DE102005015070B4

DE102005015070B4 - Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie-und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät

Info

Publication number: DE102005015070B4
Application number: DE102005015070.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Krieg Robert; Rainer Kuth; Ralf Ladebeck; Dr. Oppelt Ralph; Dr. Renz Wolfgang; Dr. Schmidt Sebastian; Dr. Vester Markus
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2025-04-02
Also published as: CN1839757A; US20060251312A1; CN100566659C; DE102005015070A1; US7522952B2

Abstract

Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät zur Bilddarstellung eines Untersuchungsobjektes (41) in einem Untersuchungsraum (40) mit – einem Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät, aufweisend – ein dem Untersuchungsraum zugeordnetes Geräteteil (10), wobei das Geräteteil (10) einen Gammastrahlendetektor (11) mit zugeordneter Elektronikeinheit (12) zur Erfassung aus dem Untersuchungsraum (40) vom Untersuchungsobjekt (41) emittierter Strahlung und Wandlung der Strahlung in entsprechende elektrische Signale umfasst, und – eine erste Auswerteeinheit (711) zur Auswertung der elektrischen Signale für ein Positronen-Emissions-Tomographie-Bild des Untersuchungsobjektes (41), und – einem Magnetresonanz-Tomographie-Gerät, aufweisend – eine Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) zum Senden von hochfrequenten Anregungsimpulsen (23) in den Untersuchungsraum (40) und/oder zum Empfang von Magnetresonanzsignalen vom Untersuchungsobjekt (41) aus dem Untersuchungsraum (40), – ein Gradientenspulensystem (22) zum Erzeugen von magnetischen Gradientenfeldern im Untersuchungsraum (40), wobei die Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) näher am Untersuchungsraum (40) angeordnet ist als das Gradientenspulensystem (22), – einen zwischen Gradientenspulensystem (22) und Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) angeordneten Hochfrequenzschirm (21) zur Entkopplung der Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) vom Gradientenspulensystem (22), und – eine zweite Auswerteeinheit (80) zur Auswertung der Magnetresonanzsignale für ein Magnetresonanz-Tomographie-Bild des Untersuchungsobjektes (41), dadurch gekennzeichnet, dass – das Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteil (10) zwischen dem Hochfrequenzschirm (21) und der Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) angeordnet ist, und – das Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteil (10) zumindest auf der der Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) zugewandten Seite mit einer für von der Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) und dem Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteil (10) verursachten Hochfrequenzstrahlung undurchlässigen Schirmhülle (30) versehen ist, wobei – die erste Auswerteeinheit (711) über mindestens eine ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombination von Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät (PET/MRT-Gerät) zur Bilddarstellung eines Untersuchungsobjektes in einem Untersuchungsraum.
Die Magnetresonanz-Tomographie (MRT) und die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) sind heutzutage unerlässliche Verfahren zur genauen Diagnose vieler Erkrankungen und gesundheitlicher Störungen. Hierbei ist es möglich, betroffene Organe und Organteile exakt dreidimensional abzubilden und darüber hinaus die physiologischen und biochemischen Vorgänge in den betroffenen Organen oder Organteilen bis auf molekularer Ebene zu verfolgen.
Die Stärke der MRT liegt in der exakten Abbildbarkeit vieler Organe mit höchster Ortsauflösung. Im Vergleich zur Computertomographie (CT) kommt dabei dieses Verfahren ohne potenziell schädliche ionisierende Strahlung aus. Die Stärken der PET liegen hingegen vor allem in der funktionellen Bildgebung, d. h. in der Abbildung biochemischer und physiologischer Vorgänge. Die PET hat jedoch eine verhältnismäßig schlechte Ortsauflösung von beispielsweise ca. 5 mm, die ohne zusätzliche Strahlenbelastung nicht mehr gesteigert werden kann. Mit einer Kombination beider Verfahren kann sowohl die hohe Ortsauflösung der MRT mit der funktionellen Information aus der PET für eine noch exaktere Diagnose genutzt werden.
Kombinierte CT- und PET-Messungen sind der Fachwelt bereits bekannt. Dabei wird ein Patient unmittelbar hintereinander durch den Detektorring eines CT-Gerätes und den Detektorring eines PET-Gerätes befördert. Die entstehenden Bilder werden in einem Computer zusammengeführt. Ähnliche Überlegungen gibt es für die Positronen-Emissions-Tomographie und Magnetresonanz-Tomographie. Dabei kann beispielsweise ein PET-Gerät direkt hinter einem MRT-Gerät angeordnet werden. Die PET erfolgt somit nach der MRT. Somit wird der Patient z. B. auf einer Liege vom MRT-Gerät zum PET-Gerät befördert. Beide Geräte sind folglich räumlich voneinander getrennt und beide Abbildungsverfahren finden daher unabhängig voneinander, zeitlich nacheinander statt.
Aus DE 44 14 371 C2 ist ein diagnostisches MRT-Gerät mit einem Untersuchungsraum bekannt. Das MRT-Gerät umfasst dabei eine Hochfrequenzantenneneinrichtung und ein Gradientenspulensystem, wobei die Hochfrequenzantenneneinrichtung näher am Untersuchungsraum angeordnet ist als das Gradientenspulensystem. Zwischen Gradientenspulensystem und Hochfrequenzantenneneinrichtung ist dabei ein zylindermantelförmiger Hochfrequenzschirm angeordnet.
Gemäß EP 0 141 383 B1 und EP 0 177 855 B1 sind Ausführungsbeispiele von Hochfrequenzantenneneinrichtungen für MRT-Geräte angegeben, mittels derer bei einheitlich ausgeprägter Signalempfindlichkeit ein homogenes Magnetfeld erzeugt werden kann. Derartige Hochfrequenzantenneneinrichtungen werden in Fachkreisen auch „Bird-Cage”-Antennen genannt.
In „Development of a Simultaneous PET/MRI Scanner. In: Nuclear Science Symposium Conference Record 2004, 16.–22. Oct. 2004, Vol. 4, 3419–3421” von Schlyer et al. ist ein kombiniertes PET- und MRT-Gerät angegeben, bei welchem ein PET-Ring konzentrisch um eine den MRT-Gerät zugeordnete Hochfrequenzspule angeordnet ist. Außerhalb des PET-Rings ist ein Magnetresonanz-Magnetsystem angeordnet. D. Schlyer et al. sehen es dabei für erforderlich, die den PET-Detektoren des PET-Rings zugeordneten Schaltkreise vor der Intensiven von MRT-Pulssequenzen herrührenden Hochfrequenzstrahlung zu schützen. Konkrete Maßnahmen werden hierbei nicht angegeben.
Aus einem wissenschaftlichen Fachbeitrag von B. E. Hammer (B. E. Hammer, „Engineering Considerations for a MR-PET Scanner”, International Seminar New Types of Detectors, Physica Medica, Vol. XII, Supplement 1, June 1996) ist eine Kombination eines Positronen-Emissions-Tomographie-Gerätes mit einem Magnetresonanz-Tomographie-Gerät bekannt, bei welcher die Geräte als konzentrisch angeordnete Zylinder ausgestaltet sind. Ein in dem Fachbeitrag beschriebenes Problem ist das Übersprechen von Signalen zwischen den Kabeln, was durch eine Kabelschirmung beseitigt werden soll.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine Kombination eines Positronen-Emissions-Tomographie-Gerätes mit einem Magnetresonanz-Tomographie-Gerät anzugeben, die Platz sparend ist und bei der sich die PET- und die MRT-Bildgebung nicht gegenseitig stören.
Die das kombinierte PET/MRT-Gerät betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in Patentanspruch 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung handelt es sich um ein kombiniertes PET/MRT-Gerät zur Bilddarstellung eines Untersuchungsobjektes in einem Untersuchungsraum mit

