專利名稱：用于組合式mri-pet成像儀的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開通常涉及磁共振成像(MRI)和正電子發(fā)射斷層照相(PET)技術(shù)。更具體地，本公開涉及將PET和MRI技術(shù)集成到能夠近似同時進行PET和MRI成像的組合式掃描儀中的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著日益增加地對創(chuàng)傷性腦損傷、阿爾茨海默疾病、帕金森疾病、癲癇以及其它形式的神經(jīng)失調(diào)的成像的重視，組合式磁共振成像(MRI)和正電子發(fā)射斷層照相(PET)技術(shù)在腦和神經(jīng)研究中呈現(xiàn)了顯著的向前飛躍。MRI的杰出的軟組織對照和高特異性與PET在評估生理和新陳代謝狀態(tài)中的優(yōu)異的靈敏度一起提供了用于診斷的形態(tài)學的、功能的和新陳代謝信息的精確組合。已經(jīng)提出了若干組合式MRI-PET成像技術(shù)。
一種方式是在兩個分開的掃描儀上執(zhí)行MRI和PET成像并且隨后通過用于診斷的圖像融合方法來組合兩個圖像信息。雖然已經(jīng)發(fā)展出采用仿射或可變形變換的用于復(fù)雜圖像融合的若干方式，但是由于若干原因，用分開的掃描儀相繼采集的成像數(shù)據(jù)的精確空間相關(guān)受限。例如，患者的重新安置引起區(qū)段方位的不同以及器官形狀和位置的變化。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的配準算法不能夠準確地配準所有變形并且外科醫(yī)生讀取的融合圖像的置信度下降。可以通過混合系統(tǒng)來實現(xiàn)改善的數(shù)據(jù)對準，該混合系統(tǒng)使能單個檢查中的形態(tài)學和功能數(shù)據(jù)的時間和空間的共同配準并且不需要重新安置患者。已經(jīng)開發(fā)了這樣的混合系統(tǒng)，其中在第一類型系統(tǒng)中，第一掃描儀和第二掃描儀通過運輸軌彼此連接。在運輸軌上提供能夠保持檢查目標的臺，從而相繼地獲得PET圖像和MRI圖像。然而，這樣的系統(tǒng)具有若干缺點，例如對象運輸軌占據(jù)大量空間，并且通過運輸軌將對象從第一掃描儀運輸?shù)降诙呙鑳x花費了顯著的時間。在混合MRI-PET系統(tǒng)的另一配置中，典型地為二者中較小的模態(tài)的PET掃描器放置在MRI孔的內(nèi)側(cè)。在這樣的布置中，PET掃描儀暴露在MRI的典型高磁場環(huán)境中，其以電磁干擾(EMI)的形式引起兩個系統(tǒng)之間的干擾或互相作用，影響其性能。而且，MRI數(shù)據(jù)采集硬件(例如RF線圈)將減弱PET信號，進一步降低PET性能。盡管以上幾何形狀可以允許同時的MR/PET成像，但是由于其視場內(nèi)的降低MR數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的效率的PET檢測器的存在，所以MRI成像儀對于腦部成像也成為次優(yōu)的。因此，存在著集成PET-MRI系統(tǒng)的需求，其致力于對于給定對象執(zhí)行近似同時的MRI-PET成像并且解決前述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個方面，提供了一種用于執(zhí)行對象(例如腦)的成像的專用磁共振成像儀(MRI)和正電子發(fā)射斷層照相(PET)成像儀。該專用MRI-PET成像儀包含MRI孔，其配置為執(zhí)行對象的MR成像。該組合式MRI-PET成像儀還包含置于MRI孔的外側(cè)的PET檢測器系統(tǒng)以檢測來自對象的PET發(fā)射。該PET檢測器系統(tǒng)包含可縮回地(retractably)布置在MRI孔的外部的至少一個檢測器元件。根據(jù)另一方面，提供了一種用于執(zhí)行對象的成像的組合式磁共振成像儀(MRI)和正電子發(fā)射斷層照相(PET)成像儀。該組合式MRI-PET成像儀包含配置為執(zhí)行對象的專用MR成像的MRI孔。設(shè)計該MRI孔的大小，以便在MRI孔和MRI孔內(nèi)的對象之間提供最佳的間隙。該專用MRI-PET成像儀還包含置于MRI孔的外側(cè)的PET檢測器系統(tǒng)以檢測來自對象的PET發(fā)射。該PET檢測器系統(tǒng)包含可縮回地布置在MRI孔的外部的至少一個檢測器元件。根據(jù)又一方面， 提供了一種制造組合式MRI-PET成像儀的方法。該方法包含配置MRI孔以捕捉安置于MRI孔內(nèi)的對象的MR圖像。該方法還包含將PET檢測器置于MRI孔的外側(cè)以檢測來自對象的PET發(fā)射，其中PET檢測器系統(tǒng)包含可縮回地布置在MRI孔的外部的至少一個檢測器元件。根據(jù)另外的方面，提供了一種執(zhí)行組合式MRI-PET成像儀中的對象的組合式MRI-PET成像的方法。該方法包含縮回PET檢測器的檢測器元件以向?qū)ο筇峁╅g隙來穿入MRI視場(field of view, F0V)中。捕捉安置到MRI FOV中的對象的MR圖像。該方法還包含在PET檢測器的FOV內(nèi)容納對象并且重新安置PET檢測器元件以在PET檢測器和對象之間提供最佳間隙。然后，捕捉PET檢測器FOV內(nèi)的對象的PET圖像。


