专利名称：用于组合式mri-pet成像仪的系统和方法
技术领域：
本公开通常涉及磁共振成像(MRI)和正电子发射断层照相(PET)技术。更具体地，本公开涉及将PET和MRI技术集成到能够近似同时进行PET和MRI成像的组合式扫描仪中的系统和方法。
背景技术：
随着日益增加地对创伤性脑损伤、阿尔茨海默疾病、帕金森疾病、癫痫以及其它形式的神经失调的成像的重视，组合式磁共振成像(MRI)和正电子发射断层照相(PET)技术在脑和神经研究中呈现了显著的向前飞跃。MRI的杰出的软组织对照和高特异性与PET在评估生理和新陈代谢状态中的优异的灵敏度一起提供了用于诊断的形态学的、功能的和新陈代谢信息的精确组合。已经提出了若干组合式MRI-PET成像技术。
一种方式是在两个分开的扫描仪上执行MRI和PET成像并且随后通过用于诊断的图像融合方法来组合两个图像信息。虽然已经发展出采用仿射或可变形变换的用于复杂图像融合的若干方式，但是由于若干原因，用分开的扫描仪相继采集的成像数据的精确空间相关受限。例如，患者的重新安置引起区段方位的不同以及器官形状和位置的变化。此外，现有技术中的配准算法不能够准确地配准所有变形并且外科医生读取的融合图像的置信度下降。可以通过混合系统来实现改善的数据对准，该混合系统使能单个检查中的形态学和功能数据的时间和空间的共同配准并且不需要重新安置患者。已经开发了这样的混合系统，其中在第一类型系统中，第一扫描仪和第二扫描仪通过运输轨彼此连接。在运输轨上提供能够保持检查目标的台，从而相继地获得PET图像和MRI图像。然而，这样的系统具有若干缺点，例如对象运输轨占据大量空间，并且通过运输轨将对象从第一扫描仪运输到第二扫描仪花费了显著的时间。在混合MRI-PET系统的另一配置中，典型地为二者中较小的模态的PET扫描器放置在MRI孔的内侧。在这样的布置中，PET扫描仪暴露在MRI的典型高磁场环境中，其以电磁干扰(EMI)的形式引起两个系统之间的干扰或互相作用，影响其性能。而且，MRI数据采集硬件(例如RF线圈)将减弱PET信号，进一步降低PET性能。尽管以上几何形状可以允许同时的MR/PET成像，但是由于其视场内的降低MR数据采集系统的效率的PET检测器的存在，所以MRI成像仪对于脑部成像也成为次优的。因此，存在着集成PET-MRI系统的需求，其致力于对于给定对象执行近似同时的MRI-PET成像并且解决前述缺陷。
发明内容
根据一个方面，提供了一种用于执行对象(例如脑)的成像的专用磁共振成像仪(MRI)和正电子发射断层照相(PET)成像仪。该专用MRI-PET成像仪包含MRI孔，其配置为执行对象的MR成像。该组合式MRI-PET成像仪还包含置于MRI孔的外侧的PET检测器系统以检测来自对象的PET发射。该PET检测器系统包含可缩回地(retractably)布置在MRI孔的外部的至少一个检测器元件。根据另一方面，提供了一种用于执行对象的成像的组合式磁共振成像仪(MRI)和正电子发射断层照相(PET)成像仪。该组合式MRI-PET成像仪包含配置为执行对象的专用MR成像的MRI孔。设计该MRI孔的大小，以便在MRI孔和MRI孔内的对象之间提供最佳的间隙。该专用MRI-PET成像仪还包含置于MRI孔的外侧的PET检测器系统以检测来自对象的PET发射。该PET检测器系统包含可缩回地布置在MRI孔的外部的至少一个检测器元件。根据又一方面， 提供了一种制造组合式MRI-PET成像仪的方法。该方法包含配置MRI孔以捕捉安置于MRI孔内的对象的MR图像。该方法还包含将PET检测器置于MRI孔的外侧以检测来自对象的PET发射，其中PET检测器系统包含可缩回地布置在MRI孔的外部的至少一个检测器元件。根据另外的方面，提供了一种执行组合式MRI-PET成像仪中的对象的组合式MRI-PET成像的方法。该方法包含缩回PET检测器的检测器元件以向对象提供间隙来穿入MRI视场(field of view, F0V)中。捕捉安置到MRI FOV中的对象的MR图像。该方法还包含在PET检测器的FOV内容纳对象并且重新安置PET检测器元件以在PET检测器和对象之间提供最佳间隙。然后，捕捉PET检测器FOV内的对象的PET图像。