– einem PET-Gerät, aufweisend – ein dem Untersuchungsraum zugeordnetes Geräteteil, wobei das Geräteteil einen Gammastrahlendetektor mit zugeordneter Elektronikeinheit zur Erfassung aus dem Untersuchungsraum vom Untersuchungsobjekt emittierter Strahlung und Wandlung der Strahlung in entsprechende elektrische Signale umfasst, und – eine erste Auswerteeinheit zur Auswertung der elektrischen Signale für ein PET-Bild des Untersuchungsobjektes,

– einem MRT-Gerät, aufweisend – eine Hochfrequenzantenneneinrichtung zum Senden von hochfrequenten Anregungsimpulsen in den Untersuchungsraum und/oder zum Empfang von Magnetresonanzsignalen vom Untersuchungsobjekt aus dem Untersuchungsraum, – ein Gradientenspulensystem zum Erzeugen von magnetischen Gradientenfeldern im Untersuchungsraum, wobei die Hochfrequenzantenneneinrichtung näher am Untersuchungsraum angeordnet ist als das Gradientenspulensystem, – einen zwischen Gradientenspulensystem und Hochfrequenzantenneneinrichtung angeordneten Hochfrequenzschirm zur Entkopplung der Hochfrequenzantenneneinrichtung vom Gradientenspulensystem, und – eine zweite Auswerteeinheit zur Auswertung der Magnetresonanzsignale für ein MRT-Bild des Untersuchungsobjektes,

– das PET-Geräteteil zwischen dem Hochfrequenzschirm und der Hochfrequenzantenneneinrichtung angeordnet ist,

– das PET-Geräteteil zumindest auf der der Hochfrequenzantenneneinrichtung zugewandten Seite mit einer von der Hochfrequenzantenneneinrichtung verursachte Hochfrequenzstrahlung undurchlässigen Schirmhülle versehen ist.

