JP2008206977A - 磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】患者用トンネルの内径に対する制限を少なくしながらもシールドおよび優れた画質に配慮することができる磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を提供する。
【解決手段】縦軸（ｚ）を規定する磁気共鳴断層撮影磁石と、半径方向に見て磁気共鳴断層撮影磁石の内側に配置されている磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル（２）と、半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル（２）の内側に配置されている高周波コイル（３）と、縦軸（ｚ）の周りに対をなして対向配置されている多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット（５）とを備えた磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置において、多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット（５）が半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル（２）の内側に配置され、多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット（５）が縦軸（ｚ）に沿って装置の中へ挿入可能でかつ装置から取り出し可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置に関する。

磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲＩ装置）は、周知のように、とりわけ図５に示されている３つの機能アセンブリ、すなわち静磁場システム２１と、傾斜磁場システム２２と、高周波システム２３（ＨＦシステムまたはボディ共鳴器とも呼ばれる。）とを有する。静磁場システム２１は一般に磁石であり、強い静磁場を供給する。傾斜磁場システム２２は、約１ｋＨｚまでの低周波域にて、１つまたは複数の方向において直線的に上昇もしくは下降する分布を有する調整可能な磁場を供給する。高周波システム２３は、主として静磁場によって予め与えられた核スピン共鳴周波数（一般に、４２．４５ＭＨｚ）の高周波域において核スピンの偏向のための振動磁場を供給する。振動磁場は、更にまた、緩和する核スピンの信号を受信するためにも役立つ。

通常の磁気共鳴断層撮影装置の場合、これらの３つの機能アセンブリは、検査すべき患者の周りにおいて次に述べる順序で、すなわち、高周波システム２３、傾斜磁場システム２２および静磁場システム２１の順序で半径方向に内から外に向かって配置されている。患者は、半径方向に見て高周波システム２３の内側にある寝台２４上に寝かされている。

近年では医学診断において磁気共鳴断層撮影（ＭＲＩ）のほかに陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）も普及している。ＭＲＩが体内の構造および断層画像を表示するための撮像方法であるのに対して、ＰＥＴは体内の物質代謝活動の可視化および定量化を可能にする。

ＰＥＴは、器官または細胞領域の機能を定量的に決定するために、陽電子放射体および陽電子消滅の特別な特性を利用する。この場合に患者には検査前に放射性核種で標識された放射性薬剤が投与される。放射性核種は崩壊時に陽電子を放射し、陽電子が短い距離にしたがって電子と相互作用し、それによっていわゆる消滅が生じる。その際に、互いに反対方向に（１８０°だけずれて）飛ぶ２つのガンマ量子が発生する。ガンマ量子は予め２つの対向するＰＥＴ検出器モジュールによって規定の時間枠内に検出され（一致測定）、
それによって陽電子消滅の場所がこれらの両ＰＥＴ検出器モジュール間の接続線上の位置に決定される。

検出のためにＰＥＴ検出器モジュールが患者の周りにリング状に配置され、一般にガントリアーム長さの大部分を覆っている。各ＰＥＴ検出器モジュールは、ガンマ量子の検出時に、時間と検出位置、すなわち対応する検出器エレメントとを指定する事象記録を発生する。これらの情報が高速ロジックに転送されて比較される。２つの事象が時間的な最大間隔内で一致する場合、両当該ＰＥＴ検出器モジュール間の接続線上におけるガンマ崩壊過程に由来する。ＰＥＴ画像の再構成は断層撮影アルゴリズムすなわちいわゆる逆投影により行なわれる。

多くの場合に、ＭＲＩおよびＰＥＴによって得られる異なった情報に基づいて両方法の重ね合わされた画像表示が望ましい。

撮像用ＭＲＩ法とＰＥＴ法とを１つの装置内に統合するためには、データ取得に必要な高周波システムおよびＰＥＴ検出器を静磁場システムおよび傾斜磁場システムの内側に配置することが必要である。リング状に配置されたＰＥＴ検出器の内側に高周波システムを配置した同心配置がこれまで多くの困難につながっていた。

先ず、内側にある高周波システムのコイル装置（送信コイルおよび受信コイル）の構造が、リング状に配置されたＰＥＴ検出器の感度を低下させ、このことがＰＥＴ画像再構成時に補正を要求する。

