技术领域
[0001] 下文涉及成像技术。下文找到混合磁共振扫描和
正电子发射
断层摄影(PET)系统的例证性应用，并且具体参考这些应用加以描述。下文找到使用或不使用用于PET成像的集成
辐射探测器的磁共振扫描系统的更一般的应用。
背景技术
[0002] 一些已有的磁共振扫描器包括一般为圆柱形的一组主
磁场绕组，其在位于被主磁体绕组形成的圆柱体内的至少一个检查区域中产生主磁场(B0)。一般为圆柱形的梯度线圈组件被同轴地置于主磁场绕组内以有选择地在主磁场上
叠加磁场梯度。一个或多个射频线圈被置于梯度线圈组件内。这些射频线圈能够采用各种形式，其复杂程度从单环表面线圈到复杂的
鸟笼型线圈。在一些
实施例中，提供了全身鸟笼型线圈，该线圈是被同轴地置于梯度线圈组件内部的圆柱形线圈。梯度线圈组件和射频线圈组件都是被以不同径向
位置放置的全身圆柱形结构并且它们本身占据很大的圆柱孔空间。
[0003] Heid等人在6,930,482号美国
专利中公开了一种梯度线圈，其具有被其上没有绕组通过的中心空隙分开的两个分开的半部分。短的共径射频线圈被置于该中心空隙中，以便于梯度线圈和射频线圈具有大概相同的半径，因此使得宝贵的孔空间被更加有效地使用。但是，梯度线圈组件的效率随着中心空隙的宽度的增加而降低。对于超过约10厘米的中心空隙，效率下降得很大。较小的可获得的空隙相应地提供了较短的射频线圈棒或棍，这减小了射频线圈的视场。
[0004] 还对既包括磁共振又包括正电子发射断层摄影(PET)能
力的多模或混合扫描器感兴趣。例如，Fiedler等人在WO2006/111869中公开了多种混合成像系统。在那份参考文献中公开的一些混合系统实施例中，固态PET探测器元件被置于全身鸟笼型线圈的棍之间以有效地使用可用的圆柱形孔空间。Heid等人的具有中心空隙的梯度线圈组件也可以被作为有希望在混合成像系统中使用的候选。但是，使用Heid等人的梯度线圈组件可获得的较小的中心空隙可能太小，以至于不能容纳PET探测器元件的实际组件。这个已经很小的空隙的可用部分会由于在线圈和PET探测器之间需要用来容忍线圈的半部分在洛仑兹力影响下的机械运动的间隔空隙而被进一步减小。
[0005] 下文提供了新的和经过改进的设备和方法以克服上述问题或其他问题。
发明内容
[0006] 根据一个方面，公开了一种磁场梯度线圈，包括：整体为圆柱形的一组线圈绕组，其定义了轴向方向并且包括初级线圈绕组和在比所述初级线圈绕组大的径向位置处的屏蔽线圈绕组，整体为圆柱形的该组线圈绕组具有不存在线圈绕组的弧形或环形中心空隙，所述中心空隙具有至少10厘米的轴向尺寸并跨越至少180°
角度区间，整体为圆柱形的该组线圈绕组还包括被置于所述中心空隙的每个边缘处且电连接
选定的初级线圈绕组和屏蔽线圈绕组的连接导体；整体为圆柱形的该组线圈绕组响应于整体为圆柱形的该组线圈绕组的通电，在感兴趣区域中的轴向定向的静态磁场上叠加横向磁场梯度，所述感兴趣区域是由整体为圆柱形的该组线圈绕组所包围的。
[0007] 根据另一方面，公开了一种磁共振扫描器，包括：整体为圆柱形的一组线圈绕组，其定义了轴向方向并且包括初级线圈绕组和在比所述初级线圈绕组大的径向位置处的屏蔽线圈绕组，整体为圆柱形的该组线圈绕组具有不存在线圈绕组的弧形或环形中心空隙，所述中心空隙具有至少10厘米的轴向尺寸并跨越至少180°角度区间，整体为圆柱形的该组线圈绕组还包括被置于所述中心空隙的每个边缘处且电连接选定的初级线圈绕组和屏蔽线圈绕组的连接导体；以及主磁体，其位于整体为圆柱形的该组线圈绕组外部，并且在由整体为圆柱形的该组线圈绕组所围绕的感兴趣区域中产生轴向定向的静态磁场，整体为圆柱形的该组线圈绕组在所述感兴趣区域中的所述轴向定向的静态磁场上叠加横向磁场梯度。