Durch die Integration des PET-Geräteteils in das MRT-Gerät kann ein kombiniertes PET/MRT-Gerät erfindungsgemäß angegeben werden, das von den Abmessungen in etwa einem einzelnen MRT-Gerät entspricht. Dabei wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass für die PET-Strahlung die Hochfrequenzantenneneinrichtung nahezu transparent ist und somit nahezu ohne Verluste zum Gammastrahlendetektor des PET-Geräteteils gelangt. Weiter wird mit der Schirmhülle erreicht, dass einerseits nahezu keine von der Hochfrequenzantenneneinrichtung ausgehende Hochfrequenzstrahlung den Gammastrahlendetektor des PET-Geräteteils erreicht und andererseits fast keine vom PET-Geräteteil ausgehende hochfrequente Störstrahlung in Richtung Untersuchungsraum und damit zur Hochfrequenzantenneneinrichtung gelangt. Für die Gradientenfelder ist die Schirmhülle jedoch transparent ausgeführt, so dass ein zuverlässiger MRT-Betrieb des erfindungsgemäßen Gerätes gewährleistet ist.
Die erste Auswerteeinheit ist über mindestens eine innerhalb und außerhalb des PET-Geräteteils verlaufende Signalleitung mit der Elektronikeinheit des PET-Geräteteils verbunden und ein innerhalb des PET-Geräteteils verlaufender Teil der Signalleitung ist mit einem Bandpassfilter versehen. Dabei ist bezüglich des Bandpassfilters die untere Grenzfrequenz so zu wählen, dass die starken niederfrequenten Gradientensignale über die Signalleitung nicht in das für Hochfrequenzstrahlung geschirmte PET-Geräteteil gelangen können. Jedoch sollte ein ausreichend tiefer Spektralanteil der PET-Signale nach außen zur ersten Auswerteeinheit gelangen können. Die obere Grenze des Bandpassfilters ist so gewählt, dass die höherfrequenten Spektralanteile der PET-Signale die hochfrequenten Signale des MRT-Gerätes gerade noch nicht stören. Für eine nicht beanspruchte Ausgestaltung mit einer Kaskade eines Hochpass- und eines Notch-Filters wird ausgenutzt, dass die hochfrequenten Signale des MRT-Gerätes mit einer Bandbreite von beispielsweise 0,5 MHz bei 64 MHz Mittenfrequenz sehr schmalbandig sind. Der Notch-Filter, auch Kerbfilter genannt, ist hierbei genau auf die Frequenzen der hochfrequenten Signale des MRT-Gerätes abzustimmen. Die Grenzfrequenz des Hochpassfilters ist zudem so zu wählen, dass die starken niederfrequenten Gradientensignale über die Signalleitung nicht in das für Hochfrequenzstrahlung geschirmte PET-Geräteteil gelangen können, wobei ein ausreichend tiefer Spektralanteil der PET-Signale nach außen zur ersten Auswerteeinheit gelangen können sollte.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des kombinierten PET/MRT-Gerätes gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn das PET-Geräteteil einen ringförmigen Querschnitt aufweist und konzentrisch um den Untersuchungsraum angeordnet ist. Ist der Gammastrahlendetektor, der insbesondere eine Vielzahl von Szintillationsdetektoren aufweist, vorzugsweise zu einem geschlossenen kreisförmigen oder elliptischen Ring ausgebildet, gewährleistet dies bei niedrig gehaltener Strahlungsintensität eine gute Ortsauflösung bei der PET-Bildgebung, da die gesamte radial vom Untersuchungsobjekt in Richtung Gammastrahlendetektor ausgesandte PET-Strahlung für die PET-Bildgebung über den Winkel von 360° berücksichtigbar ist.
Es ist von Vorteil, wenn die Schirmhülle eine erste und dazu gegenüberliegend angeordnet eine zweite elektrisch leitfähige Schichtanordnung aufweist, die Schichtanordnungen durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind, die Schichtanordnungen nebeneinander angeordnete Leiterbahnen umfassen, die durch elektrisch isolierende Schlitze getrennt sind, die Schlitze in der ersten Schichtanordnung gegenüber den Schlitzen in der zweiten Schichtanordnung versetzt angeordnet sind und benachbarte Leiterbahnen über hochfrequente Ströme leitende Brücken miteinander verbunden sind. Von der Hochfrequenzantenneneinrichtung in der Schirmhülle induzierte Ströme können dabei zwischen benachbarten Leiterbahnen im wesentlichen über Brücken fließen, wobei bei geeigneter Anordnung der Brücken keine von den Gradientenfeldern herrührenden Ringströme über mehrere Leiterbahnen und auch keine Ströme, deren Resonanzfrequenz im Bereich der Arbeitsfrequenz des MRT-Gerätes liegt, induziert werden können. Andererseits ist die Durchlässigkeit der Schirmhülle für die Gradientenfelder des Gradientenspulensystems durch die Brücken nicht wesentlich beeinträchtigt.
Dabei ist es günstig, wenn zumindest ein Teil der Brücken durch Metallfolienstücke gebildet ist. Damit ist ausgehend von einer geschlitzten Grundausführung die Schirmhülle flexibel an die Form des PET-Gerätes anpassbar.
Weiter ist es günstig, wenn zumindest ein Teil der Brücken durch Kapazitäten gebildet ist. Die Bemessung der Kapazitäten wird dabei so gewählt, dass sie für die Arbeitsfrequenz des Gradientenspulensystems eine große Impedanz besitzen, während ihre Impedanz für Arbeitsfrequenzen der Hochfrequenzantenneneinrichtung vernachlässigbar ist. Durch Gradientenfelder induzierte geschlossene Stromkreise in der Schirmhülle, die über mehrere Leiterbahnen ausgebildet sein können, werden hiermit vermieden.
Es ist insbesondere günstig, wenn alle Komponenten des Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteils aus nicht-magnetischem Material ausgeführt sind. Damit werden Inhomogenitäten des Magnetfeldes innerhalb des kombinierten PET/MRT-Gerätes und insbesondere innerhalb des Untersuchungsraumes vermieden.
Günstig ist auch, wenn die Schirmhülle aus nicht-magnetischem Material ausgeführt ist. Damit werden ebenfalls Inhomogenitäten des Magnetfeldes innerhalb des kombinierten PET/MRT-Gerätes und insbesondere innerhalb des Untersuchungsraumes vermieden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Elektronikeinheit des PET-Geräteteils mit mindestens einer Schutzdiode versehen ist. Damit bewahrt die mindestens eine Schutzdiode insbesondere die Elektronikeinheit vor Zerstörung durch die von der Hochfrequenzantenneneinrichtung des MRT-Gerätes ausgesendeten Anregungsimpulse, die hohe zerstörerische Feldstärken aufweisen können.
Bei einem Verfahren zur Bilddarstellung eines Untersuchungsobjektes in einem Untersuchungsraum mittels des kombinierten PET/MRT-Gerätes mit