更に、高周波システムとリング状に配置されたＰＥＴ検出器との内側から外側への入れ子構造によって、患者のために残る内径が著しく低減される。

更に、リング状に配置されたＰＥＴ検出器と高周波導体構造との間における高周波ボディ共鳴器の高品質のために必要な間隔が著しく低減されなければならない（磁束戻り空間）。

最後に、半径方向の位置関係のゆえに、リング状に配置されたＰＥＴ検出器を、リング状に配置されたＰＥＴ検出器の外側から（例えば隔壁によって）ガンマ線に対して遮蔽することも可能でない。

解決策は、例えば高周波システムおよびＰＥＴ検出器の高度の集積もしくははめ合わせであり、それによって機械組立時および故障時に多くの労力を要することになる。他の解決策は、図６に示された対比例に示されているように集積度を大幅に放棄することであるが、しかしこれによって比較的大きなスペース要求が発生する。符号２２は傾斜磁場システムを示す。符号２３は磁束戻り空間を有する高周波システムを示す。符号２５はリング状に配置されたＰＥＴ検出ユニットを示す。符号２６は、傾斜磁場システム２２とＰＥＴ検出ユニットの支持管２７との間の組立間隙である。符号２８は高周波シールドを示し、符号２９は高周波システム２３の内側被膜もしくは支持管を示す。

本発明の課題は、患者用トンネルの内径に対する制限を少なくしながらもシールドおよび優れた画質に配慮することができる磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を提供することにある。

この課題は、本発明によれば、縦軸を規定する磁気共鳴断層撮影磁石と、半径方向に見て磁気共鳴断層撮影磁石の内側に配置されている磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイルと、半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイルの内側に配置されている高周波コイルと、縦軸の周りに対をなして対向配置されている多数の陽電子放出断層撮影検出ユニットとを備えた磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置において、
多数の陽電子放出断層撮影検出ユニットが半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイルの内側に配置され、多数の陽電子放出断層撮影検出ユニットが縦軸に沿って装置の中へ挿入可能でかつ装置から取り出し可能であることによって解決される。
本発明の有利な実施態様は次の通りである。
（１）さらに、少なくとも１つの陽電子放出断層撮影検出ユニットを収納するために縦軸方向にそれぞれ延びている多数のポケットを有する支持管が備えられている。
（２）２つの隣接するポケットの間に、冷媒を受け入れるための冷却ダクトが設けられている。
（３）ポケットが内側に金属膜を有する。
（４）支持管と磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイルとの間に間隙が存在し、この間隙内に冷却要素が配置されている。
（５）支持管と磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイルとの間に排気された間隙が存在する。
（６）支持管が真空鋳造法またはダイカスト法またはこれらの両方法の組み合わせによって製造されている。
（７）支持管と磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイルとが単一部材で一体成形されている。
（８）陽電子放出断層撮影検出ユニットが、それぞれ、ルテチウムオキシオルト珪酸塩結晶アレイを前置されたアバランシェフォトダイオードアレイと電気的増幅器回路とを有する。

本発明によれば、磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置は、縦軸（長手軸）を規定する磁気共鳴断層撮影磁石と、半径方向に見て磁気共鳴断層撮影磁石の内側に配置されている磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイルと、半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイルの内側に配置されている高周波コイルと、縦軸の周りに対をなして対向配置されている多数の陽電子放出断層撮影検出ユニットとを有する。多数の陽電子放出断層撮影検出ユニットが半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイルの内側に配置され、縦軸に沿って装置の中へ挿入可能でかつ装置から取り出し可能である。
このような本発明によれば、ＰＥＴ検出ユニットを縦軸に沿って容易に取り出すことができるので、装置のメンテナンスが著しく容易にされる。

好ましくは、更に、少なくとも１つの陽電子放出断層撮影検出ユニットを収納するために縦軸方向にそれぞれ延びている多数のポケットを有する支持管が設けられている。

本発明による装置は次の利点（ａ）〜（ｇ）を有する。

（ａ） 電子装置を含めて陽電子放出断層撮影検出ユニットは、個別に、かつ半径方向に見て外側に配置された上部構造物を、労力を要して分解することなしに、縦軸に沿って取り出すことができるように配置されている。

