsweise kann der Käfig 430 mit der Spulenträgerstruktur 20 so verbunden sein, dass der erste Ring 432 in der ersten Montageplattform 402 angeordnet ist, der zweite Endring 434 in der zweiten Montageplattform 404 angeordnet ist, und sich die Sprossen 436 quer zu dem Kanal 402 erstrecken. Demzufolge sind die durch die Sprossen 436 definierten Öffnungen 438 über dem Kanal 402 angeordnet, um zu ermöglichen, dass sich die PET-Detektoranordnungen 12 jeweils durch eine entsprechende Öffnung 438 erstrecken und teilweise in dem Kanal 402 angeordnet sind. In verschiedenen Ausführungsformen wird die kalte Platte 100 zum Befestigen der Detektoranordnung 12 an dem Käfig 430 verwendet. Insbesondere ist in verschiedenen Ausführungsformen die kalte Platte 100 aus einem im Wesentlichen starren Material ausgebildet. Demzufolge stellt die kalte Platte 100 eine tragende Unterstützung für die verschiedenen auf der kalten Platte 100 montierten Komponenten bereit. Ferner stellt die kalte Platte 100 eine tragende Unterstützung zum Unterstützen der Detektoranordnung 12 in dem Käfig 430 bereit.
Hierin wird eine HF-Spulenanordnung beschrieben, die eine exemplarische PET-Detektoranordnung enthält. Eine technische Auswirkung verschiedener Ausführungsformen besteht in der Bereitstellung einer PET-Detektoranordnung, die ein Ar- ray von Lichtsensoren enthält, die in unmittelbarer Nähe zur Ausleseelektronik montiert sind. Zusätzlich sind die Lichtsensoren mit einer Positionsgenauigkeit in Bezug auf die Ausleseelektronik montiert. Die PET-Detektoranordnung kann eine kalte Platte enthalten, durch welche ein Kühlmittel zirkuliert. Die kalte Platte kann aus einem wärmeleitenden Material hergestellt sein, das elektrisch nicht-leitend ist, oder aus einem wärmeleitenden Material, das auch elektrisch leitend ist. Die Lichtsensoren sind auf einer Seite der kalten Platte montiert und die wärmeerzeugende Elektronik, d.h., die Ausleseelektronik ist auf der gegenüberliegenden Seite der kalten Platte montiert. Öffnungen in der kalten Platte ermöglichen den Durchtritt elektrischer Signale von einer Seite auf die andere. Die Positionsgenauigkeit der PET-Detektoreinheiten wird durch die kalte Platte gesteuert und aufrechterhalten. Die kalte Platte stellt auch die mechanische Struktur des Detektors bereit, um die Befestigung der PET-Detektoranordnung an einem MRI-System zu ermöglichen.
Im Betrieb zirkuliert Kühlfluid durch Kanäle in der kalten Platte. Das Kühlfluid absorbiert Wärme aus auf der kalten Platte befestigten Elementen und wandert dann durch eine Leitung zu einem abgesetzten Kühlgerät oder Wärmetauscher, bei dem Wärme aus dem Kühlfluid entzogen wird. Das Kühlfluid kehrt dann zu der kalten Platte in einer weiteren Leitung zurück, um den Kreislauf zu vervollständigen. Zuführungsverteiler und Rücklaufsammler können zum Verteilen des Kühlfluids durch die mehreren PET-Detektoranordnungen verwendet werden.
Die kalte Platte hat die Funktion der mechanischen Halterung für die PET-Detektoranordnung. Löcher, Ausrichtungsstifte, usw. sind in der kalten Platte ausgebildet, um die Photodiodenarrays und elektronischen Leiterplatten des Detektors zu befestigen. Die Positionsgenauigkeit der PET- Detektoranordnung wird durch die kalte Platte gesteuert und aufrechterhalten. Die Photodiodenarrays sind auf einer Seite der kalten Platte befestigt und die wärmeerzeugende Elektronik ist auf der gegenüberliegenden Seite der kalten Platte befestigt. Öffnungen in der kalten Platte ermöglichen elektrischen Signalen, von einer Seite auf die andere Seite zu wechseln. Zusätzlich kann ein dünner Überzug aus Kupfer selektiv auf der Detektoranordnung zur HF-Abschirmung und gleichzeitigen Aufrechterhaltung einer hohen Impedanz gegenüber MR-Gradientenfeldern aufgebracht sein.
Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen HF-Körperspulenanordnung 10 können als Teil von einem medizinischen Bildgebungssystem wie einem Dualmodalitäts-Bildgebungssystem 500 gemäß Darstellung in 16 vorgesehen oder mit einem solchen verwendet werden. In der exemplarischen Ausführungsform ist das Dualmodalitäts-Bildgebungssystem ein MRI/PET-Bildgebungssystem, das eine supraleitende Magnetanordnung 512 enthält, die einen supraleitenden Magneten 514 enthält. Der supraleitende Magnet 514 ist aus mehreren Magnetspulen ausgebildet, die von einem Magnetspulenhalter oder Spulenträger gehalten werden. In einer Ausführungsform kann die supraleitende Magnetanordnung 512 auch einen Wärmeschirm 516 enthalten. Ein (auch als Kryostat bezeichneter) Behälter 518 umgibt den supraleitenden Magneten 514 und der Wärmeschirm 516 umgibt den Behälter 518. Der Behälter 518 ist typischerweise mit flüssigem Helium gefüllt, um die Spulen des supraleitenden Magneten 514 zu kühlen. Eine (nicht dargestellte) Wärmeisolation kann vorgesehen sein, die die Außenoberfläche des Behälters 518 umgibt. Das Bildgebungssystem 500 enthält auch eine Hauptgradientenspule 520 und die vorstehend beschriebene HF-Spulenanordnung 10, die radial innerhalb von der Hauptgradientenspule 520 montiert ist. Wie vorstehend beschrieben, enthält die HF-Spulenanordnung 10 die PET-Detek- toranordnung 12, die HF-Sendespule 26 und die HF-Abschirmung 28. Insbesondere enthält die HF-Spulenanordnung 10 die Spulenträgerstruktur 20, die zum Befestigen der PET-Detektoranordnung 12, der HF-Sendespule 26 und der HF-Abschirmung 28 verwendet wird.
Im Betrieb ermöglicht die HF-Spulenanordnung 10 dem Bildgebungssystem 500 sowohl eine MRI- als auch PET-Bildgebung gleichzeitig auszuführen, da sowohl die HF-Sendespule 26 als auch die PET-Detektoranordnung 12 um einen Patienten herum in der Mitte der Bohrung des Bildgebungssystems 500 platziert sind. Ferner ist die PET-Detektoranordnung 12 gegenüber der HF-Sendespule 26 unter Verwendung der HF-Abschirmung 28 abgeschirmt, die zwischen der HF-Sendespule 26 und der PET- Detektoranordnung 12 angeordnet ist. Die Befestigung der PET- Detektoranordnung 12, der HF-Spule 26 und der HF-Abschirmung 28 auf der Spulenträgerstruktur 20 ermöglicht die Herstellung der HF-Spulenanordnung 10 so, dass sie einen Außendurchmesser hat, der die Montage der HF-Spulenanordnung 10 innerhalb der Gradientenspule 520 ermöglicht. Ferner ermöglicht die Montage der PET-Detektoranordnung 12, der HF-Spule 26 und der HF-Abschirmung 28 auf der Spulenträgerstruktur 20 der HF-Spulenanordnung 10 einen relativ großen Innendurchmesser aufzuweisen, um dem Bildgebungssystem 500 zu ermöglichen, größere Patienten abzubilden.
Das Bildgebungssystem 500 enthält im Wesentlichen auch eine Steuerung 530, eine Hauptmagnetfeldsteuerung 532, eine Gradientenfeldsteuerung 534, einen Speicher 536, eine Anzeigevorrichtung 538, einen Sende-Empfangs-(T-R)-Schalter 540, einen HF-Sender 542 und einen Empfänger 544.
Im Betrieb wird ein Körper eines Objektes, wie z.B. ein (nicht dargestellter) abzubildender Patient oder ein Phantom, in der Bohrung 546 auf einer geeigneten Unterlage, wie z.B. einem (nicht dargestellten) motorisierten Tisch oder dem vorstehend beschriebenen Schlitten, platziert. Der supraleitende Magnet 514 erzeugt ein gleichmäßiges und statisches Hauptmagnetfeld B₀ über der Bohrung 546. Die Stärke des elekt- romagnetischen Feldes in der Bohrung 546 und dementsprechend in dem Patienten wird durch die Steuerung 530 über die Hauptmagnetfeldsteuerung 532 gesteuert, welche auch die Zufuhr des Erregungsstroms zu dem supraleitenden Magneten 514 steuert.