– einem PET-Gerät, aufweisend – ein dem Untersuchungsraum zugeordnetes Geräteteil, welches einen Gammastrahlendetektor mit zugeordneter Elektronikeinheit umfasst, wobei der Detektor aus dem Untersuchungsraum vom Untersuchungsobjekt emittierte Strahlung erfasst und die Elektronikeinheit die erfasste Strahlung in entsprechende elektrische Signale wandelt, und – eine erste Auswerteeinheit, welche die elektrischen Signale für ein PET-Bild des Untersuchungsobjektes auswertet,

– einem MRT-Gerät, welches – eine Hochfrequenzantenneneinrichtung aufweist, die Anregungsimpulse in den Untersuchungsraum sendet und/oder Magnetresonanzsignale vom Untersuchungsobjekt aus dem Untersuchungsraum empfängt, – ein Gradientenspulensystem aufweist, das magnetische Gradientenfelder im Untersuchungsraum erzeugt, wobei die Hochfrequenzantenneneinrichtung näher am Untersuchungsraum angeordnet ist als das Gradientenspulensystem, – einen zwischen Gradientenspulensystem und Hochfrequenzantenneneinrichtung angeordneten Hochfrequenzschirm aufweist, der die Hochfrequenzantenneneinrichtung vom Gradientenspulensystem entkoppelt, und – eine zweite Auswerteeinheit aufweist, welche die Magnetresonanzsignale für ein MRT-Bild des Untersuchungsobjektes auswertet,

– mindestens für die Dauer jedes von der Hochfrequenzantenneneinrichtung ausgesendeten Anregungsimpulses die erste Auswerteeinheit keine elektrischen Signale für ein PET-Bild des Untersuchungsobjektes auswertet,

– das PET-Geräteteil zwischen dem Hochfrequenzschirm und der Hochfrequenzantenneneinrichtung angeordnet ist