当参考附图阅读下文的详细描述时，本系统和方法的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在通篇附图中类似的标记表示类似的部件，其中图I是MRI-PET成像系统的示范性实施例的示意表示。图2是根据一个实施例的示范性MRI-PET成像系统配置的框图表示。图3是根据一个实施例的PET检测器系统的配置的示意表示。图4是根据一个实施例的PET检测器系统的配置的示意表示。图5是根据一个实施例的PET检测器系统的配置的示意表示。图6是根据一个实施例的PET检测器系统的配置的示意表示。图7是表示根据一个实施例的执行组合式MRI-PET成像的示范性方法所包含的步骤的流程图。图8是根据一个实施例的在操作的一个阶段期间MRI-PET成像系统的外形的示意表不。图9是根据一个实施例的在操作的一个阶段期间MRI-PET成像系统的外形的示意表不。图10是根据一个实施例的在操作的一个阶段期间MRI-PET成像系统的外形的示意表不O图11是根据一个实施例的在操作的一个阶段期间MRI-PET成像系统的外形的示意表不O图12是根据一个实施例的在操作的一个阶段期间MRI-PET成像系统的透视图的框图表示。图13是根据一个实施例的在操作的一个阶段期间MRI-PET成像系统的透视图的框图表示。图14是根据另一实施例的在操作的一个阶段期间MRI-PET成像系统的透视图的框图表示。图15是根据另一实施例的在操作的一个阶段期间MRI-PET成像系统的透视图的框图表示。图16是表示根据一个实施例的制造组合式MRI-PET成像仪的示范性方法所包含的步骤的流程图。
具体实施例方式如在以下详细描述的，本系统的实施例提供了一种用于执行对象的成像的组合式磁共振成像仪(MRI)和正电子发射断层照相(PET)成像仪以及用于其的方法。根据一实施例，描述了对于感兴趣对象的专用MR和PET成像都是最佳的系统几何形状。所提出的·MRI-PET成像仪获得感兴趣对象的近似同时的PET和MR图像。图I是组合式正电子发射断层照相(PET)-磁共振成像(MRI)成像系统100的示范性实施例的示意表示。组合式MRI-PET成像系统100包括具有MRI孔120的MRI成像仪110，用于捕捉对象(未示出)的MR图像；PET成像仪125，其包含安装在MRI孔120外侧的PET检测器系统130 ;以及对象台140，用于将对象运输到PET检测器系统和MRI孔120中。对象的示例包含但不限于人和动物以及其它对象，其中有利于获得MRI的软组织对照和高特异性以及PET在评估生理和新陈代谢状态中的灵敏度。配置MRI孔120以便通过MRI孔120的中心而形成MRI成像空间121，并且装配对象台140以允许对象移动到MRI成像空间121中并且对象在对象台140上。可以可滑动地形成对象台140，以将对象运输到成像空间或从成像空间中运输出来。MRI成像仪110包含具有空心圆柱几何形状的主磁体(未示出)。该主磁体是组合式MRI-PET成像仪100中的最大和最外的部件。主磁体可包含但不限于,永磁体、电阻电磁体、以及超导电磁体。在对象的MR成像期间，主磁体产生强的并且均匀的磁场仏。由于这样的区域内磁场的强的均匀性,典型地沿着主要磁体的主轴142，在MRI成像空间121的中央区域内采集MR图像，该区域在下文中称作MR视场(FOV)。PET检测器系统130包含一个或多个检测器元件，其用于检测从对象发射的符合湮没光子。在操作中，检测器元件在对象周围布置并且配置为至少具有这样的大小，以便检测到从对象在检测器元件的方向上发射的符合湮没光子。在所图示的实施例中，PET检测器系统130构造为具有圆形几何形状以便于与MRI孔120对准。具体地，PET检测器系统130整体上沿着MR主磁体的主轴142接近MR主磁体的孔120放置。在一个示例中，PET检测器系统放置在孔120的外侧并且可以是系统的整体部分、附加部件或者可以根据需要部署的分开部件。图2是根据一个实施例的组合式MRI-PET成像系统200的配置的框图表示。如所图示的，MRI成像仪110包含由磁场线圈组160形成的主场磁体和由射频(RF)线圈组150形成的用于生成HF激励脉冲和用于检测所发射的共振信号的高频无线电波系统。