Die Hauptgradientenspule 520, welche auch ein oder mehrere Gradientenspulenelemente enthalten kann, ist so vorgesehen, dass ein magnetischer Gradient auf dem Hauptmagnetfeld B₀ in der Bohrung 546 in einer oder mehreren von drei orthogonalen Richtungen x, y und z eingeprägt werden kann. Die Hauptgradientenspule 520 wird durch die Gradientenfeldsteuerung 534 erregt und auch durch die Steuerung 530 gesteuert.
Die HF-Spulenanordnung 10 ist dafür eingerichtet, magnetische Impulse zu senden und/oder optional gleichzeitig MR-Signale aus dem Patienten zu empfangen, wenn auch Empfangsspulenelemente vorgesehen sind. Die HF-Spulenanordnung 10 kann jeweils wählbar mit einem von dem HF-Sender 542 oder dem Empfänger 544 durch den T-R-Schalter 540 verbunden werden. Der HF-Sender 542 und der T-R-Schalter 540 werden durch die Steuerung 530 dergestalt gesteuert, dass HF-Feldimpulse oder Signale durch den HF-Sender 542 erzeugt und selektiv an den Patienten zur Erregung einer Magnetresonanz in dem Patienten angelegt werden.
Im Anschluss an das Anlegen der HF-Impulse wird der T-R-Schalter 540 wieder betätigt, um die HF-Spulenanordnung 10 von dem HF-Sender 542 zu trennen. Die detektierten MR- Signale werden wiederum an die Steuerung 530 übertragen. Die Steuerung 530 enthält einen Prozessor 554, der die Verarbeitung der MR-Signale steuert, um für ein Bild des Patienten repräsentative Signale zu erzeugen. Die für das Bild repräsentativen verarbeiteten Signale werden auch an die Anzeigevorrichtung 538 übertragen, um eine visuelle Darstellung des Bildes bereitzustellen. Insbesondere füllen oder formen die MR- Signale einen k-Raum, der Fourier-transformiert wird, um ein sichtbares Bild zu erhalten, welches auf der Anzeigevorrichtung 538 betrachtet werden kann.
Das Bildgebungssystem 500 steuert auch den Betrieb der PET-Bildgebung. Demzufolge kann das Bildgebungssystem 500 in verschiedenen Ausführungsformen auch einen Koinzidenzprozessor 548 enthalten, der zwischen den Detektor 12 und eine PET-Scansteuerung 550 geschaltet ist. Die PET-Scansteuerung 550 kann mit der Steuerung 530 verbunden sein, um der Steuerung 530 zu ermöglichen, den Betrieb der PET-Scansteuerung 550 zu steuern. Optional kann die PET-Scansteuerung 550 mit einer Arbeitsstation 552 verbunden sein, welche den Betrieb der PET-Scansteuerung 550 steuert. Im Betrieb steuert die exemplarische Ausführungsform die Steuerung 530 und/oder die Arbeitsstation 552 einen Echtzeitbetrieb des PET-Bildgebungsabschnittes des Bildgebungssystems 500.
Insbesondere werden in Betrieb die von der PET- Detektoranordnung 12 ausgegebenen Signale in den Koinzidenzprozessor 548 eingegeben. In verschiedenen Ausführungsformen setzt der Koinzidenzprozessor 548 Information bezüglich jedes gültigen Koinzidenzereignisses in einem Ereignisdatenpaket zusammen, das den Ereigniszeitpunkt und die Position eines Detektors, der das Ereignis detektierte, anzeigt. Die gültigen Ereignisse können dann an die Steuerung 550 weitergegeben und zum Rekonstruieren eines Bildes verwendet werden. Ferner dürfte erkennbar sein, dass von dem MR-Bildgebungsabschnitt er- fasste Bilder von dem PET-Bildgebungsabschnitt erfassten Bildern überlagert werden können werden. Die Steuerung 530 und/oder die Arbeitsstation 552 können eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder ein Computer 554 zum Betreiben verschiedener Abschnitte des Bildgebungssystems 10 sein. So wie hierin verwendet, kann der Begriff "Computer" jedes beliebige Prozessor-basierende oder Mikroprozessor-basierende System beinhalten, das dafür eingerichtet ist, die hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Demzufolge können die Steuerung 530 und/oder die Arbeitsstation 552 Information an die PET- Detektoranordnung 12 senden und/oder empfangen, um sowohl den Betrieb der PET-Detektoranordnung 12 zu steuern als auch Information aus der PET-Detektoranordnung 12 zu empfangen.