Indem die erste Auswerteeinheit zumindest für die Dauer jedes von der Hochfrequenzantenneneinrichtung ausgesendeten Anregungsimpulses gemessene PET-Signale nicht auswertet, ist gewährleistet, dass die von der Auswerteeinheit empfangenen Signale auch tatsächlich von PET-Strahlung und nicht von hochfrequenter von der Hochfrequenzantenneneinrichtung des MRT-Gerätes ausgehender Störstrahlung herrühren. Ein zuverlässiger PET-Betrieb des erfindungsgemäßen Gerätes ist damit gewährleistet. Darüber hinaus ergeben sich beim erfindungsgemäßen Verfahren die gleichen Vorteile wie beim erfindungsgemäßen PET/MRT-Gerät.
Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn für die Dauer jedes von der Hochfrequenzantenneneinrichtung ausgesendeten Anregungsimpulses die Elektronikeinheit des PET-Geräteteils nicht mit Energie versorgt wird. Damit kann eine Reduktion der Verlustleistung im PET-Geräteteil erreicht werden.
Es ist aber auch von Vorteil, wenn für die Dauer jedes von der Hochfrequenzantenneneinrichtung ausgesendeten Anregungsimpulses die Elektronikeinheit des PET-Geräteteils in einen Standby-Betrieb geschaltet wird. Im Standby-Betrieb, d. h. im energiesparenden Bereitschaftsbetrieb, kann zum einen eine Reduktion der Verlustleistung im PET-Geräteteil erreicht werden und zum anderen ist das PET-Geräteteil schnell ansprechbar und ohne große Verzögerung in den Aufnahmemodus schaltbar.
Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele der Vorrichtung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Veranschaulichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt und gewisse Merkmale sind schematisiert dargestellt. Im Einzelnen zeigen
1 die schematische Darstellung eines kombinierten Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerätes,
2 a) eine Schirmhülle im Querschnitt mit Brücken aus Metallfolienstücken,
b) eine Draufsicht eines Ausschnittes der Schirmhülle mit Brücken aus Metallfolienstücken und Kapazitäten,
3 einen Ausschnitt aus dem kombinierten PET/MRT-Gerät gemäß 1 und
4 eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge beim Betrieb des kombinierten PET/MRT-Gerätes für das kombinierte PET/MRT-Bildgebungsverfahren.
Einander entsprechende Teile sind in den 1 bis 4 mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in einem Querschnitt ein kombiniertes PET/MRT-Gerät zur Bilddarstellung eines Untersuchungsobjektes 41 in einem Untersuchungsraum 40 schematisch dargestellt. Das kombinierte PET/MRT-Gerät setzt sich zusammen aus einem MRT-Gerät und einem PET-Gerät mit einem integrierten PET-Geräteteil 10.
Der Übersichtlichkeit halber sind die in einem MRT-Gerät obligatorischen Spulen, die ein magnetisches Grundfeld im Untersuchungsraum 40 erzeugen, nicht dargestellt. Zur Erzeugung unabhängiger, zueinander senkrechter Magnetfeldgradienten der Richtungen x, y, z gemäß einem Koordinatenkreuz 100, umfasst ein MRT-Gerät ein Gradientenspulensystem 22, welches hier nur vereinfacht, schematisch dargestellt ist. Dem MRT-Gerät zugeordnet ist zudem eine Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 zur Erzeugung von Anregungsimpulsen in dem Untersuchungsraum 40 und/oder zum Empfang von Magnetresonanzsignalen vom Untersuchungsobjekt 41 aus dem Untersuchungsraum 40 gezeigt. Die hier dargestellte Ausführungsform der Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 ist aus mehreren Antennenstäben ausgebildet. In 1 sind als Beispiel sechzehn Stäbe angedeutet. Man bezeichnet einen solchen Hochfrequenzantenneneinrichtungstyp auch als „Bird-Cage”-Antenne. Zwischen Gradientenspulensystem 22 und Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 ist weiter ein zylindermantelförmiger Hochfrequenzschirm 21 zur insbesondere elektromagnetischen Entkopplung der Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 vom Gradientenspulensystem 22 angedeutet. Der Hochfrequenzschirm 21 ist derart ausgebildet, dass er für die vom Gradientensystem 22 erzeugten Signale im niederfrequenten Bereich durchlässig und für die von der Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 erzeugten Signale im Hochfrequenzbereich undurchlässig ist.
Das PET-Geräteteil 10 umfasst einen Gammastrahlendetektor 11, mit welchem die vom Untersuchungsobjekt 41 emittierte PET-Strahlung erfasst und mit Hilfe einer zugeordneten Elektronikeinheit 12 ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt werden kann. Zudem ist das PET-Geräteteil 10 ringförmig ausgestaltet und konzentrisch um den Untersuchungsraum 40 angeordnet. Als Gammastrahlendetektor 11 kann beispielsweise eine Vielzahl von dem Untersuchungsraum 40 zugewandten Szintillationsdetektoren 111 verwendet werden. Auf der der Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 zugewandten Seite des PET-Geräteteils 10 ist eine für Hochfrequenzstrahlung undurchlässige Schirmhülle 30 angebracht. Die Schirmhülle 30 ist derart ausgeführt, dass einerseits nahezu keine von der Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 ausgehende Hochfrequenzstrahlung das PET-Geräteteil 10 erreicht und andererseits fast keine vom PET-Geräteteil 10 ausgehende hochfrequente Störstrahlung in Richtung Untersuchungsraum 40 und damit zur Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 gelangt. Bezüglich der Gradientenfelder ist die Schirmhülle 30 aber transparent ausgeführt.