射频(RF)线圈组150有时称作MR天线，其通常位于磁场线圈160所产生的磁场B。的中央区域中。这些RF线圈150可以具有至少两个功能，具体地，在MR成像过程期间传送RF信号以及从对象接收RF信号。在RF信号的传送期间，RF线圈150典型地生成以自旋的拉莫尔频率振荡的RF脉冲，其激励要成像的对象的核素。在RF信号的接收期间，RF线圈150检测相同核素在其“弛豫”到原始状态期间所发射的处于类似频率的信号。注意，成像对象放置在由RF线圈150包围的孔的内侧，以便对象在磁场B。的中央区域121中。由MRI成像仪110所捕捉和获得的图像信号164传送到MRI单元165，并进一步转换为图像。图像传送到组合式MRI-PET图像处理器170中，在其中MR图像166可以与PET检测器检测到的PET图像176进行组合或映射。MR和PET图像184可以显示在显示器172上。PET检测器系统130包含一个或多个检测器元件135。检测器元件135的布置有多种配置。在一个实施例中，检测器元件135可以围绕对象的环的形式布置。这样的PET成像系统有时也称作静态框环系统。在另一实施例中，PET成像仪125，例如，也可包含两个、四个或六个平坦检测器。此外，有可能将PET检测器系统130的横向和轴向视场(FOV)延伸到MRI孔120的外侧。 典型地通过以将PET检测器130在沿着主轴142以逐步方式沿轴向移位，在时间上相继地采集用于多个PET断层图(tomogram)的数据。也可能使用更少数量的以多边形布置的大面积位置敏感检测器元件。此外，有可能使用仅局部地用检测器元件配置的环状检测器。在环检测器的示例中，检测器元件135绕对象转动，以采集需要的测量数据。这样的PET成像系统有时也称作转动框环系统。PET检测器元件135典型地以阵列布置的闪烁晶体形成并且耦合到光电传感器。本文描述根据一个示例的PET成像仪125所执行的信号处理。闪烁晶体阻挡从对象发射的湮没光子并将它们转换为光闪烁脉冲。PET检测器元件135中的闪烁晶体所产生的闪烁脉冲传送到光电传感器(未示出)，并且进一步转换为电荷信号。在特定实施例中，光电传感器是光电倍增管。在另一实施例中，光电传感器是半导体光电传感器，例如雪崩光电二极管(APD)或固态光电倍增管(SSPM)。从光电传感器输出的电荷信号传送到PET单元175中的信号放大电路。微小的电荷信号被放大并且通过信号放大电路传递，并且将放大的信号编码/解码为能量、互相作用时间以及位置信息，并通过PET单元175传递。通过称为断层图像重建的过程，将来自PET发射的检测到的信号转换为具有功能信息的图像。所重建的图像174传送到组合式MRI-PET图像处理器170并且进一步由图像处理器170组合为单个图像。因此，获得组合了解剖图像和功能图像的组合式图像。此外，组合式图像处理器170可以选择性地组合相应图像为单个图像或者将单个图像分开为相应图像。经处理的MR和PET图像还可存储在非易失性或易失性存储介质(未示出)中。尽管未在图2中详细示出，但是MRI成像仪110也包含梯度线圈组，其在主磁场B。的x、y和z方向上生成场梯度。该场梯度用于编码对象所位于的空间中的距离信息。PET成像仪125也包含电子设备(例如，关联的前置放大器)和其它金属部件(例如屏蔽外壳)。图2呈现根据一个实施例的集成PET-MRI成像仪的透视图，其图示了部件之间的空间关系。注意在此示例中部件通常关于主磁体160的主轴142同心地或近似同心地构造。尽管希望部件以此方式布置，但是一个或多个部件可以略微偏轴。在示范性实施例中，PET检测器元件135配置为在MRI孔120的轴142周围在横断面方向上可移动。如本文所使用的，术语“横断面方向”是指沿着在其上紧固检测器元件的圆周的方向。在另一实施例中，可以安装MR天线150，以便其在MRI孔120内在轴向142上移动。如本文所提及的，术语“轴向”表示沿着沿其布置对象台的轴的方向，其也是主MR磁体的轴142。根据示范性实施例，借助于PET检测器元件驱动单元180，执行PET检测器系统130在横断面方向上的位移并且(如果需要)执行绕对象的转动。