[0008] 根据另一方面，公开了一种磁共振扫描器，包括：由正电子发射断层摄影(PET)探测器组成的圆环；整体为圆柱形的一组线圈绕组，其包括初级线圈绕组和在比所述初级线圈绕组大的半径处的屏蔽线圈绕组，整体为圆柱形的该组线圈绕组具有用于容纳所述由PET探测器组成的圆环的环形中心空隙，整体为圆柱形的该组线圈绕组还包括被置于所述中心空隙的每个边缘处且电连接选定的初级线圈绕组和屏蔽线圈绕组的连接导体；以及主磁体，其位于整体为圆柱形的该组线圈绕组外部，并且在由整体为圆柱形的该组线圈绕组所围绕的感兴趣区域中产生轴向定向的静态磁场，整体为圆柱形的该组线圈绕组在所述感兴趣区域中的所述轴向定向的静态磁场上叠加横向磁场梯度。
[0009] 根据另一方面，公开了一种磁场梯度线圈，包括：整体为圆柱形的一组线圈绕组，其包括初级线圈绕组和在比所述初级线圈绕组大的径向位置处的屏蔽线圈绕组；以及第二级匀场装置，其包括第二级匀场绕组，所述第二级匀场绕组的至少一部分位于比所述屏蔽线圈绕组大的径向位置处。
[0010] 根据另一方面，公开了一种混合扫描器，包括：磁共振扫描器：正电子发射断层摄影(PET)探测器，其位于靠近所述磁共振扫描器的等角点处；以及有源匀场系统，其包括匀场线圈和被配置成控制所述匀场线圈以补偿由所述PET探测器引入的磁场非均匀性的匀场装置
控制器。在一些实施例中，所述匀场装置控制器被配置成控制所述匀场线圈，以便在所述PET探测器操作时施加第一校正，而在所述PET探测器未操作时施加不同于所述第一校正的第二校正。
[0011] 一个优点在于，提供了一种带有弧形或环形空隙的磁场梯度线圈，该空隙具有比此前可达到的更大的宽度。
[0012] 另一优点在于，提供了一种具有宽度足够容纳PET探测器阵列的中心空隙的磁场梯度线圈。
[0013] 另一优点在于，提供了一种具有与非对称射频线圈一致的弧形空隙的磁场梯度线圈。
[0014] 另一优点在于，提供了一种具有改进的对于PET探测器的振动隔离的混合磁共振/PET扫描器。
附图说明
[0015] 通过阅读和理解下面的详细描述，本领域普通技术人员将理解本发明的更进一步优点。
[0016] 图1和2各自图解地示出第一例证性横向磁场梯度线圈的透视图和端视图。
[0017] 图3和4各自图解地示出第二例证性横向磁场梯度线圈的透视图和端视图。
[0018] 图5图解地示出包括强化
支撑(stiffening brace)的第二例证性横向磁场梯度线圈的介电形成器。
[0019] 图6图解地示出了一种磁共振扫描器，其具有第二例证性横向磁场梯度线圈以及置于第二例证性横向磁场梯度线圈的中心空隙中的由正电子发射断层摄影(PET)探测器组成的环形阵列。
[0020] 图7图解地示出第三例证性横向磁场梯度线圈的透视图。
[0021] 图8图解地示出第三例证性横向磁场梯度线圈的介电形成器和射频线圈的环形导体。
[0022] 图9图解地示出图6的由PET探测器组成的环形阵列的第一实施例的一部分的剖面图。
[0023] 图10图解地示出图6的由PET探测器组成的环形阵列的第二实施例的一部分的剖面图。
[0024] 图11和12在1/2方位角范围上，即，在φ＝-90°到φ＝90°的方位角值之间，图示出选定的Golay线圈型的匀场线圈样式，其中方位角尺寸被展开以提供2-D示图。
[0025] 图13图示的是图6的混合PET/磁共振扫描器的梯度线圈组件的侧视图，表示的是在分离式梯度线圈外部上且在跨越梯度线圈的两个部分的机械支撑上的二级匀场线圈的适当配置。
[0026] 图14图示的是混合PET/磁共振扫描器的梯度线圈组件的侧视图，表示的是在还用作匀场和梯度线圈的结构性强化的外鞘圆柱状形成器上的第二级匀场线圈的适当配置。
具体实施方式
[0027] 参考图1和2，磁场梯度线圈包括一组整体为圆柱形的线圈绕组10，其定义了轴向方向DA(由图1中的虚线箭头指示)并包括初级线圈绕组12和在比该初级线圈绕组大的径向位置处的屏蔽线圈绕组14。整体为圆柱形的该组线圈绕组10具有不存在线圈绕组的弧形或环形中心空隙16。该弧形或环形中心空隙跨越至少180°的角度区间。在图1和2示出的实施例中，中心空隙16是一个跨越了全部360°以便将整体为圆柱形的该组线圈绕组分隔为两个子集20、22的环形空隙，其中每个子集都包括初级线圈绕组和在比该初级线圈绕组大的径向位置处的屏蔽线圈绕组。