Die elektrischen PET-Signale gelangen zu einer über eine Signalleitung 610 mit einem Anschluss 13 des PET-Geräteteils 10 verbundenen Auswerteeinheit 711. Die Auswerteeinheit 711 weist einen Prozessrechner auf, mit dessen Hilfe PET-Bilder aus den elektrischen PET-Signalen ermittelt werden. Die Energieversorgung des PET-Geräteteils 10 wird mit einem schaltbaren Netzgerät 710 gewährleistet, das mit dem PET-Geräteteil 10, insbesondere mit der Elektronikeinheit 12 des PET-Geräteteils 10 verbunden ist. Der mit III bezeichnete Ausschnitt geht näher aus 3 hervor.
Der Betrieb des MRT-Geräts erfolgt über eine weitere ebenfalls einen Prozessrechner aufweisende Auswerteeinheit 80. Die Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 ist über eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 720 mit der Auswerteeinheit 80 verbunden. Sie wird dabei, gesteuert von der Auswerteeinheit 80, von der Sende-/Empfangseinheit 720 zum Aussenden von Anregungsimpulsen angeregt. Die daraufhin von der Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 empfangenen Magnetresonanzsignale werden dann wiederum über die Sende-/Empfangseinheit 720, gegebenenfalls mittels eines in der Sende-/Empfangseinheit 720 integrierten Verstärkers verstärkt, an die Auswerteeinheit 80 übermittelt. Die Auswerteeinheit 80 ermittelt dann aus dem Magnetresonanzsignal ein MRT-Bild.
Die Stromversorgung des Gradientenspulensystems 22 erfolgt gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1, ebenso durch die Auswerteeinheit 80 gesteuert, mittels eines mit dem Gradientenspulensystem 22 verbundenen Stromversorgungsmittels 722. Es besteht auch eine Verbindung zwischen der dem PET-Geräteteil 10 zugeordneten ersten Auswerteeinheit 711 und der dem MRT-Gerät zugeordneten zweiten Auswerteeinheit 80, über welche die erste Auswerteeinheit 711 von der zweiten Auswerteeinheit 80 Signale übermittelt bekommt, die ein Aussetzen der Auswertung in der ersten Auswerteeinheit 711 während der Dauer eines Anregungspulses bewirken. Damit gegebenenfalls darüber hinaus das schaltbare Netzgerät 710, das insbesondere die Elektronikeinheit 12 des PET-Geräteteils 10 mit Energie versorgt, in Abhängigkeit von der MRT-Gerät-Ansteuerung ebenfalls angesteuert werden kann, ist dieses auch mit der Auswerteeinheit 80 verbunden.
Die mit den Auswerteeinheiten 711 und 80 gewonnenen PET- und MRT-Schnittbilder werden einem Prozessrechner 90, der vorzugsweise eine Bildschirmausgabe aufweist, übermittelt, mittels welchem die Schnittbilder rechnerisch überlagert werden und als kombiniertes PET-MRT-Bild ausgegeben werden können.
In 2a ist ein Teil der Schirmhülle 30 im Querschnitt dargestellt. Die Schirmhülle 30 umfasst zwei metallische Schichtanordnungen 36 und 37, insbesondere aus Kupfer, die jeweils aus nebeneinander angeordneten Leiterbahnen 31 ausgestaltet sind. Die Leiterbahnen 31 sind dabei durch elektrisch isolierende Schlitze 34 getrennt. Beide Schichtanordnungen 36 und 37 sind auf ein zwischen den Schichtanordnungen angeordnetes Dielektrikum 35, insbesondere aus Glasfasergewebe verstärktem Epoxid- oder Teflon-Material, aufgebracht. Dabei sind die beiden Schichtanordnungen 36 und 37 zueinander derart angeordnet, dass deren Leiterbahnen 31 und Schlitze 34 versetzt angeordnet sind.
2b zeigt in einer Draufsicht einen Ausschnitt der Schirmhülle 30. Die abgebildeten Leiterbahnen 31 sind hier als Beispiel parallel zueinander ausgeführt. Die obere Schichtanordnung 36 stellt dabei die der Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 zugewandte Schichtanordnung 36 dar. Die benachbarten Leiterbahnen 31 der oberen Schichtanordnung 36 sind über hochfrequente Ströme leitende Brücken 32, 33 miteinander verbunden. Von der Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 in der oberen Schichtanordnung 36 induzierte Ströme können zwischen benachbarten Leiterbahnen 31 über die Brücken 32, 33 fließen. Ein Teil der Brücken 32, 33 kann als Metallfolie 32 ausgeführt sein, die jeweils benachbarte Leiterbahnen 31 galvanisch miteinander verbindet. Die galvanischen Verbindungen können beispielsweise mittels Löten, Punktschweißen oder auch Anpressen hergestellt werden. Damit die von dem Gradientenspulensystem 22 in der oberen Schichtanordnung 36 induzierten Ströme