當參考附圖閱讀下文的詳細描述時，本系統(tǒng)和方法的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在通篇附圖中類似的標記表示類似的部件，其中圖I是MRI-PET成像系統(tǒng)的示范性實施例的示意表示。圖2是根據(jù)一個實施例的示范性MRI-PET成像系統(tǒng)配置的框圖表示。圖3是根據(jù)一個實施例的PET檢測器系統(tǒng)的配置的示意表示。圖4是根據(jù)一個實施例的PET檢測器系統(tǒng)的配置的示意表示。圖5是根據(jù)一個實施例的PET檢測器系統(tǒng)的配置的示意表示。圖6是根據(jù)一個實施例的PET檢測器系統(tǒng)的配置的示意表示。圖7是表示根據(jù)一個實施例的執(zhí)行組合式MRI-PET成像的示范性方法所包含的步驟的流程圖。圖8是根據(jù)一個實施例的在操作的一個階段期間MRI-PET成像系統(tǒng)的外形的示意表不。圖9是根據(jù)一個實施例的在操作的一個階段期間MRI-PET成像系統(tǒng)的外形的示意表不。圖10是根據(jù)一個實施例的在操作的一個階段期間MRI-PET成像系統(tǒng)的外形的示意表不O圖11是根據(jù)一個實施例的在操作的一個階段期間MRI-PET成像系統(tǒng)的外形的示意表不O圖12是根據(jù)一個實施例的在操作的一個階段期間MRI-PET成像系統(tǒng)的透視圖的框圖表示。圖13是根據(jù)一個實施例的在操作的一個階段期間MRI-PET成像系統(tǒng)的透視圖的框圖表示。圖14是根據(jù)另一實施例的在操作的一個階段期間MRI-PET成像系統(tǒng)的透視圖的框圖表示。圖15是根據(jù)另一實施例的在操作的一個階段期間MRI-PET成像系統(tǒng)的透視圖的框圖表示。圖16是表示根據(jù)一個實施例的制造組合式MRI-PET成像儀的示范性方法所包含的步驟的流程圖。
具體實施例方式如在以下詳細描述的，本系統(tǒng)的實施例提供了一種用于執(zhí)行對象的成像的組合式磁共振成像儀(MRI)和正電子發(fā)射斷層照相(PET)成像儀以及用于其的方法。根據(jù)一實施例，描述了對于感興趣對象的專用MR和PET成像都是最佳的系統(tǒng)幾何形狀。所提出的·MRI-PET成像儀獲得感興趣對象的近似同時的PET和MR圖像。圖I是組合式正電子發(fā)射斷層照相(PET)-磁共振成像(MRI)成像系統(tǒng)100的示范性實施例的示意表示。組合式MRI-PET成像系統(tǒng)100包括具有MRI孔120的MRI成像儀110，用于捕捉對象(未示出)的MR圖像；PET成像儀125，其包含安裝在MRI孔120外側(cè)的PET檢測器系統(tǒng)130 ;以及對象臺140，用于將對象運輸?shù)絇ET檢測器系統(tǒng)和MRI孔120中。對象的示例包含但不限于人和動物以及其它對象，其中有利于獲得MRI的軟組織對照和高特異性以及PET在評估生理和新陳代謝狀態(tài)中的靈敏度。配置MRI孔120以便通過MRI孔120的中心而形成MRI成像空間121，并且裝配對象臺140以允許對象移動到MRI成像空間121中并且對象在對象臺140上?？梢钥苫瑒拥匦纬蓪ο笈_140，以將對象運輸?shù)匠上窨臻g或從成像空間中運輸出來。MRI成像儀110包含具有空心圓柱幾何形狀的主磁體(未示出)。該主磁體是組合式MRI-PET成像儀100中的最大和最外的部件。主磁體可包含但不限于,永磁體、電阻電磁體、以及超導電磁體。在對象的MR成像期間，主磁體產(chǎn)生強的并且均勻的磁場仏。由于這樣的區(qū)域內(nèi)磁場的強的均勻性,典型地沿著主要磁體的主軸142，在MRI成像空間121的中央?yún)^(qū)域內(nèi)采集MR圖像，該區(qū)域在下文中稱作MR視場(FOV)。PET檢測器系統(tǒng)130包含一個或多個檢測器元件，其用于檢測從對象發(fā)射的符合湮沒光子。在操作中，檢測器元件在對象周圍布置并且配置為至少具有這樣的大小，以便檢測到從對象在檢測器元件的方向上發(fā)射的符合湮沒光子。在所圖示的實施例中，PET檢測器系統(tǒng)130構(gòu)造為具有圓形幾何形狀以便于與MRI孔120對準。具體地，PET檢測器系統(tǒng)130整體上沿著MR主磁體的主軸142接近MR主磁體的孔120放置。