專利名稱：用于同時(shí)進(jìn)行pet和mr成像的pet/mr掃描器的制作方法
用于同時(shí)進(jìn)行PET和MR成像的PET/MR掃描器
本發(fā)明涉及成像、診斷和相關(guān)領(lǐng)域。本發(fā)明具體應(yīng)用于同時(shí)進(jìn)行的磁共振(MR)成像和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)成像，并且具體據(jù)此進(jìn)行描述。然而，本發(fā)明在同時(shí)地、順序地、以時(shí)間交錯(cuò)的方式或通過對(duì)這些方式進(jìn)行組合而執(zhí)行的從共同的對(duì)象采集PET和MR數(shù)據(jù)，以及諸如成像、磁共振波譜等使用上述PET和MR數(shù)據(jù)采集的診斷過程方面具有更廣泛的應(yīng)用。
MR和PET成像是在一齊操作時(shí)有時(shí)能夠比單獨(dú)操作其中任一模態(tài)提供更多信息的成像模態(tài)。為了使組合的MR和PET成像的協(xié)同作用最大化，執(zhí)行同時(shí)進(jìn)行的MR和PET成像或者至少在相對(duì)短的時(shí)間間隔中(例如，對(duì)象相對(duì)于該短的時(shí)間間隔在共同的患者床上保持靜止) 一起執(zhí)行MR和PET成像是有用的。這種經(jīng)集成的數(shù)據(jù)采集將簡化由MR和PET采集的圖像的空間配準(zhǔn)和任選的時(shí)間配準(zhǔn)，并將降低MR和PET成像數(shù)據(jù)采集之間的患者或其他對(duì)象中的可操作的顯著改變發(fā)生的可能性。組合的PET/MR成像的其他優(yōu)勢(shì)包括使用MR以構(gòu)建用于PET成像的衰減圖的能力，以及將MR和PET —起用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
然而，組合的PET/MR掃描器(有時(shí)稱為混合PET/MR掃描器)的構(gòu)建迄今為止被MR采集子系統(tǒng)的磁場對(duì)PET采集子系統(tǒng)的光電倍增器管(PMT)探測(cè)器的有害影響所妨礙。通過電子的雪崩倍增操作PET探測(cè)器。在典型的PMT布置中，光電陰極被負(fù)偏置。撞擊光電陰極的光子生成一個(gè)或多個(gè)電子的初始猝發(fā)，這一個(gè)或多個(gè)電子穿過真空到達(dá)第一倍增極，在此，它們引起大量電子的生成，這些大量電子穿過真空到達(dá)第二倍增極，依此類推，直到雪崩倍增電子猝發(fā)到達(dá)陽極。對(duì)于PET應(yīng)用，PMT探測(cè)器通常被布置為觀察閃爍體，該閃爍體響應(yīng)于與由正電子-電子湮沒事件生成的511 keV伽馬光子的相互作用而生成光(即，紫外光子、可見光子和/或紅外光子)猝發(fā)。
9由于PMT操作是基于電子(其為帶電粒子)通過真空的行進(jìn)的，與電 子電荷和電子速度之積與磁場的叉積成比例的力被施加。該力可以例如表 示為諸如F-qvxB的形式，其中，q是電子電荷，v是電子速度矢量，B是 磁場矢量，而F是磁場B施加在以速度v行進(jìn)的電子上的力。如下適當(dāng)?shù)?解釋磁場對(duì)PMT操作的影響。在PMT中通過靜電場E實(shí)現(xiàn)電子倍增過程。 如果還存在靜磁場B，由F-q(E+vxB)給出作用在電子上的力，因此，當(dāng)|">0 時(shí)，電子不再沿著加速電場E的方向加速。結(jié)果，電子的加速由磁場B的 存在所干擾，從而倍增也由磁場B的存在所干擾。例如，在假設(shè)磁場與加 速電場正交的情況下，如果將電子的速度計(jì)算為時(shí)間的函數(shù)，在特定的時(shí) 間點(diǎn)，電子的速度可被看作是零，這對(duì)應(yīng)于加速度的重新開始。典型PMT 探測(cè)器的極端敏感性使得甚至地球磁場(通常大約3xl(T5 T到6xl0—5 T)也 足以降低PMT的操作。小的地球磁場可以由PMT探測(cè)器的適當(dāng)校準(zhǔn)進(jìn)行 補(bǔ)償。相反，根據(jù)主磁體的強(qiáng)度，典型MR掃描器生成0.2 T到7 T的靜(Bo) 磁場，同時(shí)正在開發(fā)較高場的MR掃描器。這一大得多的Bo磁場對(duì)PMT 操作的影響不能通過校準(zhǔn)充分補(bǔ)償。
用于克服這一問題的一個(gè)方法是使用與基于PMT的探測(cè)器相比對(duì)磁 場較不敏感的固態(tài)輻射探測(cè)器。例如，國際公布WO 2006/111869公開了采 用固態(tài)硅光電倍增器(SiPM)或雪崩光電二極管(APD)作為輻射探測(cè)器 的PET/MR掃描器。這一解決方案包括使用SiPM、 APD或其他非常規(guī)探 測(cè)器。
用于克服PMT/MR磁場相互作用的另一方法為將PMT探測(cè)器移出MR 采集系統(tǒng)，并且因此遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場。閃爍體仍然在MR采集系統(tǒng)中或者在MR 采集系統(tǒng)附近，并且通過使用光纖連接而與遠(yuǎn)程PMT探測(cè)器相耦合。這一 方法保留了常規(guī)的基于PMT的探測(cè)器，但是具有增加系統(tǒng)復(fù)雜性的缺陷。 飛行時(shí)間(TOF) PET成像的另外的缺陷在于光纖連接增加了顯著光損失 和渡越時(shí)間漲落，這反過來影響TOF計(jì)算的。波長相關(guān)的離散度進(jìn)一步使 這些TOF計(jì)算復(fù)雜化，并限制了使用光纖連接可實(shí)現(xiàn)的時(shí)間分辨率。
本發(fā)明提供了克服上述提到的問題以及其他問題的新的改進(jìn)的裝置和 方法。根據(jù)一個(gè)方面，公開了一種組合的磁共振(MR)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。磁共振掃描器包括被配置為至少在磁共振檢査區(qū)域中生成靜磁場的磁體。所述磁共振掃描器被配置為從所述磁共振檢查區(qū)域采集磁共振數(shù)據(jù)。輻射探測(cè)器被配置為探測(cè)由在正電子發(fā)射斷層攝影檢査區(qū)域中的正電子-電子湮沒事件生成的伽馬射線。輻射探測(cè)器包括具有被布置為與所述靜磁場基本平行或反平行的電子加速度方向的電子倍增器元件。
根據(jù)另一方面，公開了一種數(shù)據(jù)采集方法。使用如先前段落所述的組合的MR和PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的磁共振掃描器采集磁共振數(shù)據(jù)。使用如先前段落所述的組合的MR和PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輻射探測(cè)器采集PET數(shù)據(jù)。MR和PET采集操作同時(shí)執(zhí)行。
根據(jù)另一方面，公開了一種組合的磁共振(MR)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。開放式磁共振掃描器具有設(shè)置在磁共振檢查區(qū)域的相對(duì)的側(cè)上的第一和第二間隔開的磁極件(polepiece),并被配置為至少在磁共振檢査區(qū)域中生成靜磁場，所述靜磁場具有從第一磁極件指向第二磁極件的磁場方向。第一和第二輻射探測(cè)器陣列與第一和第二間隔開的磁極件設(shè)置在一起，并被配置為探測(cè)由在正電子發(fā)射斷層攝影檢查區(qū)域中的正電子-電子湮沒事件生成的伽馬射線，所述正電子發(fā)射斷層攝影檢查區(qū)域與所述磁共振檢查區(qū)域至少部分重疊。