keine geschlossenen Strompfade über mehrere Leiterbahnen 31 finden, sind einige Brücken 32, 33 als Kapazitäten 33, insbesondere Keramikkondensatoren, ausgeführt. Die Dimensionierung der Kapazitäten 33 ist derart gewählt, dass die Kapazitäten 33 für den hochfrequenten von der Hochfrequenzantenne 20 induzierten Strom eine vernachlässigbare Impedanz bieten, während die Impedanz für die vom Gradientenspulensystem 22 induzierten Ströme sehr hoch ist. Die in 2b dargestellte Anordnung der Brücken 32, 33 soll nur als Veranschaulichung dienen. Bei der Wahl der Anordnung der Brücken 32, 33 ist im Besonderen darauf zu achten, dass keine vom Gradientenspulensystem 22 induzierten Ringströme über mehrere Leiterbahnen 31 und auch keine Ströme, deren Resonanzfrequenz im Bereich der Arbeitsfrequenz des Magnetresonanzgerätes liegt, fließen können. Die untere Schichtanordnung 37 ist im abgebildeten Ausführungsbeispiel nicht mit Brücken versehen. Es ist aber auch denkbar, die Leiterbahnen 31 der unteren Schichtanordnung 37 entsprechend der oberen Schichtanordnung 36 ebenfalls mit Brücken 32, 33 zu verbinden. Der Übersicht halber ist das Dielektrikum 35 in 2b nicht abgebildet. In einem weiteren hier nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel der Schirmhülle 30 weist diese nur eine einzige mit Brücken 32, 33 versehene Schichtanordnung 36 auf. Die Abschirm- und Hochfrequenzeigenschaften dieser Ausführung reichen dabei nicht ganz an die guten Abschirm- und Hochfrequenzeigenschaften der in den 2a und 2b dargestellten Ausführung heran. Eine solche Ausführung ist aber einfacher und kostengünstiger herzustellen.
3 verdeutlicht den in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt. Das PET-Geräteteil 10 ist dabei über den Anschluss 13 mittels der Signalleitung 610 mit der Auswerteeinheit 711 verbunden. Zwischen Auswerteeinheit 711 und PET-Geräteteil 10 ist der Hochfrequenzschirm 21 dargestellt. Innerhalb des PET-Geräteteils 10 ist der Gammastrahlendetektor 11 mit zugeordneter Elektronikeinheit 12 angeordnet. Detektorseitig ist das PET-Geräteteil 10 mit der hier schematisch dargestellten Schirmhülle 30 versehen. Der Gammastrahlendetektor 11 weist mehrere nebeneinander angeordnete Szintillationsdetektoren 111 auf. Zum Schutz vor Zerstörung durch die relativ hohen Feldstärken, die von der Hochfrequenzantenneneinrichtung 20 ausgehen, ist die Elektronikeinheit 12 mit mindestens einer Schutzdiode 121 versehen. Die Elektronikeinheit 12 ist über einen Filter 122, insbesondere über einen Bandpassfilter oder über einen als Kaskade eines Hochpass- und eines Notch-Filters (Kerbfilter) ausgeführten Filter, mittels einer Signalleitung 610i mit dem Anschluss 13 des PET-Geräteteils 10 verbunden.
In 4 ist die zeitliche Abfolge beim Betrieb des erfindungsgemäßen PET/MRT-Gerätes für das kombinierte PET/MRT-Bildgebungsverfahren in einem Diagramm schematisch dargestellt. Die Abszisse bildet die Zeitachse t, während die Ordinate für die Intensität I des Anregungsimpulses 23 steht. Die Einheiten sind beliebig. In das Diagramm ist zudem eine gestrichelte Linie 14 eingetragen, die den Betriebszustand der dem PET-Gerät zugeordneten Auswerteeinheit 711 und gegebenenfalls des dem PET-Geräteteils 10 zugeordneten Netzgerätes 710 wiedergeben soll. Die Linie 14 verdeutlicht während welcher Zeitabschnitte die Auswerteeinheit 711 PET-Signale für ein PET-Bild auswertet und gegebenenfalls während welcher Zeitabschnitte das Netzgerät 710 das PET-Geräteteil 10, insbesondere die Elektronikeinheit 12, mit Energie versorgt. Während der Pulsdauer Δt₁₁ eines Anregungsimpulses 23 wertet die Auswerteeinheit 711 keine PET-Signale aus und das Netzgerät 710 ist gegebenenfalls ausgeschaltet oder auf Standby geschaltet. Zwischen zwei Anregungsimpulsen 23, deren zeitlicher Abstand Δt₁₂ ist, ist für die Zeitdauer Δt₂ mit Δt₂ < Δt₁₂ die Auswerteeinheit 711 im Auswertemodus und das Netzgerät 710 eingeschaltet, wobei das PET-Geräteteil 10, insbesondere die Elektronikeinheit 12, mit Energie versorgt wird. Die Steuerung der Auswerteeinheit 711 und gegebenenfalls des Netzgerätes 710 in Abhängigkeit von der Impulsfolge des MRT-Gerätes wird gemäß 1 dadurch erreicht, dass die dem PET-Geräteteil 10 zugeordnete Auswerteeinheit 711 und gegebenenfalls das Netzgerät 710 von der Auswerteeinheit 80 gesteuert werden, die ebenfalls die dem MRT-Gerät zugeordnete Sende-/Empfangseinheit 720 steuert.
Mit dem kombinierten PET/MRT-Bildgebungsverfahren kann somit eine gleichzeitige Aufnahme eines PET- und MRT-Bildes erfolgen. Diese kombinierte Aufnahme dauert ebenso lange, wie die Aufnahme eines MRT-Bildes für sich alleine, da die ohnehin bei der MRT-Bildgebung vorhandene Periode Δt₁₂ zwischen zwei Anregungsimpulsen 23 zur Aufnahme eines PET-Bildes genutzt werden kann.