在一個示例中，PET檢測器系統(tǒng)放置在孔120的外側(cè)并且可以是系統(tǒng)的整體部分、附加部件或者可以根據(jù)需要部署的分開部件。圖2是根據(jù)一個實施例的組合式MRI-PET成像系統(tǒng)200的配置的框圖表示。如所圖示的，MRI成像儀110包含由磁場線圈組160形成的主場磁體和由射頻(RF)線圈組150形成的用于生成HF激勵脈沖和用于檢測所發(fā)射的共振信號的高頻無線電波系統(tǒng)。射頻(RF)線圈組150有時稱作MR天線，其通常位于磁場線圈160所產(chǎn)生的磁場B。的中央?yún)^(qū)域中。這些RF線圈150可以具有至少兩個功能，具體地，在MR成像過程期間傳送RF信號以及從對象接收RF信號。在RF信號的傳送期間，RF線圈150典型地生成以自旋的拉莫爾頻率振蕩的RF脈沖，其激勵要成像的對象的核素。在RF信號的接收期間，RF線圈150檢測相同核素在其“弛豫”到原始狀態(tài)期間所發(fā)射的處于類似頻率的信號。注意，成像對象放置在由RF線圈150包圍的孔的內(nèi)側(cè)，以便對象在磁場B。的中央?yún)^(qū)域121中。由MRI成像儀110所捕捉和獲得的圖像信號164傳送到MRI單元165，并進一步轉(zhuǎn)換為圖像。圖像傳送到組合式MRI-PET圖像處理器170中，在其中MR圖像166可以與PET檢測器檢測到的PET圖像176進行組合或映射。MR和PET圖像184可以顯示在顯示器172上。PET檢測器系統(tǒng)130包含一個或多個檢測器元件135。檢測器元件135的布置有多種配置。在一個實施例中，檢測器元件135可以圍繞對象的環(huán)的形式布置。這樣的PET成像系統(tǒng)有時也稱作靜態(tài)框環(huán)系統(tǒng)。在另一實施例中，PET成像儀125，例如，也可包含兩個、四個或六個平坦檢測器。此外，有可能將PET檢測器系統(tǒng)130的橫向和軸向視場(FOV)延伸到MRI孔120的外側(cè)。 典型地通過以將PET檢測器130在沿著主軸142以逐步方式沿軸向移位，在時間上相繼地采集用于多個PET斷層圖(tomogram)的數(shù)據(jù)。也可能使用更少數(shù)量的以多邊形布置的大面積位置敏感檢測器元件。此外，有可能使用僅局部地用檢測器元件配置的環(huán)狀檢測器。在環(huán)檢測器的示例中，檢測器元件135繞對象轉(zhuǎn)動，以采集需要的測量數(shù)據(jù)。這樣的PET成像系統(tǒng)有時也稱作轉(zhuǎn)動框環(huán)系統(tǒng)。PET檢測器元件135典型地以陣列布置的閃爍晶體形成并且耦合到光電傳感器。本文描述根據(jù)一個示例的PET成像儀125所執(zhí)行的信號處理。閃爍晶體阻擋從對象發(fā)射的湮沒光子并將它們轉(zhuǎn)換為光閃爍脈沖。PET檢測器元件135中的閃爍晶體所產(chǎn)生的閃爍脈沖傳送到光電傳感器(未示出)，并且進一步轉(zhuǎn)換為電荷信號。在特定實施例中，光電傳感器是光電倍增管。在另一實施例中，光電傳感器是半導體光電傳感器，例如雪崩光電二極管(APD)或固態(tài)光電倍增管(SSPM)。從光電傳感器輸出的電荷信號傳送到PET單元175中的信號放大電路。微小的電荷信號被放大并且通過信號放大電路傳遞，并且將放大的信號編碼/解碼為能量、互相作用時間以及位置信息，并通過PET單元175傳遞。通過稱為斷層圖像重建的過程，將來自PET發(fā)射的檢測到的信號轉(zhuǎn)換為具有功能信息的圖像。所重建的圖像174傳送到組合式MRI-PET圖像處理器170并且進一步由圖像處理器170組合為單個圖像。因此，獲得組合了解剖圖像和功能圖像的組合式圖像。此外，組合式圖像處理器170可以選擇性地組合相應(yīng)圖像為單個圖像或者將單個圖像分開為相應(yīng)圖像。經(jīng)處理的MR和PET圖像還可存儲在非易失性或易失性存儲介質(zhì)(未示出)中。盡管未在圖2中詳細示出，但是MRI成像儀110也包含梯度線圈組，其在主磁場B。的x、y和z方向上生成場梯度。該場梯度用于編碼對象所位于的空間中的距離信息。PET成像儀125也包含電子設(shè)備(例如，關(guān)聯(lián)的前置放大器)和其它金屬部件(例如屏蔽外殼)。圖2呈現(xiàn)根據(jù)一個實施例的集成PET-MRI成像儀的透視圖，其圖示了部件之間的空間關(guān)系。注意在此示例中部件通常關(guān)于主磁體160的主軸142同心地或近似同心地構(gòu)造。盡管希望部件以此方式布置，但是一個或多個部件可以略微偏軸。在示范性實施例中，PET檢測器元件135配置為在MRI孔120的軸142周圍在橫斷面方向上可移動。如本文所使用的，術(shù)語“橫斷面方向”是指沿著在其上緊固檢測器元件的圓周的方向。