根據(jù)另一方面，公開了一種數(shù)據(jù)采集方法。使用如先前段落所述的組合的MR和PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開放式磁共振掃描器采集磁共振數(shù)據(jù)。與磁共振數(shù)據(jù)的采集同時(shí)地，使用如先前段落所述的組合的MR和PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的第一和第二輻射探測(cè)器陣列采集PET數(shù)據(jù)。
根據(jù)另一方面，公開了一種數(shù)據(jù)采集放方法。至少在磁共振(MR)檢查區(qū)域內(nèi)生成靜磁場。從MR檢查區(qū)域采集MR數(shù)據(jù)。從與MR檢査區(qū)域至少部分重疊的正電子發(fā)射斷層攝影(PET)檢查區(qū)域采集PET數(shù)據(jù)。PET數(shù)據(jù)的采集包括通過電子倍增過程放大輻射探測(cè)事件信號(hào)，所述電子倍增過程被配置為使得電子倍增過程的加速電子的速度與靜磁場的叉積基本為零。
根據(jù)另一方面，公開了一種正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 一陣列的閃爍體圍繞檢査區(qū)域，并被配置為響應(yīng)于與伽馬射線的相互作用而生成閃爍事件。多個(gè)微通道光電倍增器與閃爍體光學(xué)耦合，以探測(cè)閃爍事件。處理器被配置為將從所探測(cè)的閃爍事件導(dǎo)出的投影數(shù)據(jù)或空間定位的投影數(shù)據(jù)重建為經(jīng)重建的正電子發(fā)射斷層攝影圖像。
根據(jù)另一方面，公開了一種組合的磁共振(MR)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其包括開放式磁共振掃描器，其包括第一和第二間隔開的磁極件，所述開放式磁共振掃描器被配置為采集對(duì)象的磁共振圖像；非連續(xù)的輻射探測(cè)器陣列，其不完全地環(huán)繞所述對(duì)象并被配置為探測(cè)源自所述對(duì)象的511 keV伽馬射線；以及電子裝置，其被配置為(i)使用非連續(xù)的輻射探測(cè)器陣列采集飛行時(shí)間定位的正電子發(fā)射斷層攝影投影數(shù)據(jù)，以及(ii)根據(jù)飛行時(shí)間定位的正電子發(fā)射斷層攝影投影數(shù)據(jù)重建所述對(duì)象的正電子發(fā)射斷層攝影圖像。
根據(jù)另一方面，公開了一種成像方法，其包括使用不完全地環(huán)繞對(duì)象的輻射探測(cè)器陣列采集來自所述對(duì)象的飛行時(shí)間定位的正電子發(fā)射斷層攝影投影數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所采集的飛行時(shí)間定位的正電子發(fā)射斷層攝影投影數(shù)據(jù)重建所述對(duì)象的圖像，其中，由于輻射探測(cè)器陣列不完全地環(huán)繞對(duì)象而丟失的信息被由飛行時(shí)間定位所提供的附加信息補(bǔ)償。
根據(jù)另一方面，公開了一種用于磁共振成像的射頻線圈，所述射頻線圈包括共振結(jié)構(gòu)，其具有與磁共振頻率一致的共振頻率；多個(gè)閃爍體，其與所述共振結(jié)構(gòu)固定在一起；以及光探測(cè)器，其被布置為探測(cè)源自所述閃爍體的閃爍事件。
一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于便于同時(shí)進(jìn)行PET和MR數(shù)據(jù)采集。
另一優(yōu)勢(shì)在于提供采用基于光電倍增器管(PMT)的輻射探測(cè)器的PET/MR掃描器。
另一優(yōu)勢(shì)在于提供開放式PET/MR掃描器。
另一優(yōu)勢(shì)在于便于將包括光電倍增器管的PET探測(cè)器整合到MR掃描器中。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀并理解下述詳細(xì)描述的基礎(chǔ)上將會(huì)意識(shí)到本發(fā)明的更多優(yōu)勢(shì)。

圖1示意性地示出了包括開放式磁共振(MR)掃描器部分的組合的MR和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
圖2示意性地示出了與圖1的混合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)耦合的說明性圖像處理和顯示部件；
圖3示意性地示出了圖1的系統(tǒng)的PET數(shù)據(jù)采集部分的下平面輻射探測(cè)器陣列的部分；
圖4示意性地示出了圖4的下平面輻射探測(cè)器陣列的電子倍增器元件的實(shí)施例，其中，所述電子倍增器元件包括微通道板光電倍增器；
圖5示意性地示出了采用塊讀出配置的平面輻射探測(cè)器陣列的側(cè)視
圖6和圖7示出了圖1的系統(tǒng)的PET數(shù)據(jù)采集部分的下平面輻射探測(cè)器陣列的替代實(shí)施例的部分，其中，閃爍體整體地(圖6)或部分地(圖7)與射頻線圈空間相整合；
圖8和圖9分別示意性地示出了包括閉合膛型(bore-type) MR掃描器部分的組合的磁共振(MR)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的透視圖和端截面圖10示意性地示出了從膛向外看的圖8和圖9的系統(tǒng)的PET數(shù)據(jù)采集部分的輻射探測(cè)器陣列的部分。
參照?qǐng)D1，作為說明性示例陳述了組合的或混合的磁共振(MR)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8。磁共振掃描器包括開放式磁體10，開放式磁體lO包括多個(gè)導(dǎo)體線圈繞組ll (在圖1中由具有交叉線的框示意性地示出)，導(dǎo)體線圈繞組ll由電流供能以至少在磁共振檢査區(qū)域12中生成靜磁場Bo。磁共振檢查區(qū)域12由虛邊界線指示，并且在所示出的實(shí)施例中為圓形；然而，所述磁共振檢查區(qū)域通常可以為圓形、橢圓形或其他形狀。導(dǎo)體線圈繞組11可以為超導(dǎo)繞組或電阻性繞組；在前一種情況中，所述繞組通常設(shè)置在低溫容器或其他冷卻系統(tǒng)(未示出)中。所示出的磁體10是具有第一和第二極件的開放式磁體，所述第一和第二極件諸如由包括磁共振檢查區(qū)域12的間隙分隔開的上極件14和下極件15。所示出的開放式磁體10是產(chǎn)生具有垂直(例如，上或下)磁場方向的靜磁場B()的垂直磁體。所示出的靜磁場B。的方向?yàn)閺捻數(shù)降?，從而，上極件14是北極，而下極件15是南極。相反的極性也是適當(dāng)?shù)?。在其他?shí)施例中，開放式磁體可以以另外的方式進(jìn)行定向以產(chǎn)生水平的或其他方向的靜磁場。在圖1所示出的實(shí)施例中，至少上極件14，以及通常還有下極件15由垂直框架件16、 17支撐并間隔開?？蚣芗?6、 17為說明性示例；其他機(jī)械支撐布置也是可能的。