[0028] 整体为圆柱形的该组线圈绕组10进一步包括置于中心空隙16的每个边缘处、用于电连接选定的初级和次级线圈绕组的连接导体24。整体为圆柱形的该组线圈绕组10在由整体为圆柱形的该组线圈绕组10围绕的感兴趣区域R(由图2中的打点的边界线图解示出，并在中心空隙16上轴向居中)
中轴向定向的静态磁场上叠加横向磁场梯度Gy(由图2中箭头图解示出)。该横向磁场梯度Gy响应于整体为圆柱形的该组线圈绕组10的通电而被产生。图1和2的实施例进一步包括置于线圈绕组10远离中心空隙16侧的端部处的连接导体26。连接导体26也电连接选定的初级和次级线圈绕组，该选定的绕组与由连接导体24连接的、在中心空隙16附近的选定的绕组可能相同或者可能不同。此外，一些初级绕组或次级绕组可以是不由任何连接导体24、26连接的孤立绕组。连接导体26提供相对较大并且更均匀的视场，如在此被全部引用作为参考的Shvartsman等人在美国公布
申请2006/0033496A1中公开的那样。
[0029] 连接导体24在紧邻中心空隙16处实现了非零
电流密度，其能够补偿在中心空隙16中的任何可磁操作的电流密度的缺失。这里已经认识到相比其他可能情况，这种补偿使得中心空隙16能够被做得更大，同时仍然保持可接受的线圈效率和磁场
质量。中心空隙16具有至少10厘米的轴向尺寸W，并且更优选地至少15厘米，并且在一些实施例中至少约20厘米。这么大的中心空隙具有各种有用的应用，诸如为射频线圈的横向棒或棍提供空间，容纳第二级成像模态的组件，等等。
[0030] 中心空隙16中不存在线圈绕组，这意味着在中心空隙16中没有放置可磁操作的导体。应当理解的是，一个或多个电流供给导体(未示出)可选地横跨中心空隙16，例如以
串联方式电连接导体的两个子集。如果包括这种电流供给导体，那么这种电流供给导体就不是可磁操作的导体，因为对由整体为圆柱形的该组线圈绕组10产生的磁场而言，它们未被设计为用有价值的方式来作贡献，并且不会以有价值的方式作贡献。
[0031] 图1和2示出的整体为圆柱形的该组线圈绕组10被配置为使得初级和屏蔽线圈绕组12、14的“指纹(fingerprint)”在纵向上对齐。这产生出沿着纵向方向的横向磁场梯度Gy，该纵向方向相应于典型的磁共振扫描器的传统“y”坐标。在典型设置中，提供了相对于所述的整体为圆柱形的该组线圈绕组10旋转了90°的一组相应的绕组，以选择性地产生沿着垂直于“y”方向的“x”方向的磁场梯度。应当注意的是，整体为圆柱形的该组线圈绕组10是可旋转的，以便于所述磁场梯度能够如所示那样与“y”方向，或者与前述“x”方向，或者与垂直于轴向方向的任何其他方向对齐。所述沿着“y”方向，或者如这里所述的沿着“x”方向对齐的情况是方便的，因为它符合有时被用于
磁共振成像的传统的笛卡尔x-y-z坐标；但是，整体为圆柱形的该组线圈绕组10能够具有任何定向。
[0032] 整体为圆柱形的该组线圈绕组10的精确配置被设计用以至少在感兴趣区域R中提供好的磁场梯度均匀性。这种设计适宜地使用流函数方法实施，例如像在Peeren，″Stream Function Approach for Determining Optimal Surface Currents″，Journal of Computational Physics vol.191pages 305-21(2003)以 及 在 ″Stream Function Approach for Determining Optimal Surface Currents″.Doctoral Thesis of Gerardus N.Peeren(Eindhoven University of Technology2003)中描述的那样，这两个文献在此引用其全部作为参考。流函数方法确定由流函数表示的、提供特定磁场分布的连续的电流密度分布，并随后将获得的流函数离散化以获得线圈绕组分布。