在另一實施例中，可以安裝MR天線150，以便其在MRI孔120內(nèi)在軸向142上移動。如本文所提及的，術(shù)語“軸向”表示沿著沿其布置對象臺的軸的方向，其也是主MR磁體的軸142。根據(jù)示范性實施例，借助于PET檢測器元件驅(qū)動單元180，執(zhí)行PET檢測器系統(tǒng)130在橫斷面方向上的位移并且(如果需要)執(zhí)行繞對象的轉(zhuǎn)動。PET檢測器元件驅(qū)動單元180可以采用流體液壓或壓縮空氣液壓并且根據(jù)從控制器185所接收的控制信號操作。在特定實施例中，MR天線150和PET檢測器系統(tǒng)130可具有公共驅(qū)動單元180或者具有分開的驅(qū)動單元。公共驅(qū)動單元和分開的驅(qū)動單元使能MR天線150和PET檢測器系統(tǒng)130分別沿軸向和橫斷面方向的獨立移動。控制器185至少部分基于從MRI-PET圖像處理器170所接收的MRI、PET圖像數(shù)據(jù)184來提供控制信號186。用于控制PET檢測器系統(tǒng)130的移動的驅(qū)動控制信號187可以借助于Bowden電纜、推桿、齒帶或任何其它機械或電子組件從驅(qū)動單元180傳送到PET檢測器系統(tǒng)130。在另一方面，組合式MRI-PET系統(tǒng)200還可包含用于對象臺140的驅(qū)動單元190。再次，對象臺驅(qū)動單元190根據(jù)從控制器185所接收的控制信號186來操作。用于控制對 象臺的移動的驅(qū)動控制信號188由對象臺驅(qū)動單元190提供。PET檢測器元件驅(qū)動單元180和對象臺驅(qū)動單元190可以耦合到合適的位置傳感器或運動傳感器(未示出)，用于感測PET檢測器系統(tǒng)130和對象臺140的運動或位置。基于所接收的傳感器信號，控制器185引導驅(qū)動單元180、190以便對象臺140的移動與PET檢測器系統(tǒng)130的元件的移動同步。例如，可以將PET檢測器系統(tǒng)130的元件配置為從成像位置延伸到與對象臺140協(xié)力的打開位置，對象臺140向著MRI孔120前進。類似地，可以將PET檢測器系統(tǒng)130的元件配置為從與對象臺140協(xié)力的打開位置縮回到成像位置，對象臺140從MRI孔120移開。如本文所使用的，在一個示例中，PET檢測器系統(tǒng)130在至少兩個不同的位置處操作，即成像位置和打開位置。打開位置是指PET檢測器從MRI孔打開移開，由此允許臺140上的對象容易進入來實現(xiàn)進入到MRI成像儀120。打開位置可以是PET檢測器元件135的縮回或者PET檢測器系統(tǒng)130的移開。PET檢測器系統(tǒng)130的成像位置是指允許成像的PET檢測器的位置。根據(jù)另一實施例，組合式MRI-PET成像儀200適應(yīng)于執(zhí)行對象的專用成像。所提出的專用MRI-PET成像儀200與PET檢測器系統(tǒng)130 —起配置，該PET檢測器系統(tǒng)130緊靠MRI成像儀110的孔120的外側(cè)或以其它方式接近MRI成像儀110的孔120安置。在一個示例中，設(shè)計專用MRI-PET成像儀的MRI孔120的大小為根據(jù)感興趣的對象的尺寸、這樣的尺寸的標準范圍或者預(yù)規(guī)定的尺寸來選擇的尺寸。在一個示例中，假設(shè)對象具有至少兩個尺寸不同的區(qū)段，其中對象的第二區(qū)段具有比對象的第一區(qū)段更大的體積，感興趣的對象可以是對象的第一區(qū)段。為了對感興趣的對象執(zhí)行專用成像，在制造時，設(shè)計MRI孔的大小，以便在感興趣的對象和孔120的圓周之間提供最小所要求的間隙。在一個實施例中，所要求的最小空間可以在約10到約15cm之間。應(yīng)該注意到，設(shè)計MRI孔的大小是指設(shè)計限定孔的RF線圈和梯度線圈的大小。此外，設(shè)計PET檢測器130的大小，以便在使用PET檢測器操作以執(zhí)行成像時具有PET成像空間。設(shè)計PET檢測器系統(tǒng)130的大小是指以用于所要求成像的適當距離來分布環(huán)繞對象的PET檢測器系統(tǒng)130的檢測器元件135。此外，在一個示例中，PET檢測器系統(tǒng)130配置為從對象向外徑向或橫斷面動態(tài)延伸，以為可能移動入MRI孔120中的對象提供間隙。如本文所使用的，術(shù)語“動態(tài)地”的特征在于在任何給定時刻所執(zhí)行的動作。而且如本文所使用的，從PET檢測器的中心到緊固檢測器元件的圓周的方向是徑向。根據(jù)一個示例，隨著MRI孔120內(nèi)的對象的MR成像，對象的第一區(qū)段從MRI孔120中移出并進入到PET成像空間中，由此將第二區(qū)段移出PET成像空間。PET檢測器系統(tǒng)130配置為縮回到其原始成像/閉合位置，用于對象的第一區(qū)段的PET成像。