磁共振掃描器還包括磁場梯度組件，其在圖1的說明性實(shí)施例中包括上和下梯度線圈繞組20、 21，上和下梯度線圈繞組20、 21響應(yīng)于對(duì)選定的梯度線圈繞組的選擇性供能而協(xié)作地在靜磁場B()上疊加磁場梯度。任選地，磁場梯度線圈、磁體或這兩者可以包括未示出的用于形成、穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)調(diào)整磁場的其他特征，諸如無源鐵磁片、有源勻場線圈等。磁共振掃描器還包括射頻激發(fā)和接收系統(tǒng)，諸如具有上和下大體平面部分24、 25并具有包括上和下屏或屏蔽部分26、 27 (由虛線示意性地指示)的射頻屏或屏蔽的所示出的內(nèi)置射頻線圈(示意性地指示)。射頻系統(tǒng)包括至少一個(gè)可以在適當(dāng)?shù)纳漕l處被供能以激發(fā)設(shè)置在磁共振檢査區(qū)域12中的對(duì)象中的磁共振的部件(諸如所示出的射頻線圈24、 25)，并且通常包括至少一個(gè)可以用作射頻接收器以接收或探測(cè)源自磁共振檢査區(qū)域12的磁共振的部件(諸如所示出的射頻線圈的24、 25)。在一些實(shí)施例中，不同的線圈被用于激發(fā)和接收操作。例如，內(nèi)置線圈24、 25可以被用于激發(fā)磁共振，而不同的本地線圈(未示出)可以被定位在磁共振檢查區(qū)域12中的對(duì)象之上或靠近該對(duì)象以探測(cè)磁共振?？梢灶A(yù)期，相同的磁共振掃描器可以通過使用內(nèi)置線圈、本地線圈或這兩者的不同組合而以不同的方式進(jìn)行配置。
繼續(xù)參照?qǐng)D1并簡要參照?qǐng)D2，在磁共振成像會(huì)話示例中，射頻激發(fā)系統(tǒng)24、 25用于激發(fā)對(duì)象中的磁共振，而由梯度系統(tǒng)20、 21在磁共振激發(fā)之前、期間或之后施加的磁場梯度對(duì)所激發(fā)的磁共振進(jìn)行空間定位或者通過頻率編碼、相位編碼等方式對(duì)所激發(fā)的磁共振進(jìn)行編碼。使用射頻接收系統(tǒng)24、 25 (在這一示例中，同一線圈24、 25用于激發(fā)和接收，而通常則使用不同的線圈)接收所激發(fā)的并且空間編碼的磁共振，并將所接收的磁共振樣本存儲(chǔ)在磁共振采樣存儲(chǔ)器30中。磁共振重建處理器32應(yīng)用適當(dāng)?shù)闹亟ㄋ惴ㄒ灾亟ù殴舱駱颖荆瑥亩纬芍亟▓D像，其被存儲(chǔ)在磁共振
14圖像存儲(chǔ)器34中。重建處理器32應(yīng)用與在生成磁共振數(shù)據(jù)中使用的所選擇的空間編碼相適合的重建算法。例如，傅里葉變換重建算法對(duì)于重建笛卡爾編碼的磁共振數(shù)據(jù)可能是適當(dāng)?shù)摹?br> 繼續(xù)參照?qǐng)D1和圖2，組合的或混合的MR和PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8還包括用于執(zhí)行PET數(shù)據(jù)采集的輻射探測(cè)器。在圖l的說明性實(shí)施例中，輻射探測(cè)器包括第一和第二大體平面輻射探測(cè)器陣列40、 41。如將要描述的，所示出的大體平面探測(cè)器陣列40、 41中的每個(gè)包括閃爍體層56和基于電子倍增器的光子探測(cè)器層60;然而，可以預(yù)期其他探測(cè)器配置以用作陣列40、 41。第一大體平面輻射探測(cè)器陣列40被布置在第一磁極件14和射頻線圈的第一部分24之間。輻射探測(cè)器的第二大體平面陣列41被布置在第二磁極件15和射頻線圈的第二部分25之間。大體平面輻射探測(cè)器陣列40、41中的每個(gè)被配置為探測(cè)由正電子-電子湮沒事件發(fā)射出的511 keV的伽馬射線。如為本領(lǐng)域所已知的，當(dāng)電子和正電子相遇時(shí)，它們發(fā)生湮沒，從而發(fā)射出根據(jù)動(dòng)量守恒原理指向相反方向的兩個(gè)511 keV的伽馬射線。(同樣根據(jù)動(dòng)量守恒原理，由于電子和正電子在湮沒前所攜帶的沖量，可能會(huì)存在與精確反向的輕微偏差)。在PET數(shù)據(jù)采集中，假定兩個(gè)基本同時(shí)的511 keV伽馬射線探測(cè)事件來自于同一正電子-電子湮沒事件，該正電子-電子湮沒事件因此被定位在沿著連接兩個(gè)基本同時(shí)的511 keV伽馬射線探測(cè)事件的"響應(yīng)線"的某處。這一響應(yīng)線有時(shí)也被稱為投影，而所收集到的PET數(shù)據(jù)被稱為投影數(shù)據(jù)。
在常規(guī)PET中，將基本同時(shí)的511 keV伽馬射線探測(cè)事件定義為在選定的短時(shí)間窗內(nèi)發(fā)生的兩個(gè)511 keV伽馬射線探測(cè)事件，諸如彼此在一納秒內(nèi)。由于相對(duì)于探測(cè)器元件可變的湮沒位置，出現(xiàn)基本同時(shí)的伽馬光子探測(cè)事件之間的小的(例如，亞納秒)時(shí)間差。被稱為飛行時(shí)間PET或TOP-PET的相關(guān)技術(shù)利用這一小的時(shí)間差進(jìn)一步沿響應(yīng)線定位正電子-電子湮沒事件。通常，湮沒事件沿著投影在更靠近先發(fā)生的伽馬射線探測(cè)事件的點(diǎn)處發(fā)生。如果兩個(gè)伽馬探測(cè)事件在探測(cè)器的時(shí)間分辨率內(nèi)同時(shí)發(fā)生，則湮沒事件在投影的中點(diǎn)發(fā)生?？蓪?shí)現(xiàn)的沿著投影的TOF空間定位取決于輻射探測(cè)器的時(shí)間分辨率、抖動(dòng)和其他時(shí)間特性。沿其進(jìn)行TOF空間定位的投影在這里被稱為空間定位投影。繼續(xù)參照?qǐng)D1和圖2，混合系統(tǒng)8的輻射探測(cè)器陣列40、 41被用于采集PET或TOF-PET數(shù)據(jù)(即，投影數(shù)據(jù)或空間定位的投影數(shù)據(jù))。伽馬射線探測(cè)事件由執(zhí)行探測(cè)事件的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換(TDC)和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)的PET數(shù)字化單元42，以及執(zhí)行聚類、能量估計(jì)、時(shí)間戳和定位的單處理(singles processing)單元43處理。單處理單元43任選地濾除掉以期望的511 keV伽馬射線能量為中心的選擇能量窗之外的探測(cè)。在一些實(shí)施例中，輻射探測(cè)器被像素化，從而使得定義出投影的伽馬射線探測(cè)事件的空間定位對(duì)應(yīng)于輻射探測(cè)器陣列40、 41的輻射探測(cè)器的像素尺寸(即，物理尺寸)。在其他實(shí)施例中，通過諸如Anger邏輯等的塊讀出算法而應(yīng)用
聚類以提供定義出投影的伽馬射線探測(cè)事件的進(jìn)一步空間定位細(xì)化。符合探測(cè)處理器44采用時(shí)間窗以識(shí)別基本同時(shí)發(fā)生并因此可能對(duì)應(yīng)于共同的正
電子-電子湮沒事件并且因此定義出投影或響應(yīng)線的伽馬射線探測(cè)事件。