（ｂ） 磁気共鳴断層撮影高周波コイルと陽電子放出断層撮影検出ユニットとを同心配置および同時分離する際、最小のスペース要求しか必要としない。

（ｃ） 陽電子放出断層撮影検出ユニットはとりわけ専用の支持管内に存在するので、個々の検出器の交換がｚ方向への引き抜きによって可能になる。

（ｄ） ＰＥＴリング内にある構造物によるガンマ線の減弱がＰＥＴ結晶範囲内の薄い管壁によって最小に低減される。

（ｅ） 陽電子放出断層撮影検出ユニットの簡単な冷却が支持管を介して可能にされる。「簡単な」水冷または空冷を使用することができる。なぜならば、これらは高周波送信アンテナの外側にあり、磁気共鳴断層撮影画像における折り返しアーチファクトが回避されるからである。

（ｆ） 支持管によって高い剛性が可能にされ、それによって傾斜磁場コイルの機械的変形および騒音伝達が低減される。

（ｇ）磁気共鳴断層撮影信号と陽電子放出断層撮影信号との高い「減結合」が、高周波シールドと陽電子放出断層撮影検出ユニットのポケット内のシールド構造とによって可能にされる。

以下において添付の図面に基づいて本発明の有利な実施例を説明する。
図１は本発明の第１の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を示し、
図２は本発明の第１の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置の図１に示された部分の縦断面図を示し、
図３は本発明の第２の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を示し、
図４は本発明の第３の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を示し、
図５は従来技術による公知の磁気共鳴断層撮影画像表示装置を示し、
図６は磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置の対比例を示す。

以下において図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の第１の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置１を示し、図２は本発明の第１の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置１の図１に示された部分の縦断面図を示す。

本発明によれば、磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置１は、図５に示されているように縦軸（長手軸）ｚを規定する磁気共鳴断層撮影磁石（図示されていない。）を有する。磁気共鳴断層撮影磁石は強い静磁場を供給する静磁場システムを構成する。

装置１は更に磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル２を持ち、磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル２は半径方向に見て磁気共鳴断層撮影磁石の内側に、好ましくは縦軸ｚに対して同心に配置されている。磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル２は低周波域において調整可能な磁場を供給する傾斜磁場システムを構成する。

装置１は更に磁気共鳴断層撮影高周波コイル３を持ち、磁気共鳴断層撮影高周波コイル３は半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル２の内側に、好ましくは縦軸ｚに対して同心に配置されている。磁気共鳴断層撮影高周波コイル３は、主として静磁場によって予め与えられる核スピン共鳴周波数（例えば、約、１Ｔにおいて４２．５８ＭＨｚ、１．５Ｔにおいて６３．８７ＭＨｚまたは３Ｔにおいて１２７．７４ＭＨｚ）における高周波域において核スピンの偏向のための振動する磁場を供給する高周波システムを構成する。更に磁気共鳴断層撮影高周波コイル３は緩和する核スピンの信号の受信にも用いられる。

装置１は、更に縦軸ｚの周りに対をなして対向配置された多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット５を有する。多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット５は半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル２の内側に、好ましくは縦軸ｚに対して同心に配置されている。

陽電子放出断層撮影検出ユニット５は、ルテチウムオキシオルト珪酸塩結晶アレイを前置されたアバランシェフォトダイオードアレイと電気増幅器回路とからそれぞれなり、これは陽電子放出断層撮影検出ユニット５のコンパクトな構造を強く支援する。しかしながら、本発明は、ルテチウムオキシオルト珪酸塩結晶アレイを前置されたアバランシェフォトダイオードアレイと電気増幅器回路との使用のみに限定されない。他のコンパクトな陽電子放出断層撮影検出ユニットも使用可能である。

符号６は磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル２とＰＥＴ検出ユニット５の支持管７との間の間隙を示す。符号８は支持管７の内面に取り付けられた高周波シールドを示す。符号９は高周波システム３の送信アンテナの内側被膜もしくは支持管を示す。

本発明によれば、多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット５が縦軸ｚに沿って装置１に挿入可能でありかつ装置１から取り出し可能である。支持管７は多数のポケット４（図２参照）を有し、これらのポケット４は少なくとも１つの陽電子放出断層撮影検出ユニット５を収納するために縦軸ｚの方向にそれぞれ延びている。

それによって、装置１において半径方向のスペースが節約され、これが上述した利点（ａ）〜（ｇ）を生じる。

ポケット４の内面にシールドおよび熱伝達に役立つ金属膜が形成されていると好ましい。特に、ポケット４内に、陽電子放出断層撮影検出ユニット５のための付加的なシールドとして役立つと共に妨害放射を防止する薄い金属被覆が施されるとよい。