可以使用對象臺來將對象在MR和PET成像儀的視場之間移動以分別用于MR和PET成像。考慮一個示例，其中MRI-PET成像儀200專用于成像人體頭部，從而MRI孔120和PET檢測器系統(tǒng)130的大小都設(shè)計為提供適合于頭部的所要求的最小間隙的尺寸。當對象臺140將患者頭部前進到MR FOV中用于MR成像時，PET檢測器系統(tǒng)130縮回到打開位置以使患者的肩部暢通。在PET成像期間，PET檢測器系統(tǒng)130縮回到用于對患者頭部成像的成像位置，從而拉回患者臺140以將患者頭部從MRI FOV移動到PET FOV中。在分段式PET檢測器系統(tǒng)的情況下，片段收縮以形成緊的孔，例如采用無縫(或者小縫隙)檢測器以容許最佳PET成像。本文所描述的專用MRI-PET成像儀提供了最佳的、高靈敏的和高分辨·率的PET成像。在另一實施例中，PET檢測器是可移開的并且當執(zhí)行MRI成像時移開并且當執(zhí)行PET成像時換回。至少一個實施例的組合式MRI-PET成像儀包含PET檢測器系統(tǒng)130，其可以關(guān)于主磁體的主軸142在徑向、線性或者圓周方向上移位或延伸。PET成像儀系統(tǒng)130的這樣的可移動配置允許動態(tài)改變PET檢測器系統(tǒng)130的橫斷面視場(FOV)。在用于執(zhí)行對象的專用成像的特定實施例中，PET檢測器系統(tǒng)130配置為延伸和縮回，以便為對象的具體區(qū)段提供間隙并且用于動態(tài)調(diào)整PET F0V。PET檢測器系統(tǒng)130可以具有如圖3_6所示的若干不同配置。例如，如圖3所示，PET檢測器元件135配置為檢測器環(huán)130，其包含環(huán)繞對象(未示出)的一個或多個PET檢測器元件135。PET檢測器系統(tǒng)130可以完全地或部分地包含檢測器元件135，選擇其在檢測器環(huán)上的數(shù)量和分布，以便所測量數(shù)據(jù)的采集(要求該數(shù)據(jù)用于產(chǎn)生對象的一個或多個層的PET圖像)在進行或不進行檢測器系統(tǒng)130轉(zhuǎn)動的情況下是可能的。在一個方位中，檢測器環(huán)130可滑動地耦合到MRI成像儀和MRI孔。如所示的，檢測器環(huán)130可以如箭頭132所圖示地線性滑動(沿著X、Y、Z方向)，或者如箭頭131所圖示地關(guān)于主磁體的主軸沿圓周滑動。在一個布置中，檢測器環(huán)130可以配置為通過機電組件，例如馬達和齒輪組件，沿著線性或徑向的滑動導軌滑動。在另一布置中，檢測器環(huán)130可以配置為通過機械組件，例如氣動或液壓致動器沿著線性滑動導軌滑動。另外，通過若干耦合組件，例如使用滑動件之間的剛性鏈接(通過滑動件上的樞軸點)、將滑動件與皮帶、鏈條或?qū)к夁B結(jié)、并且使用齒輪將滑動件機械地連結(jié)，檢測器環(huán)130可以配置為與對象臺的移動協(xié)力地滑動。在PET檢測器系統(tǒng)130僅部分地包含檢測器元件的情況下，檢測器環(huán)130繞對象轉(zhuǎn)動，直到已經(jīng)采集到有關(guān)軸向視場的第一完整PET圖像的測量數(shù)據(jù)。然后，對象臺140可以在軸向上可滑動地運輸對象，軸向即對象受支撐的方向，其沿著垂直于在其上布置檢測器元件的圓周方向。在對象的運輸?shù)竭_對象的下一軸向視場后，可以通過轉(zhuǎn)動PET檢測器系統(tǒng)130來記錄下一 PET圖像。該PET檢測器系統(tǒng)130可以通過任何電、機電或機械組件轉(zhuǎn)動。在這樣的各種位移和轉(zhuǎn)動步驟中，持續(xù)地采集多個PET斷層圖，由此減少了整體測量時間。PET檢測器系統(tǒng)130還可以如圖4-5所示地分為兩個或多個片段，具體地是圖4中的片段134和圖5中的片段136。PET檢測器系統(tǒng)130的片段134和136配置為關(guān)于主磁體(未示出)的主軸徑向地延伸或縮回。在如圖6所示的另一示范性方位中，PET檢測器130可以配置為兩個分開的檢測器板137，其彼此平行地布置在對象的相反側(cè)并且其可以在箭頭138的方 向上延伸或者可以關(guān)于對象(未示出)在橫斷面方向上轉(zhuǎn)動來用于完整數(shù)據(jù)采集的目的。在又一實施例中，PET檢測器系統(tǒng)130可包含多于兩個檢測器板，以便以多邊形布置來完整地圍繞對象，檢測器板的數(shù)量可以是奇數(shù)或偶數(shù)。這樣的PET檢測器板通常稱作連續(xù)的檢測器面板。以下將參考圖7所示的流程圖700，對如以上所描述地構(gòu)造的組合式MRI-PET成像儀的操作方法進行描述。廣義上說，為了對組合式MRI-PET成像儀中的對象成像，將要成像的對象放置在對象臺上并且在MR和PET成像儀的視場之間移動，分別用于MR和PET成像。