[发明专利]具有飞行时间性能的PET/MR扫描仪

说明书

技术领域

下文涉及成像技术。其在使用正电子发射断层摄影术(PET)与磁共振成像(MRI)组合的医学成像中找到特定应用。

背景技术

磁共振成像(MRI)组合高磁场、磁场梯度以及射频激励脉冲以在人类患者或者其他成像对象中生成磁共振并进行空间编码。由傅立叶变换或者其他重构过程来处理磁共振以解码该空间编码并产生对象的重构图像。

在正电子发射断层摄影术(PET)中，向人类患者或者其他成像对象给予正电子发射放射性药剂。每个正电子湮没产生两个具有大约511keV能量的反向伽马射线。这两个伽马射线由定义了响应线(LOR)的环绕成像对象的辐射检测器所检测。多个这种正电子湮没事件定义了类似投影的LOR数据，该LOR数据可通过滤波反投影、迭代重构、或者其他重构技术来进行重构以产生重构图像。

MRI通常提供包括软组织对照的具有强形态学特征的图像。PET通常用于功能成像。已经认识到，MRI和PET的组合具有相互促进的优点。例如，由MRI说明的形态学可提供用于解释PET功能成像的环境。不幸地是，操作MRI对于邻近的PET扫描仪的操作具有不利影响。PET扫描仪通常采用闪烁体(scintillator)来将伽马射线转换成为光猝发(burst)，并且采用光电倍增管(PMT)来检测闪烁事件。PMT不利地受到磁场的影响，由此使得将PET扫描仪硬件直接并入到MRI扫描仪的高磁场环境中存在问题。通常，很难获取高质量的PET图像。信噪比(SNR)通常很低，这是因为考虑患者曝光而限制放射性药剂的放射性。另外，PET图像通常包括由用以产生重构图像的LOR重构处理而引入的图像噪声。对于在MR环境中操作的PET系统，由MR组件产生的热量和振动可进一步增加图像噪声。

通过使用较高密度的辐射检测器可增强PET图像的分辨率以及PET扫描仪的计数率性能。但是，较小的检测器具有较低的辐射计数率并且相应地具有较高噪声。此外，在早已经包含了诸如低温冷却的主磁体、数个磁场梯度线圈、钢垫片和/或垫片线圈、射频线圈等之类的MR部件的MRI扫描仪孔腔中，空间是有价值的东西。

下文旨在于克服了上述及其他缺点的改进装置和方法。

发明内容

根据一个方面，公开了一种成像系统。磁共振成像扫描仪至少包括包含在扫描仪壳体内或者在扫描仪壳体上的主磁体和磁场梯度线圈。磁共振成像扫描仪在成像区域中获取空间编码的磁共振。布置在扫描仪壳体内或者之上的多个固态辐射检测器设置为检测从成像区域发射的伽马射线。飞行时间(time-of-flight)正电子发射断层摄影术(TOF-PET)处理被配置为基于(i)由固态辐射检测器输出的基本上同时的伽马射线检测的位置、以及(ii)在所述基本同时的伽马射线检测之间的时间间隔来确定已定位的响应线。飞行时间正电子发射断层摄影术(TOF-PET)重构处理被配置为重构已定位的响应线来产生TOF-PET图像。磁共振成像(MRI)重构处理被配置为重构所获取的磁共振来产生MRI图像。

根据另一方面，提供了一种成像方法。从成像区域内获取空间编码的磁共振。检测从成像区域发射的伽马射线。基于(i)基本同时检测的伽马射线检测的位置、以及(ii)在所述基本同时检测的伽马射线的所述检测之间的时间间隔来确定已定位的响应线。重构已定位的响应线来产生飞行时间正电子发射断层摄影术(TOF-PET)图像。重构所获取的空间编码磁共振以产生磁共振成像(MRI)图像。

根据另一方面，公开了一种成像系统。磁共振成像扫描仪至少包括包含在扫描仪壳体内或者在扫描仪壳体上的主磁体和磁场梯度线圈。磁共振成像扫描仪在成像区域中获取空间编码的磁共振。布置在扫描仪壳体内或者之上的多个固态辐射检测器被设置为检测从成像区域发射的伽马射线。冷却系统与主磁体和磁场梯度线圈中的至少一个热耦合以冷却所述至少一个主磁体和磁场梯度线圈，并且所述冷却系统另外与多个固态辐射检测器热耦合以冷却所述固态辐射检测器。一致处理(coincidence processing)被配置为基于由固态辐射检测器输出的、基本上同时的伽马射线检测的位置来确定响应线。正电子发射断层摄影术(PET)重构处理被配置为重构响应线来产生PET图像。磁共振成像(MRI)重构处理被配置为重构所获取的磁共振来产生MRI图像。

一个优点在于提供了由PET/MR扫描仪所获取的、能经受降低噪声的重构的TOF-PET成像数据。

另一优点在于提供了生成高分辨率PET图像的PET/MR扫描仪。

另一优点在于PET/MR扫描仪的简化结构。