[0033] 参考图3和4，第二磁场梯度线圈实施例与图1和2的实施例类似，并且包括整体为圆柱形的一组线圈绕组30，整体为圆柱形的该组线圈绕组30定义了轴向方向DA并包括初级线圈绕组32和在比该初级线圈绕组大的径向位置处的屏蔽线圈绕组34。整体为圆柱形的该组线圈绕组具有不存在线圈绕组的弧形或环形中心空隙36。该弧形或环形中心空隙跨越至少180°的角度区间。在图3和4示出的实施例中，中心空隙36是一个跨越全部360°以便将整体为圆柱形的该组线圈绕组30的两个子集40、42分隔开的环形空隙，每个子集都包括初级线圈绕组和在比该初级线圈绕组大的径向位置处的屏蔽线圈绕组。整体为圆柱形的该组线圈绕组30包括置于中心空隙36的每个边缘处、用于电连接选定的初级和次级线圈绕组的连接导体44。图3和4的实施例进一步包括置于线圈绕组30远离中心空隙36侧的端部处的连接导体46。连接导体46也电连接选定的初级和次级线圈绕组，该选定的绕组与由连接导体44连接的、在中心空隙36附近的选定的绕组可能相同或者可能不同。此外，一些初级绕组或次级绕组可以是不由任何连接导体44、46连接的孤立绕组。
[0034] 整体为圆柱形的该组线圈绕组30的初级线圈绕组32在一个选定的角度区间θT内被设置于非恒定的较小的径向位置处，以形成近似平面状的表面ST。虽然表面ST近似是平面状的，但它可以有一些如图3所示的突起或弯曲。效果是在该选定的角度区间θT内的初级线圈被向上移动以更加靠近对象。对于脊柱成像，例如，当对象躺在居于该选定的角度区间θT内的初级线圈之上的整体为平面状的对象支撑上时，初级线圈在该选定的角度区间θT内这种更近的
定位提高了与脊柱的射频耦合。
[0035] 图3和4的整体为圆柱形的该组线圈绕组30被配置为，使初级和屏蔽线圈绕组32、34的“指纹”被旋转偏离纵向方向约45°。由此产生的横向磁场梯度Gy’在相对于纵向方向约45°角的方向上。使用流函数方法设计这些绕组，以使横向磁场梯度Gy’至少在感兴趣区域R’中是基本均匀的。使用这种所述梯度磁场45°旋转的方法，横向梯度线圈被设计成具有尺寸W为20厘米的环形中心空隙36。
[0036] 参考图5，整体为圆柱形的该组线圈绕组30的两个子集40、42适宜地分别由两个以大约间隙尺寸W间隔开的介电形成器50、52支撑，或者分别在两个以大约间隙尺寸W间隔开的介电形成器50、52内。梯度线圈组件30的两个子集40、42和它们各自的承载体50、52易于被由在整体为圆柱形的该组线圈绕组30的运行期间所产生的大量洛仑兹力以机械方式倾斜。为了抵消这种倾斜，强化支撑54可选地跨越环形中心空隙36以便充分刚性地连接两个被间隔开的整体为圆柱形的介电形成器50、52。在图5的实施例中，支撑54是弧形的并且跨越约180°。在其他实施例中，采用了完整的环形支撑。在将要被描述的实施例中，设想将诸如射频线圈、正电子发射断层摄影(PET)探测器阵列等等这样的元件置于中心空隙36中。在一些这样的实施例中，可选的支撑54可以包括开口56，开口56提供了用于安装为这种组件提供独立支撑的安装部件的通道。
[0037] 参考图6，例如，介电形成器50、52被置于磁共振扫描器60中，该磁共振扫描器60包括位于低
温室64内的主磁体绕组62，其形成了用于在感兴趣区域R’中产生轴向定向的静态B0磁场的主磁体。由正电子发射断层摄影(PET)探测器66组成的圆环被置于整体为圆柱形的该组线圈绕组30的环形中心空隙36中，即，被置于在支撑线圈绕组30的介电形成器50、52之间的空隙中。支撑54’在这个实施例中是一个环形支撑，其位于介电形成器50、52外部并且在由PET探测器66组成的圆环外部。被独立支撑的安装部件68穿过支撑