PET检测器元件驱动单元180可以采用流体液压或压缩空气液压并且根据从控制器185所接收的控制信号操作。在特定实施例中，MR天线150和PET检测器系统130可具有公共驱动单元180或者具有分开的驱动单元。公共驱动单元和分开的驱动单元使能MR天线150和PET检测器系统130分别沿轴向和横断面方向的独立移动。控制器185至少部分基于从MRI-PET图像处理器170所接收的MRI、PET图像数据184来提供控制信号186。用于控制PET检测器系统130的移动的驱动控制信号187可以借助于Bowden电缆、推杆、齿带或任何其它机械或电子组件从驱动单元180传送到PET检测器系统130。在另一方面，组合式MRI-PET系统200还可包含用于对象台140的驱动单元190。再次，对象台驱动单元190根据从控制器185所接收的控制信号186来操作。用于控制对 象台的移动的驱动控制信号188由对象台驱动单元190提供。PET检测器元件驱动单元180和对象台驱动单元190可以耦合到合适的位置传感器或运动传感器(未示出)，用于感测PET检测器系统130和对象台140的运动或位置。基于所接收的传感器信号，控制器185引导驱动单元180、190以便对象台140的移动与PET检测器系统130的元件的移动同步。例如，可以将PET检测器系统130的元件配置为从成像位置延伸到与对象台140协力的打开位置，对象台140向着MRI孔120前进。类似地，可以将PET检测器系统130的元件配置为从与对象台140协力的打开位置缩回到成像位置，对象台140从MRI孔120移开。如本文所使用的，在一个示例中，PET检测器系统130在至少两个不同的位置处操作，即成像位置和打开位置。打开位置是指PET检测器从MRI孔打开移开，由此允许台140上的对象容易进入来实现进入到MRI成像仪120。打开位置可以是PET检测器元件135的缩回或者PET检测器系统130的移开。PET检测器系统130的成像位置是指允许成像的PET检测器的位置。根据另一实施例，组合式MRI-PET成像仪200适应于执行对象的专用成像。所提出的专用MRI-PET成像仪200与PET检测器系统130 —起配置，该PET检测器系统130紧靠MRI成像仪110的孔120的外侧或以其它方式接近MRI成像仪110的孔120安置。在一个示例中，设计专用MRI-PET成像仪的MRI孔120的大小为根据感兴趣的对象的尺寸、这样的尺寸的标准范围或者预规定的尺寸来选择的尺寸。在一个示例中，假设对象具有至少两个尺寸不同的区段，其中对象的第二区段具有比对象的第一区段更大的体积，感兴趣的对象可以是对象的第一区段。为了对感兴趣的对象执行专用成像，在制造时，设计MRI孔的大小，以便在感兴趣的对象和孔120的圆周之间提供最小所要求的间隙。在一个实施例中，所要求的最小空间可以在约10到约15cm之间。应该注意到，设计MRI孔的大小是指设计限定孔的RF线圈和梯度线圈的大小。此外，设计PET检测器130的大小，以便在使用PET检测器操作以执行成像时具有PET成像空间。设计PET检测器系统130的大小是指以用于所要求成像的适当距离来分布环绕对象的PET检测器系统130的检测器元件135。此外，在一个示例中，PET检测器系统130配置为从对象向外径向或横断面动态延伸，以为可能移动入MRI孔120中的对象提供间隙。如本文所使用的，术语“动态地”的特征在于在任何给定时刻所执行的动作。而且如本文所使用的，从PET检测器的中心到紧固检测器元件的圆周的方向是径向。根据一个示例，随着MRI孔120内的对象的MR成像，对象的第一区段从MRI孔120中移出并进入到PET成像空间中，由此将第二区段移出PET成像空间。PET检测器系统130配置为缩回到其原始成像/闭合位置，用于对象的第一区段的PET成像。可以使用对象台来将对象在MR和PET成像仪的视场之间移动以分别用于MR和PET成像。考虑一个示例，其中MRI-PET成像仪200专用于成像人体头部，从而MRI孔120和PET检测器系统130的大小都设计为提供适合于头部的所要求的最小间隙的尺寸。当对象台140将患者头部前进到MR FOV中用于MR成像时，PET检测器系统130缩回到打开位置以使患者的肩部畅通。