Die verschiedenen Ausführungsformen und/oder Komponenten, beispielsweise die Module oder Komponenten und Steuerungen darin, wie z.B. das Bildgebungssystem 500, können als Teil von einem oder mehreren Computern oder Prozessoren implementiert sein. Der Computer oder Prozessor kann eine Berechnungsvorrichtung, eine Eingabevorrichtung, eine Anzeigeeinheit und eine Schnittstelle, wie z.B. für einen Zugang zu dem Internet, enthalten. Der Computer oder Prozessor kann einen Mikroprozessor enthalten. Der Mikroprozessor kann mit einem Kommunikationsbus verbunden sein. Der Computer oder Prozessor kann auch einen Speicher enthalten. Der Speicher kann ein Schreib-Lese-Speicher (RAM) und ein Nur-Lese-Speicher (ROM) sein. Der Computer oder Prozessor kann ferner eine Speichervorrichtung enthalten, welche ein Festplattenlaufwerk oder ein lösbares Speicherlaufwerk, wie z.B. ein optisches Plattenlaufwerk, ein Festkörperplattenlaufwerk (z.B. Flash-RAM) und dergleichen ist. Die Speichervorrichtung kann auch jede andere geeignete Einrichtung zum Laden von Computerprogrammen oder anderen Instruktionen in den Computer oder den Prozessor sein.
So wie hierin beschrieben, können der Begriff "Computer" oder "Modul" jedes beliebige Prozessor-basierende oder Mikroprozessor-basierende System einschließlich Systemen beinhalten, die Mikrocontroller, Computer mit reduziertem Instruktionssatz (RISC), Anwendungsspezifische Integrierte Schaltungen (ASICs), Logikschaltungen und jeden beliebigen anderen Schaltkreis oder Prozessor beinhalten, die in der Lage sind, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die vorstehenden Beispiele sind lediglich exemplarisch und sollen somit in keiner Weise die Definition und/oder Bedeutung des Begriffes "Computer" einschränken.
Der Computer oder Prozessor führt einen Satz von Instruktionen aus, die in einem oder mehreren Speicherelementen gespeichert sind, um die Eingangsdaten zu verarbeiten. Die Speicherelemente können auch Daten oder andere Information nach Wunsch oder Bedarf speichern. Das Speicherelement kann in der Form einer Informationsquelle oder eines physischen Speicherelementes in einer Verarbeitungsmaschine vorliegen.
Der Satz von Instruktionen kann verschiedene Befehle beinhalten, die den Computer oder Prozessor als eine Verarbeitungsmaschine anweisen, spezifische Operationen, wie z.B. die Verfahren und Prozesse der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, auszuführen. Der Satz von Instruktionen kann in der Form eines Softwareprogramms vorliegen, welches Teil eines berührbaren nicht-vergänglichen computerlesbaren Mediums oder solcher Medien bildet. Die Software kann in verschiedenen Formen, wie z.B. als Systemsoftware oder Anwendungssoftware, vorliegen. Ferner kann die Software in der Form einer Sammlung von separaten Programmen oder Modulen, eines Programmmoduls in einem größeren Programm oder als ein Teil eines Programmmoduls vorliegen. Die Software kann auch eine modulare Programmierung in der Form von objektorientierter Programmierung enthalten. Die Verarbeitung von Eingangsdaten durch die Verarbeitungsmaschine kann in Reaktion auf Bedienerbefehle oder in Reaktion auf Ergebnisse einer vorherigen Verarbeitung oder in Reaktion auf eine von einer anderen Verarbeitungsmaschine getätigten Anforderung erfolgen.
So wie hierin verwendet, können die Begriffe "Software" und "Firmware" jedes beliebige im Speicher, wie z.B. im RAM-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM- Speicher und nichtflüchtigen RAM-(NVRAM)-Speicher zur Ausführung durch einen Prozessor gespeicherte Programm beinhalten. Die vorstehenden Speichertypen sind nur exemplarisch und somit nicht für die Art des für die Speicherung eines Computerprogramms nutzbaren Speichers einschränkend.