54’中的开口56和磁体室64中的开口69，以独立于用以支撑整体为圆柱形的该组线圈绕组
30(未在图6中示出)的介电形成器50、52来支撑PET探测器66的圆环。这种独立支撑是有利的，因为洛仑兹力在操作期间导致梯度线圈移动并
加速，而这种运动如果被传送到PET探测器66，就将导致使用PET探测器66获得的PET图像质量下降。在一些实施例中，介电形成器50、52和支撑54’形成了与PET探测器66的圆环和安装部件68振动隔离的刚性单元。在一种适当的方法中，刚性单元50、52、54’被安装到磁体室64上，磁体室64进而被安装到屋子地板上。安装部件68被独立地安装到屋子的地板、
墙壁和
天花板。这提供了期望的振动隔离，因为屋子的地板足够重来吸收由整体为圆柱形的该组线圈绕组30产生的刚性单元50、52、54’的振动，以使这些振动不被传送到安装部件68。
[0038] 安装部件68所连接的外部支撑(未示出)可以是完全围绕磁共振扫描器60的子
框架、在容纳扫描器60的屋子的墙壁上的一组硬质点，等等。为了使安装部件68能够穿过磁体室64并同时使室64能够保持
真空以及保证低温池的完整性，安装部件68适宜地穿过被形成为管状穿透区域的开口69，该管状穿透区域的端部被密封以保持真空和氦的完整性。可选地，射频屏蔽(未在图6中示出)能够延伸进入开口69以提供RF隔离。能够为与由PET探测器66组成的圆环的电气连接或其他性质的连接提供额外的通道开口。因为通道开口相对较小，所以它们能够散布于主磁体绕组62之间以使主磁体的
磁性设计基本上不受影响。
[0039] 整体为圆柱形的该组线圈绕组10、30具有完整的环形空隙16、36，其能够有利地容纳诸如图6中示出的由PET探测器66组成的环形阵列这样的环形组件。相比不太完整的PET探测器阵列，例如跨度小于完整360°的弧形阵列，所述完整的由PET探测器66组成的环形阵列提供了更好的图像
分辨率和图像质量。但是，能够通过采用不延伸到全部360°的弧形空隙实现较好的磁场梯度均匀性和线圈效率。
[0040] 参考图7，第三磁场梯度线圈实施例类似于图3和4的第二梯度线圈实施例，并且包括整体为圆柱形的一组线圈绕组80，其定义了轴向方向DA并包括初级线圈绕组82和在比该初级线圈绕组大的径向位置处的屏蔽线圈绕组84。整体为圆柱形的该组线圈绕组具有不存在线圈绕组的弧形或环形中心空隙86。该弧形或环形中心空隙跨越至少180°角度区间。在图7示出的实施例中，中心空隙86是跨越大于180°但小于360°的角度区间且轴向尺寸为W的弧形空隙，在未被中心空隙86跨越的互补角度区间θC上设置有线圈绕组。整体为圆柱形的该组线圈绕组80包括置于中心空隙86的每个边缘处、用于电连接选定的初级和次级线圈绕组的连接导体94。图7的实施例进一步包括置于线圈绕组80远离中心空隙86侧的端部的连接导体96。连接导体96也电连接选定的初级和次级线圈绕组，该选定的绕组与由连接导体94连接的、在中心空隙86附近的选定的绕组可能相同或者可能不同。此外，一些初级绕组或次级绕组可以是不由任何连接导体94、96连接的孤立绕组。
[0041] 整体为圆柱形的该组线圈绕组80的初级线圈绕组82在互补角度区间θC内被设置于非恒定的较小径向位置处以形成近似平面状的表面SC。虽然表面SC近似是平面状的，但它可以有一些如图7所示的突起或弯曲。效果是在该选定的角度区间θC内的初级线圈被向上移动以更加靠近检测对象。对于脊柱成像，例如，当检测对象躺在居于该互补角度区间θC内的初级线圈之上的整体为平面状的对象支撑(未示出)上时，初级线圈在该互补角度区间θC内的这种更近的定位提高了与脊柱的射频耦合。弧形空隙86对脊柱成像是有利的，因为其并不会延伸到脊柱下方——相反，对于其中对象在脊柱成像期间仰卧的典型的脊柱成像情况而言，初级和屏蔽线圈绕组82、84的梯度线圈绕组在脊柱下方是连续的。在图7中，支撑线圈绕组82、84的介电形成器100以线框形式示出。