図２では、どのようにして多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット５を縦軸ｚに沿って装置内に挿入可能にしかつ装置から取り出し可能にするかが明らかにされている。好ましいことに、ポケット４は同時に陽電子放出断層撮影検出ユニット５のケーブル案内部として役立つ。陽電子放出断層撮影検出ユニット５は、それに取り付けられたケーブル１１を有利にポケット４から引き出すことができる。

図３は、本発明の第２の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を示す。

第２の実施例においては、２つの隣接するポケット４の間に、例えば水、空気または任意の他の冷却流体の如き冷媒を受け入れるための冷却ダクト１０が設けられている。

好ましくは鋳造法で製造される支持管７内には、陽電子放出断層撮影検出ユニット５を一定の動作温度に保つために、冷却ダクト１０が設けられている。最適な冷却効果は、鋳造材料が例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素または石英のような熱伝導性の良い充填材の混合によって高い熱伝導率を有する場合に達成される。

第２の実施例は、間隙６の側に冷却要素を配置することによって変化もしくは発展させることができる。（例えば水冷の）例えば冷却マットを組み込むことによって、磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル２の熱を支持管７および陽電子放出断層撮影検出ユニット５から遮断することができる。

磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル２から支持管７への騒音もしくは振動および熱の伝達を低減させる他の可能性は、間隙６の排気である。

図４は、本発明の第３の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を示す。

第３の実施例の場合、支持管７が真空鋳造法またはダイカスト法または両方法の組み合わせによって製造されている。支持管７と磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル２とを単一部材で一体成形すると好ましい。これの利点は、スペース要求の更なる低減および／または更に別の冷却層の組込みにある。その上に構造全体が強固になり、これが騒音を低減させる。

本発明は開示された実施例によって限定されず、特許請求の範囲によって規定されている本発明の枠内においての変更および等価な実施形態が可能である。

本発明の第１の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を示す横断面図 本発明の第１の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置の図１に示された部分の縦断面図 本発明の第２の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を示す横断面図 本発明の第３の実施例による磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置を示す横断面図 従来技術による公知の磁気共鳴断層撮影画像表示装置を示す概略図 磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置の対比例を示す横断面図。

符号の説明

１ 磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置
２ 磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル
３ 磁気共鳴断層撮影高周波コイル
４ ポケット
５ 陽電子放出断層撮影検出ユニット
６ 間隙
７ 支持管
８ 高周波シールド
９ 内側被膜もしくは支持管
１０ 冷却ダクト
１１ ケーブル
ｚ 縦軸

Claims (9)

1. 縦軸（ｚ）を規定する磁気共鳴断層撮影磁石と、
   半径方向に見て磁気共鳴断層撮影磁石の内側に配置されている磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル（２）と、
   半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル（２）の内側に配置されている高周波コイル（３）と、
   縦軸（ｚ）の周りに対をなして対向配置されている多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット（５）とを備えた磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置において、
   多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット（５）が半径方向に見て磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル（２）の内側に配置され、
   多数の陽電子放出断層撮影検出ユニット（５）が縦軸（ｚ）に沿って装置の中へ挿入可能でかつ装置から取り出し可能である
   ことを特徴とする磁気共鳴断層撮影画像と陽電子放出断層撮影画像との重ね表示装置。
2. 少なくとも１つの陽電子放出断層撮影検出ユニット（５）を収納するために縦軸（ｚ）方向にそれぞれ延びている多数のポケット（４）を有する支持管（７）が備えられていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. ２つの隣接するポケット（４）の間に、冷媒を受け入れるための冷却ダクト（１０）が設けられていることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. ポケット（４）が内側に金属膜を有することを特徴とする請求項２又は３記載の装置。
5. 支持管（７）と磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル（２）との間に間隙（６）が存在し、この間隙（６）内に冷却要素が配置されていることを特徴とする請求項２乃至４の１つに記載の装置。
6. 支持管（７）と磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル（２）との間に排気された間隙（６）が存在することを特徴とする請求項２乃至５の１つに記載の装置。
7. 支持管（７）が真空鋳造法またはダイカスト法またはこれらの両方法の組み合わせによって製造されていることを特徴とする請求項２乃至６の１つに記載の装置。
8. 支持管（７）と磁気共鳴断層撮影傾斜磁場コイル（２）とが一体成形されていることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 陽電子放出断層撮影検出ユニット（５）が、それぞれ、ルテチウムオキシオルト珪酸塩結晶アレイを前置されたアバランシェフォトダイオードアレイと電気的増幅器回路とを有することを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の装置。

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