對(duì)于TOF處理，單處理43和符合探測(cè)處理44可以調(diào)換或交錯(cuò)，從而可以使用所識(shí)別的基本同時(shí)的或符合的探測(cè)事件之間的時(shí)間差來沿著投影或響應(yīng)線空間定位正電子-電子湮沒事件。定位任選地采取高斯或其他統(tǒng)計(jì)學(xué)定位的形式。在一種方法中，經(jīng)聚類的事件被輸入三維位置估計(jì)算法(例如，使用查找表實(shí)現(xiàn))以給出對(duì)應(yīng)的塊探測(cè)器的局部空間坐標(biāo)。集中式符合處理識(shí)別響應(yīng)線。事件信息任選地與符合輻射探測(cè)事件相關(guān)以提供細(xì)化的定位，并任選地使用康普頓散射錐知識(shí)與用于事件合成和隨機(jī)簡化的相鄰塊相關(guān)。
所得到的PET或TOF-PET數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在PET數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器45中。PET重建處理器47使用適當(dāng)?shù)闹亟ㄋ惴▽?duì)投影或經(jīng)定位的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以生成重建圖像，其被存儲(chǔ)在PET圖像存儲(chǔ)器48中。例如，可以采用濾波反投影算法或迭代重建算法。圖1的系統(tǒng)包括開放式磁共振掃描器和用于PET的不完全地環(huán)繞對(duì)象的非連續(xù)的輻射探測(cè)器陣列40、 41。不完全的環(huán)繞可以導(dǎo)致由于"丟失的"投影或響應(yīng)線的成像偽影。例如，在圖1的系統(tǒng)中，未收集到完美的水平投影，從而難以獲得通常由這種水平投影提供的關(guān)于垂直位置的信息。有利地，如果采集飛行時(shí)間PET數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行重建，那么，飛行時(shí)間定位提供了補(bǔ)償由不完全環(huán)繞丟失的信息的附加信息。作為定性的示例，上述關(guān)于垂直位置的丟失信息可以由TOF定位的垂
16直投影補(bǔ)償，這是由于沿著垂直投影的電子-正電子湮沒事件的時(shí)間定位提 供了關(guān)于其垂直位置的信息。MR和PET采集是任選地同時(shí)執(zhí)行的。如將要討論的，通過配置混合 采集系統(tǒng)8以減少或消除PET采集子系統(tǒng)的輻射探測(cè)器陣列40、 41和由 磁共振采集子系統(tǒng)的磁體10生成的靜磁場B。之間的有害相互作用而能夠 實(shí)現(xiàn)這一同時(shí)采集。作為替代或另外地，MR和PET采集可以順序地(例 如，先進(jìn)行MR，繼之以PET，或者以相反順序)完成或者交錯(cuò)進(jìn)行(例 如，采集MR圖像、PET圖像，然后使用電動(dòng)床或其他支架將患者平移到 下一成像位置，并重復(fù)MR和PET采集)。圖像配準(zhǔn)處理器50將所重建的 MR和PET圖像任選地在空間上配準(zhǔn)并任選地在時(shí)間上配準(zhǔn)，并且將所配 準(zhǔn)的圖像在圖像顯示設(shè)備52上適當(dāng)?shù)仫@示，或者進(jìn)行存儲(chǔ)，或者使用適當(dāng) 的二維或三維繪制軟件進(jìn)行繪制，或者以其他方式進(jìn)行處理。參照?qǐng)D1并進(jìn)一步參照?qǐng)D3，描述了 PET采集子系統(tǒng)的輻射探測(cè)器陣 列40、 41的實(shí)施例。圖3描述了下(或第二)輻射探測(cè)器陣列41的一小 部分。第一和第二大體平面輻射探測(cè)器陣列40、 41在所示出的實(shí)施例中是 對(duì)稱的，并且每個(gè)都包含平面陣列的閃爍體56和平面陣列的電子倍增器元 件60。對(duì)于飛行時(shí)間PET數(shù)據(jù)采集，閃爍體56適當(dāng)?shù)貫長aBr3、 LYSO、 LGSO、 CeBr3、 Lul、 LSO等晶體。閃爍體56有利地被選擇為對(duì)磁共振采 集相對(duì)透明，并且應(yīng)該提供快速閃爍衰變時(shí)間以進(jìn)行飛行時(shí)間測(cè)量。也可 以使用其他閃爍體材料。電子倍增器元件60任選地與閃爍體56相耦合并 且響應(yīng)于光學(xué)耦合的閃爍體中的光猝發(fā)通過電子倍增過程產(chǎn)生經(jīng)放大的電 信號(hào)。盡管未示出，在一些實(shí)施例中，平面光導(dǎo)被設(shè)置在閃爍體56和電子 倍增器60之間。盡管在閃爍體的頂部示出了屏蔽27，應(yīng)該意識(shí)到，可以將 其設(shè)置在底端或者設(shè)置在頂部和底部之間。繼續(xù)參照?qǐng)D3并進(jìn)一步參照?qǐng)D4，在所示出的實(shí)施例中，電子倍增器 元件60包括微通道板光電倍增器。商業(yè)上可用的微通道板光電倍增器有時(shí) 被稱為"微通道板光電倍增器管"或"MCP-PMT"。如圖4中所最佳示出 的，這些設(shè)備有具有微通道板62，其材料具有高光電和第二電子發(fā)射特性。 在微通道板62中形成多個(gè)平行的微通道64。微通道64為孔、管或其他平 行的細(xì)開口。電極66、 67生成跨微通道64的長度的電偏置。由于電極66、67上的電偏置，例如由響應(yīng)于光電陰極(未示出)上的光子撞擊的光電效應(yīng)在微通道的開口端附近生成的電子被驅(qū)動(dòng)為沿微通道64向下運(yùn)動(dòng)。在其行進(jìn)通過微通道64的過程中，電子偶爾會(huì)與微通道64的側(cè)面碰撞。由這種碰撞產(chǎn)生次級(jí)電子發(fā)射，從而提供電子倍增。在微通道的底部，經(jīng)倍增的電子形成經(jīng)放大的電子信號(hào)，其被陽極(未示出)收集。通常，電子倍增器元件60與適當(dāng)?shù)墓怆婈帢O和陽極一起被容納于真空密閉外殼中。在一些實(shí)施例中，電子倍增器60的材料可以提供用于光電效應(yīng)的材料以生成初始電子。在一些實(shí)施例中，微通道可以被傾斜、呈之字形(如圖4所示)、彎曲或具有其他構(gòu)型，以增強(qiáng)電子與微通道墻壁碰撞的頻率。也可以預(yù)期使用其他偏離布置，而非所示出的布置。
微通道板光電倍增器通常被用于攝影、夜視鏡或其他應(yīng)用，其中，微通道的天然二維構(gòu)型易于提供具有內(nèi)置放大的可尋址二維光學(xué)探測(cè)器陣列。輻射探測(cè)器陣列40、 41利用微通道板布置的不同優(yōu)勢(shì)。微通道板光電倍增器60的微通道板62被布置為使得微通道平行于靜磁場B。。在這一配置中，微通道64被布置為有效地直接觀察閃爍體56，并且另外地，沿著微通道64的軸的電子加速度ae方向被布置為與靜磁場Bo平行或者反平行。使用這一幾何結(jié)構(gòu)，微通道62中的電子倍增過程的加速電子的速度與靜磁場Bo的叉積基本為零。結(jié)果，靜磁場Bo對(duì)微通道板光電倍增器60的影響被基本上降低或消除，盡管微通道板光電倍增器60被設(shè)置在強(qiáng)靜磁場Bo內(nèi)。