[0042] 根据图7的设计所配置的线圈的初级计算已经显示出，对于在上部区域中的20厘米的梯度空隙宽度W和72厘米大小的梯度孔而言，在10mT/m处能够实现小于4.4J的存储
能量。在这种线圈设计中，磁场梯度的零级别相对于周围圆柱形(B0)磁体的机械z-轴或等角点在纵向上偏离约10-15厘米。这种偏移在此被认为是对梯度线圈的效率的提高。相反，如果磁场梯度的零级别与圆柱形(B0)磁体的机械z-轴或等角点精确地对齐，那么就有相对较多的绕组被包括在线圈的上部而在该互补角度区间θC内会包含较少的绕组，但是总体上将包括更多的安
匝数并且存储的能量更高。这些考虑也可以应用到其中中心空隙36是环形的整体为圆柱形的该组线圈绕组30的设计中。
[0043] 所述的弧形空隙86具有恒定尺寸W(除了没有空隙的互补角度区间θC以外)。但是，可以设想使得空隙的宽度随着角度位置而变化以均衡磁场梯度线圈的磁场梯度性能(通过采用较小的空隙而提高)和射频线圈的RF性能(通过采用较大的空隙且同时使用轴向上较长的上部导体而提高)。
[0044] 继续参考图7并进一步参考图8，弧形空隙86的进一步优势是它与被设计用于脊柱成像的射频线圈110相称。在图8中，示出了介电形成器100和射频线圈110的轴向定向的导体。为了节约孔空间，上部的轴向定向的导体112被置于弧形中心空隙86中并且基本上在轴向上与弧形中心空隙86的轴向尺寸W同延。这种设置通过将线圈绕组82、84和上部的轴向定向的导体112放置在大约相同的径向位置处，有效地使用了可用的孔空间。此外，上部的轴向定向的导体112被放置为相对远离脊柱处，即，相对远离脊柱成像的感兴趣区域。另一方面，下部的轴向定向的导体114被置于互补角度区间θC的区域内，在此区域中初级线圈绕组82被提升以与整体为平面状的主体支撑(未示出)相称。在这个区域中，下部的轴向定向的导体114被置于初级线圈绕组82的上方并且基本上比中心空隙86的轴向尺寸W更长。该更长的下部轴向定向导体114有利地提供了临近的感兴趣脊柱区域的更大且更均匀的视场。在一些预期的实施例中，射频线圈110的下部的轴向定向的导体114被配置成能够实现SENSE的接收阵列。为了这个目的，可选地，能够将下部的轴向定向的导体114沿着轴向方向进行分段。这种配置适宜地使用多点激励来操作，例如通过
功率分配器或使用多个功率
放大器来操作。
[0045] 反回来参考图6并进一步参考图9，进一步描述了由PET探测器66组成的圆环的适宜的实施例。图9示出了被置于整体为圆柱形的该组线圈绕组30的中心空隙36中、并介于圆柱形磁体室64的内表面和可选的鸟笼式射频线圈的射频屏蔽116之间的PET探测器66的一部分的剖面图(在图9的图解剖面图中可以看到棍118)。至少在PET探测器66的区域中，射频线圈组件118是由薄的不带有电容器的
铜条制成以减小伽玛粒子的散射。例
1
如，厚度比RF
皮肤深度大5或6倍(例如，在3特斯拉扫描器中的 H磁共振的约6微米)的铜条是适宜的。射频屏蔽116类似地由对伽玛粒子而言基本上是透明的薄的导电箔或网制成。
[0046] PET探测器66包括由光电探测器122的阵列观察的闪烁器120的阵列。在一些实施例中，光电探测器122是
硅光电倍增管(SiPM’s)。一些适宜的SiPM设备描述于Frach等人的WO2006/111883A2以及Fiedler等人的WO2006/111869A2中，二者均被全部引用于此作为参考。光电探测器122与时域转换(TDC)/模拟-数字转换(ADC)电子设备124电连接，电子器件124将辐射探测事件转换成数字数据，该数字数据包括与所探测的粒子能量相对应的数字化的强度信息和用于指示探测时间的数字时间戳。在一些实施例中，SiPM探测器122和TDC/ADC电子设备124以单片