在PET成像期间，PET检测器系统130缩回到用于对患者头部成像的成像位置，从而拉回患者台140以将患者头部从MRI FOV移动到PET FOV中。在分段式PET检测器系统的情况下，片段收缩以形成紧的孔，例如采用无缝(或者小缝隙)检测器以容许最佳PET成像。本文所描述的专用MRI-PET成像仪提供了最佳的、高灵敏的和高分辨·率的PET成像。在另一实施例中，PET检测器是可移开的并且当执行MRI成像时移开并且当执行PET成像时换回。至少一个实施例的组合式MRI-PET成像仪包含PET检测器系统130，其可以关于主磁体的主轴142在径向、线性或者圆周方向上移位或延伸。PET成像仪系统130的这样的可移动配置允许动态改变PET检测器系统130的横断面视场(FOV)。在用于执行对象的专用成像的特定实施例中，PET检测器系统130配置为延伸和缩回，以便为对象的具体区段提供间隙并且用于动态调整PET F0V。PET检测器系统130可以具有如图3_6所示的若干不同配置。例如，如图3所示，PET检测器元件135配置为检测器环130，其包含环绕对象(未示出)的一个或多个PET检测器元件135。PET检测器系统130可以完全地或部分地包含检测器元件135，选择其在检测器环上的数量和分布，以便所测量数据的采集(要求该数据用于产生对象的一个或多个层的PET图像)在进行或不进行检测器系统130转动的情况下是可能的。在一个方位中，检测器环130可滑动地耦合到MRI成像仪和MRI孔。如所示的，检测器环130可以如箭头132所图示地线性滑动(沿着X、Y、Z方向)，或者如箭头131所图示地关于主磁体的主轴沿圆周滑动。在一个布置中，检测器环130可以配置为通过机电组件，例如马达和齿轮组件，沿着线性或径向的滑动导轨滑动。在另一布置中，检测器环130可以配置为通过机械组件，例如气动或液压致动器沿着线性滑动导轨滑动。另外，通过若干耦合组件，例如使用滑动件之间的刚性链接(通过滑动件上的枢轴点)、将滑动件与皮带、链条或导轨连结、并且使用齿轮将滑动件机械地连结，检测器环130可以配置为与对象台的移动协力地滑动。在PET检测器系统130仅部分地包含检测器元件的情况下，检测器环130绕对象转动，直到已经采集到有关轴向视场的第一完整PET图像的测量数据。然后，对象台140可以在轴向上可滑动地运输对象，轴向即对象受支撑的方向，其沿着垂直于在其上布置检测器元件的圆周方向。在对象的运输到达对象的下一轴向视场后，可以通过转动PET检测器系统130来记录下一 PET图像。该PET检测器系统130可以通过任何电、机电或机械组件转动。在这样的各种位移和转动步骤中，持续地采集多个PET断层图，由此减少了整体测量时间。PET检测器系统130还可以如图4-5所示地分为两个或多个片段，具体地是图4中的片段134和图5中的片段136。PET检测器系统130的片段134和136配置为关于主磁体(未示出)的主轴径向地延伸或缩回。在如图6所示的另一示范性方位中，PET检测器130可以配置为两个分开的检测器板137，其彼此平行地布置在对象的相反侧并且其可以在箭头138的方 向上延伸或者可以关于对象(未示出)在横断面方向上转动来用于完整数据采集的目的。在又一实施例中，PET检测器系统130可包含多于两个检测器板，以便以多边形布置来完整地围绕对象，检测器板的数量可以是奇数或偶数。这样的PET检测器板通常称作连续的检测器面板。以下将参考图7所示的流程图700，对如以上所描述地构造的组合式MRI-PET成像仪的操作方法进行描述。广义上说，为了对组合式MRI-PET成像仪中的对象成像，将要成像的对象放置在对象台上并且在MR和PET成像仪的视场之间移动，分别用于MR和PET成像。然后，所产生的图像在处理器中叠加，从而将MRI的高空间分辨率和来自PET的功能信息进行组合。更详细地，在一个实施例中，方法700包含通过注射或吸入的方式来引入示踪剂(例如放射性药物)来准备用于PET成像的对象。该对象安置在对象台上，对象台用于使对象位于MRI和PET FOV内。