參照?qǐng)D5，在一些實(shí)施例中，使用塊讀出配置，其中，每個(gè)閃爍體56是由微通道板光電倍增器或SiPM陣列觀察的塊。在圖5中，使用微通道板光電倍增器60,其中示意性地指示微通道64。通過應(yīng)用作為單處理43的一部分的適當(dāng)?shù)膲K讀出算法，可實(shí)現(xiàn)充分的空間分辨率。例如，利用雪崩光電二極管(APD)，已顯示出通過使用塊讀出處理可以在20x10x10 mm3的LSO閃爍體塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)約2 mm的空間分辨率。參見Maas等人的"Experimental Characterization of Monolithic-Crystal Small Animal PETDetectors Read Out by APD Arrays" ， IEEE Trans. Nucl. Sci. vol. 53 no. 3第1071-1077頁(2006)，在此以整體引用的方式將其并入本文。在圖5的說明性布置中，第一印刷電路板68支撐諸如微處理器、專用集成電路(ASIC)、存儲(chǔ)器芯片等的電子裝置，其包含圖1的事件處理器42、 43或其一些部分。 例如，在一些實(shí)施例中，第一印刷電路板68的電子裝置包含TDC/ADC單 元42，而遠(yuǎn)程執(zhí)行單處理43以及符合探測(cè)44。在圖5所示出的布置中， 第二印刷電路板69定義出支撐適當(dāng)電子裝置和印刷電路的讀出背板，以讀 出由第一印刷電路板68的電子裝置生成的信號(hào)或?qū)⑺鲂盘?hào)路由離板。參照?qǐng)D1和圖3，上和下光電探測(cè)器陣列40、 41被布置為通過射頻線 圈的相應(yīng)的上和下大體平面部分24、 25觀察正電子發(fā)射斷層攝影(PET) 檢查區(qū)域70。 PET檢查區(qū)域70由虛邊界線指示，并且在所示出的實(shí)施例 中為圓形；然而，PET檢查區(qū)域通?？梢詾閳A形、橢圓形或其他形狀。在 圖3的說明性實(shí)施例中，射頻線圈包括印刷電路板72，其具有在前表面上 形成的諸如所示出的印刷導(dǎo)體部分74的印刷導(dǎo)體。射頻屏蔽或屏27可以 為無支撐的金屬絲網(wǎng)或者印刷或以其他方式設(shè)置在印刷電路板72或其他基 底上的導(dǎo)體網(wǎng)，諸如此類。射頻線圈的上平面部分24適當(dāng)?shù)鼐哂邢嗤呐?置。在所示出的布置中，射頻線圈24、 25應(yīng)該對(duì)511keV伽馬射線基本透 明，從而射頻線圈24、 25不阻礙光電探測(cè)器陣列40、 41對(duì)PET檢查區(qū)70 的觀察。在所示出的實(shí)施例中，PET檢查區(qū)域70略小于MR檢查區(qū)域12。 在其他實(shí)施例中，MR檢査區(qū)域可以為較小的區(qū)域，或者M(jìn)R檢查區(qū)域的 形心與PET檢查區(qū)域的形心可以彼此相對(duì)偏移，諸如此類。如果MR和PET 檢查區(qū)域至少有一些重疊，則有可能在不在MR和PET采集之間移動(dòng)對(duì)象 的情況下采集對(duì)象的同一部分的MR和PET成像數(shù)據(jù)。當(dāng)然，可以預(yù)期從 對(duì)象的同一區(qū)域同時(shí)或以交錯(cuò)的方式采集PET和MR成像數(shù)據(jù)。參照?qǐng)D1，光電探測(cè)器陣列40、 41還包括相應(yīng)的適當(dāng)?shù)碾娐?0、 81 以讀出電子倍增器元件60。例如，電路80、 81可以包括PET數(shù)字化處理 42，并且任選地包括單處理43以將指示伽馬射線探測(cè)事件的經(jīng)放大的信號(hào) 的能量數(shù)字化。通過使用局部安裝的相鄰邏輯或模擬電路可以對(duì)事件信息 進(jìn)行自觸發(fā)或共同觸發(fā)。收集這一數(shù)據(jù)的處理單元任選地執(zhí)行偏移、增益、 時(shí)間游動(dòng)或其他校正，以及任選的分類和任選的事件聚類。在所示出的開 放式MR掃描器配置中，磁體10中的通過(passthrough)提供了用于輸送 電能、任選的探測(cè)器冷卻、信號(hào)傳輸?shù)鹊碾娐?2、 83。在一些實(shí)施例中， 電路80、 81中的一些可以定位于遠(yuǎn)離電子倍增器元件60。圖1和圖3所示的配置的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于緊致性——平面光電探測(cè)器陣列40、 41未占據(jù)北磁極14和南磁極15之間的間隙中的太多空間。
參照?qǐng)D6，示出了經(jīng)修改的實(shí)施例，其中，平面光電探測(cè)器陣列40、41占據(jù)北磁極14和南磁極15之間的間隙中的更少空間。在這一實(shí)施例中，閃爍體56被整合到經(jīng)修改的射頻線圈25'中。例如，閃爍體56可以被合并到支撐射頻線圈的導(dǎo)體74的印刷電路板72中。在一些實(shí)施例中，閃爍體56被形成為像素，設(shè)計(jì)所述像素的尺寸以使其與任選地形成射頻屏蔽或屏27的導(dǎo)電網(wǎng)的間隙相對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，金屬絲網(wǎng)合并有諧振電路，所述諧振電路為由梯度線圈21產(chǎn)生的梯度場提供高阻抗，并為由射頻線圈生成的射頻場提供低阻抗。對(duì)于大于或大約為1.5特斯拉的靜磁場BQ，形成射頻屏蔽或屏的導(dǎo)電網(wǎng)的金屬絲的直徑可以為小于0.1毫米。如果平面光導(dǎo)(未示出)被插入到閃爍體56和電子倍增器元件60之間，則可以將光導(dǎo)用作用于支撐金屬絲網(wǎng)的基底，并且，金屬絲網(wǎng)可以限定用于定位閃爍體56的塊的對(duì)準(zhǔn)特征。
參照?qǐng)D7，示出了中間實(shí)施例，其中，平面光電探測(cè)器陣列40、 41占據(jù)北磁極14和南磁極15之間的間隙中的中間量的空間。在這一實(shí)施例中，閃爍體56被部分地整合到經(jīng)修改的射頻線圈25"中。例如，閃爍體56可以突出以進(jìn)入支撐射頻線圈的導(dǎo)體74的印刷電路板72的凹進(jìn)處。
參照?qǐng)D8和圖9，示出了混合的或組合的磁共振(MR)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)108。磁共振掃描器包括閉合膛型掃描器外殼109，所述外殼包含具有多個(gè)導(dǎo)體線圈繞組的螺線管型磁體IIO，所述導(dǎo)體線圈繞組被布置為生成在由外殼限定的大體圓柱形膛開口 112內(nèi)且與其軸平行的靜磁場Bo。磁體可以為超導(dǎo)磁體或電阻性磁體；在前一種情況中，所述磁體通常設(shè)置在膛型掃描器外殼110內(nèi)的低溫容器或其他冷卻系統(tǒng)中。掃描器外殼IIO還包含磁場梯度組件120，諸如響應(yīng)于對(duì)選定的梯度線圈繞組的選擇性供能而協(xié)作地在靜磁場Bo上疊加磁場梯度的磁場梯度線圈。任選地，磁場梯度線圈、磁體或這兩者可以包括未示出的用于形成、穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)調(diào)整磁場的其他特征，諸如無源鐵磁片、有源勻場線圈等。
磁共振掃描器還包括射頻激發(fā)和接收系統(tǒng)，諸如所示出的具有橫檔(rung)或桿124和射頻屏或屏蔽126的內(nèi)置鳥籠型或橫電磁(TEM)型
20"整體"射頻線圈。在鳥籠型線圈中，橫檔124由端環(huán)125 (在圖8中作為示例描述了一個(gè)端環(huán)125;在圖9中未示出端環(huán))連接以生成并任選地探測(cè)膛開口 112的實(shí)質(zhì)區(qū)域的磁共振。在TEM型整體線圈中，省略末端環(huán)125，并且桿124在其末端連接到射頻屏蔽或屏126以生成或者任選地探測(cè)膛開口 112的實(shí)質(zhì)區(qū)域的磁共振。在鳥籠型線圈或者TEM型線圈中，射頻屏蔽或屏126通常為薄的圓柱形導(dǎo)電網(wǎng)或諧振屏。在其他實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)本地射頻線圈(未示出)被單獨(dú)使用或者與整體線圈124、 126—起使用以進(jìn)行磁共振激發(fā)和/或探測(cè)。