然后，所產(chǎn)生的圖像在處理器中疊加，從而將MRI的高空間分辨率和來自PET的功能信息進行組合。更詳細地，在一個實施例中，方法700包含通過注射或吸入的方式來引入示蹤劑(例如放射性藥物)來準備用于PET成像的對象。該對象安置在對象臺上，對象臺用于使對象位于MRI和PET FOV內(nèi)。當對象臺向著PET檢測器系統(tǒng)前進時，PET檢測器在步驟710中從成像位置延伸或移出到打開位置(open position),以提供用于將對象穿入MRI FOV的間隙。在步驟720中，進一步在MRI FOV內(nèi)捕捉對象的MR圖像。跟隨對象的MR成像，對象臺后退，以便對象從MRI孔中穿出并安置在PET檢測器的FOV中。在步驟730中，在PET視場內(nèi)容納對象后，PET檢測器縮回到成像位置以便在PET檢測器和對象之間提供最佳間隙，用于步驟740中的PET成像。在特定實施例中，控制通過縮回檢測器元件而由至少一個檢測器元件限定的孔徑以提供最佳間隙。然后，在步驟750中，捕捉PET成像儀FOV內(nèi)的對象的PET圖像。在一個實施例中，對象穿過組合式MRI-PET成像儀，其與PET檢測器元件的延伸和縮回協(xié)力。進一步使用信號處理方法組合兩個圖像。應(yīng)該注意，以上步驟可以任何優(yōu)選的順序執(zhí)行，例如，可以在對象的MR成像之前執(zhí)行對象的PET成像。由于有可能在約幾秒到約幾分鐘的時差內(nèi)執(zhí)行MR成像和PET成像，因此認為組合式MRI-PET成像是近似同時的。應(yīng)該注意到，上述方法的步驟可以適應(yīng)于使用專用MRI-PET成像儀來執(zhí)行對象的專用成像的方法，其中MRI孔配置為僅適于具體尺寸的對象。換句話說，設(shè)計MRI孔的大小以便僅適于某個對象或?qū)ο蟮囊徊糠?，例如人或動物的頭部。類似地，配置PET檢測器系統(tǒng)以便PET檢測器僅在延伸或位移的位置處可以為對象提供間隙(當對象前進到MRI孔中時)。例如，PET檢測器可以僅在延伸或位移的位置處為患者的肩部提供間隙，由此允許患者的頭部安置在MRI FOV內(nèi)。圖8-11示出了根據(jù)一個實施例的在各操作階段期間，MRI-PET成像系統(tǒng)100 (圖I)的外形的示意表示。應(yīng)該注意到，圖8所圖示的PET檢測器系統(tǒng)130可以根據(jù)圖3-6所圖示的任何方位來配置。當對象(例如患者141)沿著箭頭805的方向向著組合式MRI-PET成像儀前進時，PET檢測器系統(tǒng)130沿著任何方向(X、Y和Z)從患者處徑向向外延伸。例如，假設(shè)PET檢測器系統(tǒng)130配置為具有兩個片段的分段式環(huán)檢測器，則兩個片段中的每個都可以沿著(X，-X)、(Y，-Y)或(z，-Z)方向中的一個延伸。如圖9所示，PET檢測器系統(tǒng)130提供間隙139給患者的肩部，以便患者的頭部145沿著箭頭905的方向進一步通過PET檢測器130前進到MRI孔120中。在捕捉患者頭部145的MR圖像后，患者沿著如圖10所示的箭頭1105的方向從MRI孔120移出，以便患者的頭部145安置在PET FOV中。現(xiàn)在處于延伸位置處的PET檢測器片段如圖11所示地向著患者頭部145縮回到成像位置。應(yīng)該注意到，PET檢測器系統(tǒng)130縮回到成像位置也提供了用于獲得患者腦部的最佳PET圖像的PET檢測器系統(tǒng)130和患者頭部145之間的所要求的最小間隙。圖12-13示出了具有PET檢測器系統(tǒng)130的組合式MRI-PET成像儀100 (圖I)的透視圖，其中PET檢測器系統(tǒng)130配置為具有4個片段136的檢測器環(huán)。PET檢測器系統(tǒng)130在如圖12所圖示的打開位置和如圖13所圖示的閉合位置之間延伸和縮回。圖14-15示出了具有PET檢測器系統(tǒng)130的組合式MRI-PET成像儀100 (圖I)的透視圖，其中PET檢測器系統(tǒng)130配置為對于主軸，沿著箭頭1140、1150的方向，在如圖14所圖示的打開位置和如圖15所描繪的閉合成像位置之間圓周滑動。在操作中，PET檢測器 系統(tǒng)130可以安置在打開位置以提供間隙給對象145來穿入MRI孔120中。后續(xù)執(zhí)行對象145的MR成像，將對象145從MRI孔120中拉出，以便提供間隙給PET檢測器系統(tǒng)130來滑動到如圖15所示的成像位置。對象145進一步向著PET檢測器系統(tǒng)130前進并安置在PET FOV中。然后，執(zhí)行對象145的PET成像。應(yīng)該注意到，PET檢測器系統(tǒng)130可具有作為默認位置的打開/延伸位置(圖14)或者閉合/成像位置(圖15)，因此具有改變的步驟順序。