Es dürfte sich verstehen, dass die Beschreibung nur als veranschaulichend und nicht einschränkend gedacht ist. Beispielsweise können die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (und/oder Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein Material an die Lehren der Erfindung ohne Abweichung von deren Schutzumfang anzupassen. Obwohl die hierin beschriebenen Abmessungen und Materialarten dafür gedacht sind, die Parameter der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zu definieren, sind sie keineswegs einschränkend und nur exemplarisch. Viele weitere Ausführungsformen werden für den Fachmann nach Durchsicht und Verstehen der vorstehenden Beschreibung ersichtlich sein. Der Schutzumfang der Erfindung sollte daher unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu welchem derartige Ansprüche berechtigen, bestimmt werden. In den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe "enthaltend" und "in welchen" als die Äquivalente in einfachen Englisch für die entsprechen- den Begriffe "aufweisend" und "wobei" verwendet. Ferner werden in den nachstehenden Ansprüchen die Begriffe "erster", "zweiter" und "dritter" usw. lediglich als Bezeichnungen verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen bezüglich ihrer Objekte vorgeben. Ferner sind die Einschränkungen der nachstehenden Ansprüche nicht im Format Mittel-plus-Funktion geschrieben und sollen nicht auf der Basis von 35 U.S.C. § 112, 6. Absatz interpretiert werden, sofern und soweit derartige Anspruchseinschränkungen ausdrücklich den Ausdruck "Mittel für" gefolgt von einer Feststellung einer Funktion ohne weitere Struktur verwenden.
Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
Eine Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)- Detektoranordnung enthält eine kalte Platte mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei die kalte Platte aus einem wärmeleitenden und elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt ist, mehrere mit der ersten Seite der kalten Platte verbundene PET-Detektoreinheiten und einen mit der zweiten Seite der kalten Platte verbundenen Aus- leseelektronikabschnitt. Eine Hochfrequenz-(HF)-Körperspulenanordnung und ein Dualmodalitäts-Bildgebungssystem werden ebenfalls hierin beschrieben.

Claims

Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)-Detektoranordnung, aufweisend: eine kalte Platte mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei die kalte Platte aus einem wärmeleitenden und elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt ist; mehrere mit der ersten Seite der kalten Platte verbundene PET-Detektoreinheiten; und einen mit der zweiten Seite der kalten Platte verbundenen Ausleseelektronikabschnitt.
PET-Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei die kalte Platte ferner ein Kühlrohr aufweist, das gleichzeitig mit der kalten Platte spritzgussgeformt ist.
PET-Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei die kalte Platte ferner ein U-förmiges Kühlrohr aufweist, das gleichzeitig mit der kalten Platte spritzgussgeformt ist.
PET-Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei das nicht-leitende Material ein dielektrisches Material aufweist, und die kalte Platte ferner ein metallisches Material aufweist, das auf wenigstens einer von der ersten Seite oder der gegenüberliegenden zweiten Seite abgeschieden ist.
PET-Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei jede PET-Detektoreinheit ein Paar von Ausrichtungsstiften aufweist, die dafür ausgelegt sind, wenigstens teilweise in ein Paar von in der kalten Platte ausgebildeten Ausrichtungsöffnungen eingeführt zu werden.
PET-Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine von den PET-Detektoreinheiten eine Basisplatte, ein auf der Basisplatte montiertes Photodiodenarray und eine das Photodiodenarray umgebende und mit der Basisplatte verbundene Abdeckung aufweist.
PET-Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Ausrichtungsstifte Gewindeausrichtungsstifte umfassen, und die Detektoranordnung ferner wenigstens ein mechanisches Befestigungselement aufweist, das zur Einführung durch die kalte Platte hindurch und zur Verschraubung in einen Ausrichtungsstift ausgelegt ist.
PET-Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei die kalte Platte mehrere sich dadurch hindurcherstreckende Öffnungen aufweist, wobei jede entsprechende Öffnung dafür ausgelegt ist, die Verbindung eines PET-Detektors mit dem Ausleseelektronikabschnitt zu ermöglichen.
PET-Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei die kalte Platte dazu verwendet wird, die Detektoranordnung an einer Hochfrequenz-(HF)-Spulenanordnung zu montieren.