繼續(xù)參照?qǐng)D8和9，組合的或混合的MR和PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)108還包括用于執(zhí)行PET數(shù)據(jù)采集的輻射探測(cè)器140。在圖8和圖9的說明性示例中，這些輻射探測(cè)器140被布置為以MR磁體的等中心為中心的短軸圓柱形陣列。在圖8中，為說明的目的，輻射探測(cè)器140以幻影的形式示出，但是，應(yīng)該理解，輻射探測(cè)器140通常被掃描器外殼109阻礙而看不到。輻射探測(cè)器140的圓柱形陣列圍繞MR掃描器的膛開口 112并且與MR掃描器的膛開口 112同軸。如圖9所示，在示出的實(shí)施例中，輻射探測(cè)器140的半徑(i)小于梯度組件120的半徑且(ii)大于射頻屏或屏蔽126的半徑。也就是說，將輻射探測(cè)器140放置在梯度組件120和射頻屏或屏蔽126之間。作為替代，輻射探測(cè)器140可以被布置在屏蔽126之內(nèi)(即，其半徑小于屏126的半徑)且在橫檔或桿124之外(即，其半徑大于橫檔或桿124的半徑)。在其他實(shí)施例中，輻射探測(cè)器140被設(shè)置在屏蔽126內(nèi)并在梯級(jí)或棒124內(nèi)。在其他實(shí)施例中，輻射探測(cè)器140被布置為其半徑與橫檔或桿126大約相同，例如，在各橫檔或桿之間。不管如何進(jìn)行布置，輻射探測(cè)器140應(yīng)該具有相應(yīng)于511 keV伽馬射線的對(duì)膛開口 112內(nèi)的檢查區(qū)域的基本不受阻礙的的觀察；干涉部件應(yīng)該或者很窄(例如，橫檔或桿124)，或者對(duì)511keV伽馬射線基本透明(例如，射頻屏或屏蔽126)。
繼續(xù)參照?qǐng)D8和圖9，并進(jìn)一步參照?qǐng)D10，描述了 PET采集子系統(tǒng)的輻射探測(cè)器140的實(shí)施例。圖IO描述了包括十個(gè)閃爍體塊156和對(duì)應(yīng)的電子倍增器元件160的輻射探測(cè)器陣列140的一小部分。所示出的電子倍增器元件160包括微通道板光電倍增器，諸如有時(shí)被稱為"微通道板光電倍增器管"或"MCP-PMT"的商業(yè)上可用的微通道板光電倍增器。電子倍增
21器元件160適當(dāng)?shù)仡愃朴趫D4所描述的電子倍增器60，并包括微通道164。 如采集系統(tǒng)8的情況，采集系統(tǒng)108的微通道板光電倍增器優(yōu)選地布置為 其電子加速度ae方向與靜磁場Bo平行或反平行。就圖IO所示出的輻射探 測(cè)器140的配置而言，對(duì)于頂層，電子加速度ae方向與靜磁場Bo的方向反 平行，而對(duì)于底層，電子加速度ae方向與靜磁場Bo的方向平行。在圖10 中，示意性地示出了微通道164并將其布置為平行于靜磁場，從而使得由 微通道板光電倍增器160的電極的沿著微通道164的長度的偏置生成的電 場產(chǎn)生定向?yàn)榕c靜磁場Bo平行或反平行的電子加速度ae。所得到的幾何布 置具有布置在其相應(yīng)閃爍體156側(cè)面的微通道板光電倍增器160。這一并列 布置得到閃爍體156之間的間隙以容納這些微通道板光電倍增器160和相 關(guān)的電子裝置或電路。為了對(duì)這些間隙進(jìn)行尋址，圖10所示出的輻射探測(cè) 器140被布置為雙層，其中，第二層中的閃爍體156偏離于第一層的那些 閃爍體以填充所述間隙。如果微通道板光電倍增器160對(duì)511 keV伽馬射 線基本透明，則這一方法是適當(dāng)?shù)?。更通常地，閃爍體156和微通道板光 電倍增器160任選地在一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器層中交錯(cuò)，其中，每個(gè)探測(cè)器層 具有定向?yàn)闄M斷靜磁場Bo的方向的表面法線。對(duì)于圓柱形磁體， 一個(gè)或多 個(gè)交錯(cuò)的探測(cè)器層的每個(gè)限定布置為與大體圓柱形的磁體110同軸的大體 圓柱形的殼。如果微通道板光電倍增器不充分透明，則可以使用單一層， 盡管這樣會(huì)導(dǎo)致一些分辨率損失。在所示出的實(shí)施例中，每個(gè)閃爍體156都是被8x8陣列的微通道板光 電倍增器160從側(cè)面觀察的塊，并且使用Anger邏輯或其他適當(dāng)?shù)膲K讀出 算法以基于由8x8陣列的微通道板光電倍增器160的元件接收的相關(guān)信號(hào) 而增強(qiáng)空間分辨率。在其他實(shí)施例中，可以使用像素化閃爍體，或者可以 使用具有其他尺寸的觀察微通道板光電倍增器陣列的塊閃爍體。用于讀出 電子倍增器元件160的適當(dāng)?shù)碾娐?80被整合到輻射探測(cè)器140中作為專 用集成電路(ASIC)或微處理器部件。例如，電路180可以包括用于將指 示伽馬射線探測(cè)事件的經(jīng)放大的信號(hào)的能量數(shù)字化的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC)、用于生成用于伽馬射線探測(cè)事件的數(shù)字時(shí)間戳的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換 (TDC)等。通過使用局部安裝的相鄰邏輯或模擬電路可以對(duì)事件信息進(jìn) 行自觸發(fā)或共同觸發(fā)。收集這一數(shù)據(jù)的處理單元任選地執(zhí)行偏移、增益、時(shí)間游動(dòng)或其他校正，以及任選的分類和任選的事件聚類。任選地，電路
180包括PET事件處理42、 43的部分或全部。
如采集系統(tǒng)8那樣，如果MR和PET檢查區(qū)域至少部分重疊，則采集系統(tǒng)108被任選地配置為用于同時(shí)進(jìn)行MR和PET成像。另外地或作為替代，MR和PET成像可以相繼執(zhí)行或者可以交錯(cuò)進(jìn)行，例如基于分層。
所示出的實(shí)施例采用電子倍增器元件56、 156，所述電子倍增器元件有利地被布置為使得電子加速度ae方向與由磁共振掃描器生成的靜磁場Bo的磁場方向基本平行或反平行。在其他可預(yù)期的實(shí)施例中，用對(duì)磁場相對(duì)不敏感的探測(cè)器代替電子倍增器元件。這種探測(cè)器可以包括，例如，雪崩光電二極管(APD)或固態(tài)硅光電倍增管(SiPM)。在國際公布WO2006/111869和國際公布WO 2006/111883中描述了一些適當(dāng)?shù)腟iPM探測(cè)器。任選地，輻射探測(cè)器40、 41、 140 (或其選定的單元或部分)被不透射頻且不透光的屏蔽(未示出)所圍繞，以保護(hù)探測(cè)器和電子裝置。還任選地包括鎳鐵合金(Mu-metal)屏蔽(未示出)。所示出的開放式和膛型磁共振掃描器為說明性實(shí)施例，也可以預(yù)期其他類型的MR掃描器。
2權(quán)利要求
1、一種組合的磁共振(MR)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括磁共振掃描器，其包括配置為至少在磁共振檢查區(qū)域(12)中生成靜磁場(B0)的磁體(10、110)，所述磁共振掃描器被配置為從所述磁共振檢查區(qū)域采集磁共振數(shù)據(jù)；以及輻射探測(cè)器(40、41、140)，其被配置為探測(cè)由在正電子發(fā)射斷層攝影檢查區(qū)域(70)中的正電子-電子湮沒事件生成的伽馬射線，所述輻射探測(cè)器包括具有布置為與所述靜磁場(B0)基本平行或反平行的電子加速度(ae)方向的電子倍增器元件(60、160)。