例如，在PET檢測器系統(tǒng)130的默認位置是如圖15所示的閉合成像位置的情況下，在將對象145拉出PET檢測器的FOV后執(zhí)行對象145的PET成像，接著滑動PET檢測器系統(tǒng)130到如圖14所示的打開位置并且將對象145移動到MRI孔120中用于MRI成像。圖16是表示根據(jù)一實施例的制造組合式MRI-PET成像儀的示范性方法1600所包含的步驟的流程圖。該方法1600包含在步驟1610中配置MRI成像儀孔來捕捉對象的MR圖像。在一個實施例中，設(shè)計MRI孔的大小以便在MRI檢測器元件(例如RF天線)和對象之間提供最佳間隙。例如，用于獲取高質(zhì)量MR和PET圖像的對象和頭部之間的最佳間隙處于約10到約15cm的周長的范圍。這樣的MRI孔的配置允許捕捉具有減少偽像的精確的和聞質(zhì)量的圖像。如所理解的，將MRI孔的大小定制為具體的尺寸，該尺寸允許對象的MR成像具有類似或更小的尺寸，除非MRI成像儀的檢測器元件是可調(diào)整的以改變繞對象的檢測器元件所限定的圓周。例如，MRI孔的大小可以設(shè)計成測量約40到約60cm的周長來適應(yīng)平均的人的頭部。由于MRI孔為人的頭部定制，因此頭部和孔之間的間隙是最佳的，使得有可能獲得高分辨率圖像。相反，如果MRI圖像孔的大小設(shè)計為孔周長160cm來適應(yīng)人的身體，則頭部的MR成像可能由于頭部和孔周長之間的較大間隙而為次優(yōu)的。PET檢測器系統(tǒng)130在步驟1620中置于MRI孔的外側(cè)，其中PET檢測器系統(tǒng)包含可縮回地布置在孔的外部的一個或多個檢測器元件。在一實施例中，MRI-PET成像儀專用于執(zhí)行具體對象的組合式成像，例如用于人的頭部的腦成像。另外，PET檢測器系統(tǒng)根據(jù)如圖3-6所示的示范性方位中的任何一個配置。例如，PET檢測器系統(tǒng)可以配置為如圖5所示的分段的環(huán)。在此配置中，PET檢測器系統(tǒng)的四個片段可以配置為關(guān)于主軸，在打開/延伸位置和閉合/成像位置之間徑向地延伸或縮回。PET檢測器通過任何合適的緊固機制，在MRI孔的一端處耦合到MRI成像儀的主體。該緊固機制可實現(xiàn)為機械法蘭、夾件、螺栓、軸承、電磁體或任何其它允許將PET檢測器牢固地保持在MRI成像儀上的固定件。PET檢測器系統(tǒng)配置為通過法蘭和槽機制、導軌等組件在軸向、橫斷面以及圓周方向中的一個或多個上是可移動的。PET檢測器系統(tǒng)的移動由任何合適的電和機械組件控制，例如馬達、齒輪和小齒輪、彈簧載荷等。在一實施例中，PET檢測器系統(tǒng)的移動與對象臺的移動協(xié)調(diào)。使用機械或電傳送組件，PET檢測器的移動受到對象臺的移動的控制，或者反之亦然。例如，當對象臺向著PET檢測器系統(tǒng)前進時，運動傳感器等感測對象臺的移動并且提供對應(yīng)的觸發(fā)信號以發(fā)起PET檢測器系統(tǒng)在打開位置和成像位置之間的移動。延伸/縮回PET檢測器系統(tǒng)的速度可以與前進/拉回對象臺的速度成比例。還可以設(shè)想PET檢測器系統(tǒng)和對象臺的移動是純機械的，其中將通過手動組件的對象臺的移動轉(zhuǎn)換為足以操作PET檢測器系統(tǒng)的移動的力。PET檢測器系統(tǒng)還可通過彈簧載荷等組件縮回到原始位置。更進一步，本發(fā)明的上述和其它示例特征中的任何一個可以器件、方法、系統(tǒng)、計 算機程序以及計算機程序產(chǎn)品的形式實施。例如，前述方法可以系統(tǒng)或裝置的形式實施，該系統(tǒng)或裝置包含但不限于，用于執(zhí)行附圖中所圖示的方法的任何結(jié)構(gòu)。盡管本文僅圖示和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到多種修改和改變。因此，應(yīng)理解所附的權(quán)利要求旨在覆蓋所有落在本發(fā)明的真實精神內(nèi)的這樣的修改和改變。部件列表100-組合式MRI-PET成像儀110-MRI 成像儀120-MRI 孑L121-成像空間125-PET 成像儀130-PET 檢測器131-箭頭132-箭頭134-片段135-PET檢測器元件136-片段137-片段138-箭頭139-間隙140-對象臺141-患者142-主軸145-對象15O-RF 線圈I6O-磁線圈164-MR圖像信號
165-MRI 電路單元166-MR 圖像170-MRI-PET 圖像處理器172-顯示器174-PET 圖像信號175-PET 電路單元176-PET 圖像180-PET檢測器元件驅(qū)動單元·
