检测器装置的制作方法

专利名称：检测器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多个检测单元的检测器装置，这些检测单元分别与一 个数据处理单元相对应，该检测器装置包括具有冷却单元的冷却系统，为了进 行冷却，这些冷却单元与检测单元和数据处理单元导热地连接。
背景技术：
除了磁共振断层造影(MR)，近年来正电子发射断层造影(PET)也在医 学诊断领域里得到越来越广泛的应用。如果说MR是显示体内结构和层析图像 的成《象方法，PET则使得对活体的新陈代谢活动的可视化和量化成为可能。
PET充分利用了正电子辐射器以及正电子湮灭的独特特性，以量化地确定 器官或细胞区域的功能。在此，在^r查前对患者施以用放射性核素标记的、相 应的放射性药物。放射性核素在衰变时施放出正电子，正电子在短距离之后与 电子相互作用，由此发生所谓的湮灭。在此产生两个彼此在相对方向上飞行(错 开180。)的伽玛量子。这些伽玛量子由两个相对设置的PET检测器模块在一个 特定的时间窗内采集(相合测量)，由此确定湮灭的地点在该两个检测器模块间 的连接线上的位置。
为了进行检测，在PET中检测器模块一般必须遮盖住支架-曲臂长度的大 部分。检测器模块被分为边长几毫米的检测器元件。每个检测器元件在检测到 一个伽玛量子时产生一个给出时间以及;f全测地点、即相应的^r测器元件的事件 记录。这些信息被传送到快速逻辑电路并进行比较。如果两个事件在最大时间 间距内重合，则在两个相关的检测器元件的连接线上发生了伽玛衰变过程。PET 图像的再现借助断层造影算法、即所谓的反投影实现。
由于在MR系统中以强f兹场工作，因此在该系统中要求使用与此相适合的 材料。尤其是在组合的PET-MR系统中PET检测器的构建要注意检测器对磁场 的非敏感性。
在组合的PET-MR系统中公知使用氧化正硅酸镥(Lutetiumoxyprthosilikat，
3LSO)作为闪烁晶体来将伽玛量子转换为光，而采用雪崩光电二极管(APD)来检测该光。该APD与前置放大器连接。 一个由这样的PET检测器构成的环设置在MR设备内，由此可以同时获取MR数据组和PET数据组。
尤其是对于常用的半导体放大器和半导体检测器来说，放大与温度相关。由于组件在运行中要经受温度的变化，因此需要冷却。通过引入冷却的气体可以调节放大器和光电二极管的温度。在采用恒温气体的情况下，放大器的温度由所产生的热和由放大器表面的空气给出的热的均衡给出。可以相同的方式对才全测系统的其它部分进行冷却。
但APD不仅由于其运行而经受温度变化。尤其是由于紧凑的结构形式造成的与MR系统的梯度线圏和激励线圈的近距离表现为从外部作用到APD的热源。梯度线圈的温度在运行中典型地位于20-80°C之间。这样的温差也对APD产生影响并由此也对它的放大产生影响。该热源效应用气冷很难控制。
对于属于PET检测器的电路的敏感电子器件必须进行过热防护。

发明内容
因此本发明要解决的技术问题是，提出 一种具有筒单而有效的冷却措施的检测器装置。
按照本发明的优选实施方式，检测器装置具有多个检测单元，这些检测单元分别与一个数据处理单元相对应。该检测器装置还包括具有冷却单元的冷却
系统，为了进行冷却，这些冷却单元与检测单元和数据处理单元导热地连接。这些冷却单元与一个分配单元连接，借助该分配单元并行地将冷却剂输送到冷
却单元中。在^r测器装置中的并行冷却与串行冷却相比，冷却更简单也更有效，其中就是最小的温度变化也得到有效的抑制。这尤其对PET检测器更重要。特别是对并行的冷却单元给出的冷却能力大小相同，这在串行冷却的情况下是无法保证的。
在本发明的一种优选实施方式中，分配单元的几何形状最大程度地与检测单元和数据处理单元的几何排列相一致。通过使^r测器装置的几何形状与分配单元的几何形状相匹配能够非常简单地实现冷却系统。由此使冷却剂从分配单元到冷却单元的长的流路变得最短。直到冷却之前冷却剂才^皮分配到冷却单元，由此使得紧凑的结构形式成为可能。
按照本发明的另一优选实施方式，分配单元具有一个冷却剂通道，其截面的大小使得能够同等地为所有冷却单元供给冷却剂。这保证了就是在多个检测单元的情况下也能为稳定温度保证充足的冷却剂供给。