电路的形式集成到公共的硅基片上。在一些其他实施例中，TDC和/或ADC的一些或全部处理被置于远离扫描器。在另一些其他预期的实施例中，被置于空隙36中的PET探测器的圆环仅包括闪烁器120和耦合的光纤，光纤传输扫描器的闪烁光到远程放置的光电探测器及相关的远程放置的TDC/ADC电子设备的光纤。
[0047] 辐射探测
硬件120、122、124被置于光屏蔽130(由实线指示)中以防止
光子的寄生检测，并且被置于诸如射频屏蔽的
电隔离容器132(由虚线指示)的内部以抑制射频干扰。电隔离容器132提供宽带RF屏蔽，而射频屏蔽116是在磁共振
频率处提供RF屏蔽并允许脉冲式磁场梯度基本上不受RF屏蔽影响的低通
滤波器。电源和通信布线134适宜地围绕射频屏蔽116的外部以将这些线缆保持在高RF场之外。
[0048] 为了抑制PET探测器66与磁场梯度的相互作用，用于巩固整体为圆柱形的该组线圈绕组30的刚体支撑54’还形成了厚的铜屏蔽54’。这一屏蔽54’以机械方式连接磁体室64，并且包括进入整体为圆柱形的该组线圈绕组30的中心空隙36内的延伸部分140以提高PET探测器66对所产生的磁场梯度的屏蔽。厚的铜屏蔽54’或者在PET探测器66前面的左侧敞开以防止对伽玛粒子的阻碍，或者包括对于伽玛粒子而言是充分可穿透的薄的前部142。各种屏蔽组件能够被按各种方式进行组合——例如，在一些实施例中设想将梯度屏蔽的薄的前部142和电隔离容器132整合在一起。此外，可选地省略选定的屏蔽组件(可能会以磁共振和PET组件之间的较高的相互作用为代价)。如此前参考图6所提到的，安装部件68通过磁体室64中的开口69以及屏蔽和机械支撑组件54’中的开口56来独立地支撑PET探测器66。
[0049] 参考图10，在一个可替换实施例中，通过使用置于由PET探测器66组成的圆环与整体为圆柱形的该组线圈绕组30的支撑(例如，介电形成器50、52和刚性支撑54’)之间的补偿式
压电致动器150来实现对PET探测器66的振动隔离，以便在将PET探测器66与整体为圆柱形的该组线圈绕组30之间进行振动隔离的同时支撑PET探测器66。
压电致动器150可操作地耦合有加速度
传感器152，诸如基于MEMS的
加速度计，并且被配置在反馈回路中以调节压电致动器150从而最小化由加速度传感器152所指示的PET探测器66的加速度。在一些实施例中，压电致动器150和加速度传感器152被以单片方式集成为单独单元，例如形成到硅基片之内或之上。因为加速度级别很大但偏移在几个毫米或更小数量级，所以预期中心空隙36和PET探测器66的边缘之间的公差小到几个微米。在一些实施例中，设想在由支撑54’和中心空隙36的壁形成的包围中包括开口，以提供
流体流通来防止快速加速期间的空气压缩。附加地或可替换地，能够使用更大的公差来提供空气缓冲。压电致动器150的阵列优选地提供沿着三个自由平移度(例如，沿着笛卡尔系统的三个
正交坐标)和三个自由旋转度的加速度抑制。有利地，通过使用压电致动器150或者振动隔离，可以省略独立安装部件68和在刚性支撑54’与磁体室64中的相应的开口56、69。
[0050] 图6的扫描器适宜地操作为混合扫描器。因为由PET探测器66组成的环形阵列被置于整体为圆柱形的磁场梯度绕组30的中心空隙36中，因此PET成像的视场(FOV)基本上居中位于与磁共振成像的FOV的相同位置处，尽管预期到在轴向方向上和/或垂直于轴向的方向上存在某种程度的PET/MR FOV偏移。相比磁共振成像的FOV的尺寸，PET成像的FOV能够更大、更小或相同。在一些方法中，磁共振和PET成像是连续进行的，或者PET和磁共振成像周期是在时间上交错的。在其他实施例中，设想同时执行PET成像和磁共振成像。
[0051] 在所述实施例中，由PET探测器66组成的圆环有利地对数据收集提供全部360°角度