184-MR-PET 圖像185-控制器186-控制信號187-PET驅(qū)動控制信號188-對象臺驅(qū)動控制信號190-對象臺驅(qū)動單元200-MRI-PET 成像系統(tǒng)700-執(zhí)行組合式MRI-PET成像的方法710-方法步驟720-方法步驟730-方法步驟740-方法步驟750-方法步驟805-方向箭頭905-方向箭頭1105-方向箭頭1140-方向箭頭1150-方向箭頭1600-制造組合式MRI-PET成像儀的方法1610-方法步驟1620-方法步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于執(zhí)行對象成像的磁共振成像儀(MRI)和正電子發(fā)射斷層照相(PET)成像儀(100)，所述MRI-PET成像儀包括 MRI孔(120)，配置為執(zhí)行所述對象的MR成像，其中配置所述MRI孔以在所述MRI孔和所述MRI孔內(nèi)的所述對象之間提供間隙；以及 PET檢測器系統(tǒng)(130)，耦合到所述MRI孔(120)以檢測來自所述對象的PET發(fā)射，所述PET檢測器(130)包括可縮回地布置在所述MRI孔的至少一個檢測器元件。
2.如權(quán)利要求I所述的MRI-PET成像儀(100)，其中耦合到所述MRI孔的所述PET檢測器系統(tǒng)(130)置于所述MRI孔的外側(cè)。
3.如權(quán)利要求I所述的MRI-PET成像儀(100)，其中所述至少一個PET檢測器元件可縮回地布置在所述MRI孔的外部。
4.如權(quán)利要求I所述的MRI-PET成像儀(100)，其中所述至少一個PET檢測器元件限定了用于PET檢測器系統(tǒng)的孔徑，其中所述孔徑的大小通過所述至少一個檢測器元件的移動是可調(diào)整的。
5.一種組合式MRI-PET成像儀(200)，包括 MRI孔(120)，配置為捕捉安置在所述MRI孔內(nèi)的對象的MR圖像；以及 PET檢測器系統(tǒng)(130)，置于所述MRI孔(120)的外側(cè)以檢測來自所述對象的PET發(fā)射，所述PET檢測器系統(tǒng)(130)包括可縮回地布置在所述MRI孔的外部的至少一個PCT檢測器元件。
6.如權(quán)利要求5所述的組合式MRI-PET成像儀(200)，其中所述至少一個檢測器元件是可縮回的，以為穿過孔徑的對象提供間隙，所述孔徑由所述至少一個檢測器限定。
7.一種操作組合式MRI-PET成像儀的方法(700)，所述方法包括 捕捉(720)安置于MRI孔內(nèi)的對象的MR圖像；以及 將PET檢測器置于(740)所述MRI孔的外側(cè)以檢測來自所述對象的PET發(fā)射，其中所述PET檢測器系統(tǒng)包括可縮回地布置在所述MRI孔的外部的至少一個檢測器元件(135)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法(700)，還包括形成所述PET檢測器系統(tǒng)，所述PET檢測器系統(tǒng)包括至少兩個片段，并且將所述至少兩個片段配置為沿著第一方向延伸，以提供間隙給所述對象來穿入所述MRI孔中。
9.一種執(zhí)行組合式MRI-PET成像儀中的對象的組合式MRI-PET成像的方法，所述方法包括 縮回PET檢測器系統(tǒng)的檢測器元件以向?qū)ο筇峁╅g隙來穿入MRI視場(FOV)中； 捕捉安置在所述MRI FOV中的所述對象的MR圖像； 在所述PET檢測器FOV內(nèi)容納所述對象； 重新安置所述PET檢測器元件以在所述PET檢測器和所述對象之間提供間隙；以及 捕捉所述PET檢測器FOV內(nèi)的所述對象的PET圖像。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中縮回所述PET檢測器元件以在所述PET檢測器和所述對象之間提供間隙包括通過縮回所述檢測器元件來控制由至少一個檢測器元件限定的孔徑。
全文摘要
本發(fā)明的名稱是“用于組合式MRI-PET成像儀的系統(tǒng)和方法”。本文公開一種組合式磁共振成像儀(MRI)和正電子發(fā)射斷層照相(PET)成像儀(100)以及執(zhí)行對象的組合式MRI-PET成像的方法。組合式MRI-PET成像儀(100)包括MRI孔(120)，其配置為執(zhí)行對象的MR成像。設(shè)計MRI孔(120)的大小以便在MRI孔和MRI孔內(nèi)的對象之間提供間隙。該專用的MRI-PET成像儀還包括置于MRI孔的外側(cè)的PET檢測器系統(tǒng)以檢測來自對象的PET發(fā)射。PET檢測器系統(tǒng)(130)包括可縮回地布置在MRI孔的外部的至少一個檢測器元件。在PET采集期間，PET檢測器元件縮小為這樣的大小以便在PET檢測器和對象之間提供最佳間隙。在MRI采集期間，縮回PET檢測器以允許對象穿入MRI視場。
文檔編號A61B5/055GK102871731SQ201210346660
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者R·M·曼杰什瓦, 胡國華 申請人:通用電氣公司