在本发明的一种优选实施方式中，分配单元至少部分地由高导热材料制成，并与冷却剂处于热接触，以及数据处理单元设置成与该高导热材料处于热接触。在本发明的该实施方式中，数据处理单元通过直接与分配单元接触而有效地冷却，从而只有检测单元与冷却单元连接并通过冷却单元冷却。
在本发明的一种优选实施方式中，分配单元包括支座，该支座与检测单元和/或数据处理单元机械连接，使它们保持在它们相应的位置上。该实施方式也使得检测器装置能够具有紧凑的结构。不需要单独的、用于检测单元与数据处理单元的保持装置。
以下结合附图借助实施例对本发明的其它优点和实施方式进行描述。其中
示出


图1示出一种公知的MR-PET设备的实施方式；
图2示出冷却单元的示意电路图3示出分配单元的一种实施方式；
图4示出分配单元的一种替换实施方式；以及
图5示出分配单元的另一种替换实施方式。
具体实施例方式
本发明的实施例优选用于组合的MR-PET设备。组合设备的优点在于，可以同心地获得MR数据和PET数据。这使得能够用第一模件(PET)的数据准确地定义感兴趣区域中的检查空间，然后在另一模件(如磁共振)中使用这些信息。尽管可以从外部PET设备向MR设备传输感兴趣区域的立体信息，但却会增加数据配准的开销。通常，可以在从PET数据组中选出的感兴趣区域上确定所有可以利用磁共振或其它成像方法来确定的数据。例如，代替光语数据还可以借助在感兴趣区域中的磁共振检查获得fMR数据、扩散图(Difflisions-Karten)、 Tl或T2加权的图像或量化的参数图(Parameter-Karten )。同样，还可以使用计算机断层造影方法(如灌注测量、多能量成像)或X射线方法。所述方法的优点在于，可以将利用PET数据组得到的感兴趣区域非常有针对性地缩小到患者具体存在的病理上。
但作为补充还可以通过使用多个所谓的示踪元素来显示PET数据组中的不同生物特性，由此更进一步优化感兴趣区域以及由此确定的立体，或者，一次选择多个不同的检查立体，然后在随后的检查中对它们进行分析。
图1示出一种公知的重叠显示MR图像和PET图像的设备1。设备1由公知的MR管2构成。MR管2定义了垂直于图1图面延伸的纵向z。
如图1所示，在MR管2内同轴地设置了多个围绕纵向z成对相对设置的PET检测单元3。 PET检测单元3优选由具有前置的LSO晶体阵列4的APD光电二极管阵列5和电子放大器电路(AMP) 6构成。但本发明并不局限于具有APD光电二极管阵列5和前置的LSO晶体阵列4的PET检测单元3,而是也可以用其它类型的光电二极管、晶体和装置耒进行检测。
对于重叠的MR图像和PET图像显示的图像处理通过计算机7实现。
MR管2沿着其纵向z定义一个圆柱形的第一视场。多个PET检测单元3沿着纵向z定义一个圆柱形的第二视场。按照本发明，PET检测单元3的第二视场与MR管2的第一视场基本一致。这通过沿着纵向z相应地匹配PET检测单元3的设置密度来实现。
图2示意性示出本发明优选实施方式的冷却剂循环的等效流程图。冷却单元包括一个冷却剂源101,在其中对作为冷却剂的水或其它冷却液体进行冷却。冷却剂源101通过冷却剂输入管线103与预分配装置105连接。预分配装置105通过中间管线107与冷却器109连接，冷却器109分别与在此未示出的检测器装置的组件相对应。在此冷却器109与在此未示出的PET检测单元和数据处理单元热接触。冷却器109通过另外的中间管线111与回流分配装置113连接。中间管线111通过回流分配装置113综合到一起，并通过回流管线115与冷却剂源101连接。回引的冷却剂在冷却剂源101中重新被冷却并通过冷却剂输入管线103馈入到预分配装置105。
在本发明的优选实施方式中，冷却器109与PET检测单元及其对应的数据处理单元相似地环形地围绕PET或MR-PET系统的患者开口设置。通过使用预分配装置105和回流分配装置113使得整个冷却系统可以紧凑地实现。通过平行地引导中间管线107和111使得所有冷却器109净皮输以温度相同的冷却剂。这在先后通过冷却器109串行地流过冷却剂的情况下是无法保证的，因为冷却剂在流过每个冷却器109时由于能量吸收而从各冷却器109出来时会变热。因