Hochfrequenz-HF-Körperspulenanordnung, aufweisend: eine auf einer Innenoberfläche einer Spulenträgerstruktur montierte HF-Spule; und eine auf einer Außenoberfläche der Spulenträgerstruktur montierte Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)-Detektoranordnung, wobei die PET-Detektoranordnung enthält: eine kalte Platte mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei die kalte Platte aus einem wärmeleitenden und elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt ist; mehrere mit der ersten Seite der kalten Platte verbundene PET-Detektoreinheiten; und einen mit der zweiten Seite der kalten Platte verbundenen Ausleseelektronikabschnitt.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, wobei die Spulenträgerstruktur aufweist: ein inneres rohrförmiges Element; ein äußeres rohrförmiges Element, das radial außerhalb von dem inneren rohrförmigen Element angeordnet ist; und ein zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Element angeordnetes tragendes Material.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, die ferner mehrere auf der Außenoberfläche der Spulenträgerstruktur montierte PET-Detektoranordnungen aufweist.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, wobei die kalte Platte ferner ein Kühlrohr aufweist, das gleichzeitig mit der kalten Platte spritzgussgeformt ist.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, wobei die kalte Platte ferner ein U-förmiges Kühlrohr aufweist, das gleichzeitig mit der kalten Platte spritzgussgeformt ist.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, wobei das nicht-leitende Material ein dielektrisches Material aufweist, und die kalte Platte ferner ein metallisches Material aufweist, das auf wenigstens einer von der ersten Seite oder der gegenüberliegenden zweiten Seite abgeschieden ist.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, wobei jede PET-Detektoreinheit ein Paar von Ausrichtungsstiften aufweist, die dafür ausgelegt sind, wenigstens teilweise in ein Paar von in der kalten Platte ausgebildeten Ausrichtungsöffnungen eingeführt zu werden.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, wobei wenigstens eine von den PET-Detektoreinheiten eine Basisplatte, ein auf der Basisplatte montiertes Photodiodenarray und eine das Photodiodenarray umgebende und mit der Basisplatte verbundene Abdeckung aufweist.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, wobei die Ausrichtungsstifte Gewindeausrichtungsstifte umfassen, und die Detektoranordnung ferner wenigstens ein mechanisches Befestigungselement aufweist, das zur Einführung durch die kalte Platte hindurch und zur Verschraubung in den Ausrichtungsstift ausgelegt ist.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, wobei die kalte Platte mehrere sich dadurch hindurcherstreckende Öffnungen aufweist, wobei jede entsprechende Öffnung dafür ausgelegt ist, die Verbindung eines PET-Detektors mit dem Ausleseelektronikabschnitt zu ermöglichen.
HF-Körperspulenanordnung nach Anspruch 10, die ferner eine auf einer Außenoberfläche des äußeren rohrförmigen Ele- mentes angeordnete HF-Abschirmung aufweist, wobei die HF-Abschirmung zwischen der PET-Detektoranordnung und dem äußeren rohrförmigen Element angeordnet ist.
Dualmodalitäts-Bildgebungssystem, aufweisend: eine Gradientenspule; und eine radial innerhalb von der Gradientenspule angeordnete Hochfrequenz-(HF)-Körperspulenanordnung, wobei die HF-Körperspulenanordnung eine Spulenträgerstruktur, eine auf einer Innenoberfläche der Spulenträgerstruktur montierte HF-Spule enthält; und eine auf einer Außenoberfläche der Spulenträgerstruktur montierte Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)-Detektoranordnung, wobei die PET-Detektoranordnung eine kalte Platte mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden Seite, wobei die kalte Platte aus einem wärmeleitenden und elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt ist, mehrere mit der ersten Seite der kalten Platte verbundene PET-Detektoreinheiten und eine mit der zweiten Seite der kalten Platte verbundene Ausleseelektronik enthält.
Dualmodalitäts-Bildgebungssystem nach Anspruch 21, wobei die kalte Platte ferner ein Kühlrohr aufweist, das gleichzeitig mit der kalten Platte spritzgussgeformt ist.
Dualmodalitäts-Bildgebungssystem nach Anspruch 21, wobei jede PET-Detektoreinheit ein Paar von Ausrichtungsstiften aufweist, die dafür ausgelegt sind, wenigstens teilweise in ein Paar von in der kalten Platte ausgebildeten Ausrichtungsöffnungen eingeführt zu werden.