当对象台向着PET检测器系统前进时，PET检测器在步骤710中从成像位置延伸或移出到打开位置(open position),以提供用于将对象穿入MRI FOV的间隙。在步骤720中，进一步在MRI FOV内捕捉对象的MR图像。跟随对象的MR成像，对象台后退，以便对象从MRI孔中穿出并安置在PET检测器的FOV中。在步骤730中，在PET视场内容纳对象后，PET检测器缩回到成像位置以便在PET检测器和对象之间提供最佳间隙，用于步骤740中的PET成像。在特定实施例中，控制通过缩回检测器元件而由至少一个检测器元件限定的孔径以提供最佳间隙。然后，在步骤750中，捕捉PET成像仪FOV内的对象的PET图像。在一个实施例中，对象穿过组合式MRI-PET成像仪，其与PET检测器元件的延伸和缩回协力。进一步使用信号处理方法组合两个图像。应该注意，以上步骤可以任何优选的顺序执行，例如，可以在对象的MR成像之前执行对象的PET成像。由于有可能在约几秒到约几分钟的时差内执行MR成像和PET成像，因此认为组合式MRI-PET成像是近似同时的。应该注意到，上述方法的步骤可以适应于使用专用MRI-PET成像仪来执行对象的专用成像的方法，其中MRI孔配置为仅适于具体尺寸的对象。换句话说，设计MRI孔的大小以便仅适于某个对象或对象的一部分，例如人或动物的头部。类似地，配置PET检测器系统以便PET检测器仅在延伸或位移的位置处可以为对象提供间隙(当对象前进到MRI孔中时)。例如，PET检测器可以仅在延伸或位移的位置处为患者的肩部提供间隙，由此允许患者的头部安置在MRI FOV内。图8-11示出了根据一个实施例的在各操作阶段期间，MRI-PET成像系统100 (图I)的外形的示意表示。应该注意到，图8所图示的PET检测器系统130可以根据图3-6所图示的任何方位来配置。当对象(例如患者141)沿着箭头805的方向向着组合式MRI-PET成像仪前进时，PET检测器系统130沿着任何方向(X、Y和Z)从患者处径向向外延伸。例如，假设PET检测器系统130配置为具有两个片段的分段式环检测器，则两个片段中的每个都可以沿着(X，-X)、(Y，-Y)或(z，-Z)方向中的一个延伸。如图9所示，PET检测器系统130提供间隙139给患者的肩部，以便患者的头部145沿着箭头905的方向进一步通过PET检测器130前进到MRI孔120中。在捕捉患者头部145的MR图像后，患者沿着如图10所示的箭头1105的方向从MRI孔120移出，以便患者的头部145安置在PET FOV中。现在处于延伸位置处的PET检测器片段如图11所示地向着患者头部145缩回到成像位置。应该注意到，PET检测器系统130缩回到成像位置也提供了用于获得患者脑部的最佳PET图像的PET检测器系统130和患者头部145之间的所要求的最小间隙。图12-13示出了具有PET检测器系统130的组合式MRI-PET成像仪100 (图I)的透视图，其中PET检测器系统130配置为具有4个片段136的检测器环。PET检测器系统130在如图12所图示的打开位置和如图13所图示的闭合位置之间延伸和缩回。图14-15示出了具有PET检测器系统130的组合式MRI-PET成像仪100 (图I)的透视图，其中PET检测器系统130配置为对于主轴，沿着箭头1140、1150的方向，在如图14所图示的打开位置和如图15所描绘的闭合成像位置之间圆周滑动。在操作中，PET检测器 系统130可以安置在打开位置以提供间隙给对象145来穿入MRI孔120中。后续执行对象145的MR成像，将对象145从MRI孔120中拉出，以便提供间隙给PET检测器系统130来滑动到如图15所示的成像位置。对象145进一步向着PET检测器系统130前进并安置在PET FOV中。然后，执行对象145的PET成像。应该注意到，PET检测器系统130可具有作为默认位置的打开/延伸位置(图14)或者闭合/成像位置(图15)，因此具有改变的步骤顺序。例如，在PET检测器系统130的默认位置是如图15所示的闭合成像位置的情况下，在将对象145拉出PET检测器的FOV后执行对象145的PET成像，接着滑动PET检测器系统130到如图14所示的打开位置并且将对象145移动到MRI孔120中用于MRI成像。