6此在串行设置的冷却剂循环中，提供给最后一个冷却器109的冷却剂相比第一个冷却器109来说明显变热。这导致PET检测单元和数据处理单元运行温度的不均匀。该问题可以通过并行设置中间管线107和111以及冷却器109来防止。预分配装置105和回流分配装置113优选实施为环形或C形的，并由导热良好的材料、如铜构成。在预分配装置105和回流分配装置113内分别形成一个用于容纳冷却剂的通道，其流截面的大小足以为数量较大的并行冷却器109提供充足的冷却剂。同时，预分配装置105和回流分配装置113同样可以起冷却器的作用，并直接与一个或多个PET检测单元或数据处理单元处于热接触。在这种情况下，可以省去管线107和111以及相应的冷却器109。这使得紧凑的结构成为可能。
在本发明的另一实施方式中，可以将预分配装置105和回流分配装置113同时用作PET检测单元和/或数据处理单元的支撑装置。以这种方式可以使冷却系统的结构尺寸进一步减小。
所述的本发明的实施方式的优点尤其在于，通过形成至各冷却器109的并行的冷却剂循环使系统中仅有很小的压力损失。在串行设置的冷却剂循环中，压力损失明显高得多，〃t人而必须以更高的压力来工作。此外，可以筒单的方式例如为了维护的目的将各PET检测单元与冷却器109分开而不会影响到系统的其余部分。并行连接的冷却剂循环不会由于去掉一个或多个PET检测单元而受到影响。
图3示意性示出C形水分配装置201。冷却剂可以从水分配装置201的一侧输入其中，这通过箭头203符号化地示出。在此未示出的冷却管线从水分配装置201引向要冷却的检测单元，例如垂直于图面。类似地，可以构成相应的回流分配装置，冷却水然后重新聚集于其中。
图4示出C形水分配装置211的另一种实施方式。该水分配装置211的实施方式具有设置在中间的冷却剂入口 ，这通过箭头213符号化地示出。在相应的回流分配装置中，冷却剂可以在遍历之后在两个下端重新被引入到冷却剂循环中。
图5示出水分配装置221的另一种实施方式。该水分配装置构成为环形的并类似于图4的实施方式具有中央入口 ，这通过箭头223符号化地示出。相应的回流分配装置的出口也可以相对地设置。
图3至图5示出的水分配装置仅仅是示例实施方式。还可以有各种其它的相应于各种有利的几何形状的水分配装置的实施方式。优选还可以将水分配装置用作用于电子组件的冷却器。在此这样设置要冷却的组件使它们与水分配装置热接触。
权利要求
1.一种具有多个检测单元的检测器装置，这些检测单元分别与一个数据处理单元相对应，该检测器装置包括具有冷却单元的冷却系统，为了进行冷却，这些冷却单元与检测单元和/或数据处理单元导热地连接，其特征在于，这些冷却单元与一个分配单元连接，借助该分配单元并行地将冷却剂输送到冷却单元中。
2. 根据权利要求1所述的检测器装置，其中，所述分配单元的几何形状 最大程度地与所述检测单元和/或数据处理单元的几何排列相一致。
3. 根据权利要求1或2所述的检测器装置，其中，所述分配单元具有一 个冷却剂通道，其截面的大小使得能够同等地为所有冷却单元供给冷却剂。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的检测器装置，其中，所述分配单 元至少部分地由高导热材料制成，并与冷却剂处于热接触，以及数据处理单元 设置成与高导热材料处于热接触。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的检测器装置，其中，所述分配单元 包括支座，该支座与检测单元和/或数据处理单元机械连接，使它们保持在它们 相应的位置上。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的检测器装置，其中，所述检测单元 设置成环形的，所述分配单元设置成环形的。
全文摘要
本发明涉及一种具有多个检测单元的检测器装置，这些检测单元分别与一个数据处理单元相对应，该检测器装置包括具有冷却单元的冷却系统，为了进行冷却，这些冷却单元与检测单元和/或数据处理单元导热地连接。这些冷却单元与一个分配单元连接，借助该分配单元并行地为这些冷却单元输送冷却剂。
文档编号G01R33/28GK101644749SQ200910160280
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者斯蒂芬·斯托克 申请人:西门子公司