2、 如權(quán)利要求1所述的采集系統(tǒng)，其中，所述正電子發(fā)射斷層攝影檢 查區(qū)域(70)與所述磁共振檢查區(qū)域(12)至少部分重疊。
3、 如權(quán)利要求2所述的采集系統(tǒng)，其中，所述輻射探測(cè)器(40、 41、 140)包括被布置為觀察所述正電子發(fā)射斷層攝影檢査區(qū)域(70)的第一和第二 平行平面輻射探測(cè)器陣列(40、 41)，所述第一和第二平行平面陣列被布置 為與所述靜磁場(B。)正交。
4、 如權(quán)利要求3所述的采集系統(tǒng)，其中，每個(gè)平面輻射探測(cè)器陣列(40、 41)包括平面陣列的微通道板光電倍增器(60)，所述微通道板光電倍增器的電 子透射微通道(64)被布置為平行于所述靜磁場(B。)；以及平面陣列的閃爍體(56)，其被布置為平行于所述平面陣列的微通道板 光電倍增器，并被設(shè)置在所述平面陣列的微通道板光電倍增器和所述正電 子發(fā)射斷層攝影檢查區(qū)域(70)之間。
5、 如權(quán)利要求2所述的采集系統(tǒng)，其中，所述磁共振掃描器還包括射頻線圈(24、 25、 26、 27)，其包括射頻屏或屏蔽(26、 27)，所述 射頻線圈具有布置為與相應(yīng)的所述第一和第二平行平面輻射探測(cè)器陣列 (40、 41)平行的第一和第二平面部分(24、 25)。
6、 如權(quán)利要求1所述的采集系統(tǒng)，其中，所述磁共振掃描器包括生成 所述靜磁場(Bc)的大體圓柱形的磁體(110)，其中，所述靜磁場(Bo) 被定向?yàn)槠叫杏谒龃篌w圓柱形的磁體的圓柱軸，并且所述輻射探測(cè)器(140)被布置為在所述大體圓柱形的磁體之內(nèi)。
7、 如權(quán)利要求6所述的采集系統(tǒng)，其中，所述正電子發(fā)射斷層攝影撿 查區(qū)域(70)與所述磁共振檢查區(qū)域(12)至少部分重疊。
8、 如權(quán)利要求6所述的采集系統(tǒng)，其中，所述輻射探測(cè)器(140)包括閃爍體(156)，其被布置在所述大體圓柱形的磁體之內(nèi)；以及 微通道板光電倍增器(160)，其被布置為觀察所述閃爍體，所述微通道板光電倍增器的電子透射微通道(164)被布置為平行于所述靜磁場并平行于所述大體圓柱形的磁體的所述圓柱軸。
9、 如權(quán)利要求1所述的采集系統(tǒng)，其中，所述輻射探測(cè)器還包括閃爍 體(56、 156)，其中的每個(gè)閃爍體都與所述電子倍增器元件(60、 160)中 的多個(gè)電子倍增器元件光學(xué)耦合，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括處理器(45、 80、 81、 180)，其被配置為基于來自與所述閃爍體(56、 156)中的一個(gè)光學(xué)耦合的所述多個(gè)電子倍增器元件(60、 160)的探測(cè)信 號(hào)計(jì)算在所述閃爍體(56、 156)中的所述一個(gè)內(nèi)生成的光猝發(fā)的定位位置。
10、 如權(quán)利要求9所述的采集系統(tǒng)，還包括射頻屏蔽(26、 27、 126)，其被設(shè)置在所述電子倍增器和所述檢查區(qū) 域(12)之間。
11、 如權(quán)利要求1所述的采集系統(tǒng)，其中，所述磁體(10)在一對(duì)極 件(14、 15)之間生成靜磁場(BQ)，所述輻射探測(cè)器(40、 41)被安裝為 與所述極件中的至少一個(gè)相鄰且平行。
12、 一種數(shù)據(jù)采集方法，包括(i) 使用如權(quán)利要求1所述的組合的磁共振和正電子發(fā)射斷層攝影數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)(8、 108)的所述磁共振掃描器采集磁共振數(shù)據(jù)；以及(ii) 使用如權(quán)利要求1所述的組合的磁共振和正電子發(fā)射斷層攝影數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)的所述輻射探測(cè)器(40、 41、 140)采集PET數(shù)據(jù)；其中，所述采集(i)和所述采集(ii)同時(shí)執(zhí)行。
13、 一種組合的磁共振(MR)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)，包括開放式磁共振掃描器，其具有設(shè)置在磁共振檢査區(qū)域(12)的相對(duì)的 側(cè)上的第一和第二間隔開的磁極件(14、 15)，并且被配置為至少在所述磁 共振檢查區(qū)域中生成靜磁場(BQ)，所述靜磁場具有從所述第一磁極件指向 所述第二磁極件的磁場方向；以及第一和第二輻射探測(cè)器陣列(40、 41)，其與所述第一和第二間隔開的 磁極件設(shè)置在一起，并被配置為探測(cè)由在正電子發(fā)射斷層攝影掃描區(qū)域 (70)中的正電子-電子湮沒事件生成的伽馬射線，所述正電子斷層攝影檢 查區(qū)域與所述磁共振檢查區(qū)域至少部分重疊。
14、 如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中，所述第一和第二輻射 探測(cè)器陣列(40、 41)為定向?yàn)橄嗷テ叫星覚M斷所述靜磁場(BQ)的第一 和第二平面陣列。
15、 如權(quán)利要求14所述的數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)，其中，所述第一和第二輻射 探測(cè)器陣列(40、 41)中的輻射探測(cè)器包括微通道板光電倍增器(60)、雪 崩光電二極管(APD)和固態(tài)硅光電倍增器(SiPM)中的至少一個(gè)。
16、 如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中，所述開放式磁共振掃 描器包括-射頻線圈(24、 25、 26、 27)，其具有布置為與所述第一和第二平面輻 射探測(cè)器陣列(40、 41)平行的第一和第二平面部分(24、 25)。
17、 如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中，所述第一和第二輻射 探測(cè)器陣列(40、 41)中的輻射探測(cè)器包括微通道板光電倍增器(60)，其具有布置為平行于所述靜磁場(Bo)的 電子透射微通道(64);以及閃爍體(56)，其被布置為響應(yīng)于與伽馬射線的相互作用而生成光猝發(fā)， 所述微通道板光電倍增器(60)與所述閃爍體光學(xué)耦合，以探測(cè)所生成的 光猝發(fā)。
18、 如權(quán)利要求17所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還包括處理器(45、 80、 81)，其被配置為基于來自所耦合的微通道板光電倍 增器(60)的探測(cè)信號(hào)計(jì)算所述閃爍體中的所述光猝發(fā)的定位位置。
19、 如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還包括電子裝置(42、 43、 44、 47)，其被配置為使用所述第一和第二輻射探 測(cè)器陣列(40、 41)采集飛行時(shí)間正電子發(fā)射斷層攝影數(shù)據(jù)。