图16是表示根据一实施例的制造组合式MRI-PET成像仪的示范性方法1600所包含的步骤的流程图。该方法1600包含在步骤1610中配置MRI成像仪孔来捕捉对象的MR图像。在一个实施例中，设计MRI孔的大小以便在MRI检测器元件(例如RF天线)和对象之间提供最佳间隙。例如，用于获取高质量MR和PET图像的对象和头部之间的最佳间隙处于约10到约15cm的周长的范围。这样的MRI孔的配置允许捕捉具有减少伪像的精确的和闻质量的图像。如所理解的，将MRI孔的大小定制为具体的尺寸，该尺寸允许对象的MR成像具有类似或更小的尺寸，除非MRI成像仪的检测器元件是可调整的以改变绕对象的检测器元件所限定的圆周。例如，MRI孔的大小可以设计成测量约40到约60cm的周长来适应平均的人的头部。由于MRI孔为人的头部定制，因此头部和孔之间的间隙是最佳的，使得有可能获得高分辨率图像。相反，如果MRI图像孔的大小设计为孔周长160cm来适应人的身体，则头部的MR成像可能由于头部和孔周长之间的较大间隙而为次优的。PET检测器系统130在步骤1620中置于MRI孔的外侧，其中PET检测器系统包含可缩回地布置在孔的外部的一个或多个检测器元件。在一实施例中，MRI-PET成像仪专用于执行具体对象的组合式成像，例如用于人的头部的脑成像。另外，PET检测器系统根据如图3-6所示的示范性方位中的任何一个配置。例如，PET检测器系统可以配置为如图5所示的分段的环。在此配置中，PET检测器系统的四个片段可以配置为关于主轴，在打开/延伸位置和闭合/成像位置之间径向地延伸或缩回。PET检测器通过任何合适的紧固机制，在MRI孔的一端处耦合到MRI成像仪的主体。该紧固机制可实现为机械法兰、夹件、螺栓、轴承、电磁体或任何其它允许将PET检测器牢固地保持在MRI成像仪上的固定件。PET检测器系统配置为通过法兰和槽机制、导轨等组件在轴向、横断面以及圆周方向中的一个或多个上是可移动的。PET检测器系统的移动由任何合适的电和机械组件控制，例如马达、齿轮和小齿轮、弹簧载荷等。在一实施例中，PET检测器系统的移动与对象台的移动协调。使用机械或电传送组件，PET检测器的移动受到对象台的移动的控制，或者反之亦然。例如，当对象台向着PET检测器系统前进时，运动传感器等感测对象台的移动并且提供对应的触发信号以发起PET检测器系统在打开位置和成像位置之间的移动。延伸/缩回PET检测器系统的速度可以与前进/拉回对象台的速度成比例。还可以设想PET检测器系统和对象台的移动是纯机械的，其中将通过手动组件的对象台的移动转换为足以操作PET检测器系统的移动的力。PET检测器系统还可通过弹簧载荷等组件缩回到原始位置。更进一步，本发明的上述和其它示例特征中的任何一个可以器件、方法、系统、计 算机程序以及计算机程序产品的形式实施。例如，前述方法可以系统或装置的形式实施，该系统或装置包含但不限于，用于执行附图中所图示的方法的任何结构。尽管本文仅图示和描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员将想到多种修改和改变。因此，应理解所附的权利要求旨在覆盖所有落在本发明的真实精神内的这样的修改和改变。部件列表100-组合式MRI-PET成像仪110-MRI 成像仪120-MRI 孑L121-成像空间125-PET 成像仪130-PET 检测器131-箭头132-箭头134-片段135-PET检测器元件136-片段137-片段138-箭头139-间隙140-对象台141-患者142-主轴145-对象15O-RF 线圈I6O-磁线圈164-MR图像信号
165-MRI 电路单元166-MR 图像170-MRI-PET 图像处理器172-显示器174-PET 图像信号175-PET 电路单元176-PET 图像180-PET检测器元件驱动单元·
184-MR-PET 图像185-控制器186-控制信号187-PET驱动控制信号188-对象台驱动控制信号190-对象台驱动单元200-MRI-PET 成像系统700-执行组合式MRI-PET成像的方法710-方法步骤720-方法步骤730-方法步骤740-方法步骤750-方法步骤805-方向箭头905-方向箭头1105-方向箭头1140-方向箭头1150-方向箭头1600-制造组合式MRI-PET成像仪的方法1610-方法步骤1620-方法步骤。