Claims

Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät zur Bilddarstellung eines Untersuchungsobjektes (41) in einem Untersuchungsraum (40) mit – einem Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät, aufweisend – ein dem Untersuchungsraum zugeordnetes Geräteteil (10), wobei das Geräteteil (10) einen Gammastrahlendetektor (11) mit zugeordneter Elektronikeinheit (12) zur Erfassung aus dem Untersuchungsraum (40) vom Untersuchungsobjekt (41) emittierter Strahlung und Wandlung der Strahlung in entsprechende elektrische Signale umfasst, und – eine erste Auswerteeinheit (711) zur Auswertung der elektrischen Signale für ein Positronen-Emissions-Tomographie-Bild des Untersuchungsobjektes (41), und – einem Magnetresonanz-Tomographie-Gerät, aufweisend – eine Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) zum Senden von hochfrequenten Anregungsimpulsen (23) in den Untersuchungsraum (40) und/oder zum Empfang von Magnetresonanzsignalen vom Untersuchungsobjekt (41) aus dem Untersuchungsraum (40), – ein Gradientenspulensystem (22) zum Erzeugen von magnetischen Gradientenfeldern im Untersuchungsraum (40), wobei die Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) näher am Untersuchungsraum (40) angeordnet ist als das Gradientenspulensystem (22), – einen zwischen Gradientenspulensystem (22) und Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) angeordneten Hochfrequenzschirm (21) zur Entkopplung der Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) vom Gradientenspulensystem (22), und – eine zweite Auswerteeinheit (80) zur Auswertung der Magnetresonanzsignale für ein Magnetresonanz-Tomographie-Bild des Untersuchungsobjektes (41), dadurch gekennzeichnet, dass – das Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteil (10) zwischen dem Hochfrequenzschirm (21) und der Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) angeordnet ist, und – das Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteil (10) zumindest auf der der Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) zugewandten Seite mit einer für von der Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) und dem Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteil (10) verursachten Hochfrequenzstrahlung undurchlässigen Schirmhülle (30) versehen ist, wobei – die erste Auswerteeinheit (711) über mindestens eine innerhalb und außerhalb des Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteils (10) verlaufende Signalleitung (610, 610i) mit der Elektronikeinheit (12) des Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteils (10) verbunden ist und – ein innerhalb des Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteils (10) verlaufender Teil (610i) der Signalleitung (610, 610i) mit einem Filter (122) versehen ist, wobei das Filter (122) ein Bandpassfilter ist, dessen obere Grenze derart gewählt ist, dass höherfrequente Spektralanteile der elektrischen Signale die hochfrequenten Magnetresonanzsignale gerade noch nicht stören.
Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteil (10) – einen ringförmigen Querschnitt aufweist und – konzentrisch um den Untersuchungsraum (40) angeordnet ist.
Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Schirmhülle (30) eine erste und dazu gegenüberliegend angeordnet eine zweite elektrisch leitfähige Schichtanordnung (36, 37) aufweist, – die Schichtanordnungen (36, 37) durch ein Dielektrikum (35) voneinander getrennt sind, – die Schichtanordnungen (36, 37) nebeneinander angeordnete Leiterbahnen (31) umfassen, die durch elektrisch isolierende Schlitze (34) getrennt sind, – die Schlitze (34) in der ersten Schichtanordnung (36) gegenüber den Schlitzen (34) in der zweiten Schichtanordnung (37) versetzt angeordnet sind und – benachbarte Leiterbahnen (31) über hochfrequente Ströme leitende Brücken (32, 33) miteinander verbunden sind.
Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Brücken (32, 33) durch Metallfolienstücke (32) gebildet ist.
Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Brücken (32, 33) durch Kapazitäten (33) gebildet ist.
Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Komponenten des Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteils (10) aus nicht-magnetischem Material ausgeführt sind.
Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmhülle (30) aus nicht-magnetischem Material ausgeführt ist.
Kombiniertes Positronen-Emissions-Tomographie- und Magnetresonanz-Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (12) des Positronen-Emissions-Tomographie-Geräteteils (10) zum Schutz vor Zerstörung durch die von der Hochfrequenzantenneneinrichtung (20) des Magnetresonanz-Tomographie-Gerätes ausgesendeten Anregungsimpulse (23) mit mindestens einer Schutzdiode (121) versehen ist.