20、 一種數(shù)據(jù)采集方法，包括使用如權(quán)利要求13所述的組合的磁共振和正電子發(fā)射斷層攝影數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)(8)的所述開放式磁共振掃描器采集磁共振數(shù)據(jù)；以及與磁共振數(shù)據(jù)的所述采集同時(shí)地，使用如權(quán)利要求13所述的組合的磁 共振和正電子發(fā)射斷層攝影數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)的所述第一和第二輻射探測(cè) 器陣列(40、 41)采集PET數(shù)據(jù)。
21、 一種數(shù)據(jù)采集方法，包括至少在磁共振(MR)檢查區(qū)域中生成靜磁場(Bo);從所述磁共振檢査區(qū)域采集MR數(shù)據(jù)；以及從與所述磁共振檢查區(qū)域至少部分重疊的正電子發(fā)射斷層攝影(PET) 檢查區(qū)域采集PET數(shù)據(jù)，PET數(shù)據(jù)的所述采集包括通過電子倍增過程放大 輻射探測(cè)事件信號(hào)，所述電子倍增過程被配置為使得所述電子倍增過程的 加速電子的速度和所述靜磁場的叉積基本為零。
22、 如權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)采集方法，其中，MR數(shù)據(jù)的所述采集 和PET數(shù)據(jù)的所述采集同時(shí)執(zhí)行。
23、 一種正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括-一陣列的閃爍體(56、 156)，其圍繞檢查區(qū)域并被配置為響應(yīng)于與伽馬射線的相互作用而生成閃爍事件；多個(gè)微通道光電倍增器(60、 160)，其與所述閃爍體光學(xué)耦合，以探 測(cè)所述閃爍事件；以及處理器(45、 80、 81、 180)，其被配置為將從所探測(cè)的閃爍事件導(dǎo)出 的投影數(shù)據(jù)或空間定位的投影數(shù)據(jù)重建為經(jīng)重建的正電子發(fā)射斷層攝影圖 像。
24、 如權(quán)利要求23所述的正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 還包括非天然磁場(Bo)，所述微通道光電倍增器(60、 160)被布置為使其 微通道(64、 164)定向?yàn)榕c所述非天然磁場平行。
25、 如權(quán)利要求24所述的正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 還包括磁共振(MR)掃描器，其包括生成所述非天然磁場(BQ)的磁體(10、 110)。
26、 如權(quán)利要求25所述的正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 其中，將所述陣列的閃爍體(56、 156)和所述微通道光電倍增器(60、 160)安裝在所述磁共振掃描器上，以定義出混合PET/MR掃描器(8、 108)，所 述PET掃描器和所述MR掃描器都接收來自至少部分重疊的檢査區(qū)域的數(shù) 據(jù)。
27、 一種組合的磁共振(MR)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)，包括開放式磁共振掃描器，其包括第一和第二間隔開的磁極件(14、 15)， 所述開放式磁共振掃描器被配置為采集對(duì)象的磁共振圖像；非連續(xù)的輻射探測(cè)器陣列(40、 41)，其不完全地環(huán)繞所述對(duì)象并被配 置為探測(cè)源自所述對(duì)象的511keV伽馬射線；以及電子裝置(42、 43、 44、 47)，其被配置為(i)使用所述非連續(xù)的輻 射探測(cè)器陣列采集飛行時(shí)間定位的正電子發(fā)射斷層攝影投影數(shù)據(jù)，以及(ii) 根據(jù)所述飛行時(shí)間定位的正電子發(fā)射斷層攝影投影數(shù)據(jù)重建所述對(duì)象的正 電子發(fā)射斷層攝影圖像。
28、 一種成像方法，包括使用不完全地環(huán)繞對(duì)象的輻射探測(cè)器陣列(40、 41)采集來自所述對(duì) 象的飛行時(shí)間定位的正電子發(fā)射斷層攝影投影數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所釆集的飛行時(shí)間定位的正電子發(fā)射斷層攝影投影數(shù)據(jù)重建所述 對(duì)象的圖像，其中，由于所述輻射探測(cè)器陣列(40、 41)不完全地環(huán)繞所 述對(duì)象而丟失的信息被由所述飛行時(shí)間定位所提供的附加信息補(bǔ)償。
29、 如權(quán)利要求28所述的成像方法，其中，間歇地采集所述投影數(shù)據(jù)， 所述成像方法還包括在所述間歇的投影數(shù)據(jù)采集之間的時(shí)間間隙中采集磁共振數(shù)據(jù)；以及 根據(jù)所采集的磁共振數(shù)據(jù)重建所述對(duì)象的圖像。
30、 一種用于磁共振成像的射頻線圈，所述射頻線圈包括 共振結(jié)構(gòu)(24、 25、 25'、 25")，其具有與磁共振頻率一致的共振頻率; 多個(gè)閃爍體(56)，其與所述共振結(jié)構(gòu)固定在一起；以及光探測(cè)器(60)，其被布置為探測(cè)源自所述閃爍體的閃爍事件。
31、 如權(quán)利要求30所述的射頻線圈，其中，所述閃爍體(56)被形成 為像素，設(shè)計(jì)所述像素的尺寸以使其與定義出所述共振結(jié)構(gòu)(24、 25、 25'、 25")的射頻屏蔽或屏的導(dǎo)電屏蔽網(wǎng)(26、 27)的間隙相對(duì)準(zhǔn)。
32、 如權(quán)利要求30所述的射頻線圈，其中，所述共振結(jié)構(gòu)(24、 25、 25，、 25")包括設(shè)置在印刷電路板(72)上的導(dǎo)體(74)，并且所述閃爍體(56)被設(shè)置在所述印刷電路板上或所述印刷電路板中。
全文摘要
在組合的系統(tǒng)中，磁共振(MR)掃描器包括配置為至少在MR檢查區(qū)域(12)中生成靜磁場(B₀)的磁體(10、110)，從所述MR檢查區(qū)域采集MR數(shù)據(jù)。輻射探測(cè)器(40、41、140)被配置為探測(cè)由在正電子發(fā)射斷層攝影(PET)檢查區(qū)域(70)中的正電子-電子湮沒事件生成的伽馬射線。輻射探測(cè)器包括電子倍增器元件(60、160)，所述電子倍增器元件具有被布置為與靜磁場(B₀)基本平行或反平行的電子加速度(a_e)方向。在一些實(shí)施例中，磁體為具有設(shè)置在磁共振檢查區(qū)域相對(duì)的側(cè)上的第一和第二間隔開的磁極件(14、15)的開放式磁體，并且輻射探測(cè)器包括與第一和第二間隔開的磁極件設(shè)置在一起的第一和第二輻射探測(cè)器陣列(40、41)。
文檔編號(hào)A61B5/055GK101583310SQ200880002195
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者A·托恩, J·奧弗韋格, T·佐爾夫, V·舒爾茨 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司