权利要求
1.一种用于执行对象成像的磁共振成像仪(MRI)和正电子发射断层照相(PET)成像仪(100)，所述MRI-PET成像仪包括 MRI孔(120)，配置为执行所述对象的MR成像，其中配置所述MRI孔以在所述MRI孔和所述MRI孔内的所述对象之间提供间隙；以及 PET检测器系统(130)，耦合到所述MRI孔(120)以检测来自所述对象的PET发射，所述PET检测器(130)包括可缩回地布置在所述MRI孔的至少一个检测器元件。
2.如权利要求I所述的MRI-PET成像仪(100)，其中耦合到所述MRI孔的所述PET检测器系统(130)置于所述MRI孔的外侧。
3.如权利要求I所述的MRI-PET成像仪(100)，其中所述至少一个PET检测器元件可缩回地布置在所述MRI孔的外部。
4.如权利要求I所述的MRI-PET成像仪(100)，其中所述至少一个PET检测器元件限定了用于PET检测器系统的孔径，其中所述孔径的大小通过所述至少一个检测器元件的移动是可调整的。
5.一种组合式MRI-PET成像仪(200)，包括 MRI孔(120)，配置为捕捉安置在所述MRI孔内的对象的MR图像；以及 PET检测器系统(130)，置于所述MRI孔(120)的外侧以检测来自所述对象的PET发射，所述PET检测器系统(130)包括可缩回地布置在所述MRI孔的外部的至少一个PCT检测器元件。
6.如权利要求5所述的组合式MRI-PET成像仪(200)，其中所述至少一个检测器元件是可缩回的，以为穿过孔径的对象提供间隙，所述孔径由所述至少一个检测器限定。
7.一种操作组合式MRI-PET成像仪的方法(700)，所述方法包括 捕捉(720)安置于MRI孔内的对象的MR图像；以及 将PET检测器置于(740)所述MRI孔的外侧以检测来自所述对象的PET发射，其中所述PET检测器系统包括可缩回地布置在所述MRI孔的外部的至少一个检测器元件(135)。
8.如权利要求7所述的方法(700)，还包括形成所述PET检测器系统，所述PET检测器系统包括至少两个片段，并且将所述至少两个片段配置为沿着第一方向延伸，以提供间隙给所述对象来穿入所述MRI孔中。
9.一种执行组合式MRI-PET成像仪中的对象的组合式MRI-PET成像的方法，所述方法包括 缩回PET检测器系统的检测器元件以向对象提供间隙来穿入MRI视场(FOV)中； 捕捉安置在所述MRI FOV中的所述对象的MR图像； 在所述PET检测器FOV内容纳所述对象； 重新安置所述PET检测器元件以在所述PET检测器和所述对象之间提供间隙；以及 捕捉所述PET检测器FOV内的所述对象的PET图像。
10.如权利要求9所述的方法，其中缩回所述PET检测器元件以在所述PET检测器和所述对象之间提供间隙包括通过缩回所述检测器元件来控制由至少一个检测器元件限定的孔径。
全文摘要
本发明的名称是“用于组合式MRI-PET成像仪的系统和方法”。本文公开一种组合式磁共振成像仪(MRI)和正电子发射断层照相(PET)成像仪(100)以及执行对象的组合式MRI-PET成像的方法。组合式MRI-PET成像仪(100)包括MRI孔(120)，其配置为执行对象的MR成像。设计MRI孔(120)的大小以便在MRI孔和MRI孔内的对象之间提供间隙。该专用的MRI-PET成像仪还包括置于MRI孔的外侧的PET检测器系统以检测来自对象的PET发射。PET检测器系统(130)包括可缩回地布置在MRI孔的外部的至少一个检测器元件。在PET采集期间，PET检测器元件缩小为这样的大小以便在PET检测器和对象之间提供最佳间隙。在MRI采集期间，缩回PET检测器以允许对象穿入MRI视场。
文档编号A61B5/055GK102871731SQ201210346660
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者R·M·曼杰什瓦, 胡国华 申请人:通用电气公司