覆盖。本领域已知的是，小于全部360°的覆盖容易导致图像伪影，其是由于探测器的角度覆盖缺失引起的响应线丢失而产生的。但是，设想的是使用跨越至少180°角度区间但小于全部360°的PET探测器的弧形设置。例如，这种PET探测器的弧形设置可以被插入到整体为圆柱形的该组线圈绕组80的弧形空隙86中。丢失的响应线能够通过经由沿着响应线的飞行时间定位而获得的附加信息来补偿。PET探测器的其他配置也是可设想到的，诸如用于选择性地提供至少180°角度覆盖的PET探测器的多个间断角度跨度。
[0052] 在一些实施例中，可以设想的是包括针对静态(B0)磁场上的负载效应而对磁场梯度进行校正的匀场线圈。尽管第一级磁场匀场是有利的，但是第二级匀场装置为(B0)磁场提供了更多的匀场控制。在混合实施例中，由PET探测器66组成的圆环会产生进一步的磁场不均匀性，这种磁场不均匀性同样可以使用第二级有源线圈匀场装置进行校正。
[0053] 参考图11和12，一些第二级匀场线圈包括通过扫描器中心的多个部分(即，匀场线圈与图11和12中由z＝0表示的轴平面相交)。图11和12在1/2方位角范围上，即，在Φ＝-90°到Φ＝90°的方位角值之间，标绘出选定的Golay线圈型的匀场线圈样式，其2
中方位角尺寸被展开以提供2-D绘图。例如，图11标绘的是zx第二级匀场线圈组ZX和Z第二级匀场线圈组Z2的Golay线圈型的匀场装置。ZY第二级匀场线圈组ZY也被以虚线示出，并且其除了在方向角(Φ)方向旋转90°之外，与ZX第二级匀场装置ZX相同。图12标
2 2 2 2 2
绘了Z 第二级匀场线圈组Z2和(X-Y)第二级匀场线圈组X2-Y2。应当注意的是，(X-Y)
2
和Z 第二级匀场装置在Z＝0处具有中心空隙；因此，只要该中心空隙足够小，那么这些匀场线圈就可能被安装到图6中的介电形成器部分50、52上。但是，ZX和ZY第二级匀场装置不具有中心空隙并且位于z＝0的平面的中心并与之相交。因此，ZX和ZY第二级匀场装置不能被安装到介电形成器部分50、52上。
[0054] 图13标绘出图6的混合PET/磁共振扫描器的梯度线圈组件的侧视图，示出第二级匀场线圈的一种适宜的配置。在这个实施例中，第二级匀场线圈在初级和屏蔽梯度线圈绕组32、34之间被划分成分别置于两个介电形成器部分50、52之上或之中的第一和第二装置200、202。这种配置类似于已有的磁共振扫描器的第二级匀场线圈的配置，在该已有的磁共振扫描器中第二级匀场线圈被置于初级和屏蔽梯度线圈绕组之间。为了跨越中心空隙，第二级匀场线圈绕组的中心第三装置204被置于机械支撑54’上，机械支撑54’为介电形成器部分50、52提供支撑并在存在由梯度绕组的激励引起的洛仑兹力的情况下保持介电形成器部分50、52的间隔和相对定位。匀场装置200、202、204能够类似于用于第二级梯度的Golay线圈型的匀场装置。中心装置204的匀场线圈导体适宜地被局部扰动或布线以避开机械支撑54’中提供安装部件68(如图6所示)通路的开口56。附加地或可替换地，开口56可以被放置为使得能够避开第三匀场线圈组204的匀场导体。在图13中描述的实施例中的匀场装置具有某些位于初级和屏蔽梯度线圈绕组32、34之间的匀场线圈；可替换地，匀场绕组的多个部分可以被置于屏蔽梯度线圈绕组34的外部。
[0055] 支撑54’与介电形成器部分50、52交叠以提供支撑54’到形成器部分50、52的牢固连接。在一些实施例中，该重叠和中心空隙的轴向尺寸W使得ZX和ZY第二级匀场绕组2 2 2
能够被全部置于中心装置204中，并且Z 和(X-Y)第二级匀场绕组能够被全部置于第一和第二装置200、202中。在这种情况下，第一和第二装置200、202以及第三装置204有利地可单独操作。另一方面，在一些实施例中，支撑54’与介电形成器部分50、52的交叠可能非常小，或者中心空隙的轴向尺寸W可能太大，从而能够实现对匀场线圈组的方便的分离。
在这后一种情况下，跳线导体(未示出)电连接第一和第二装置200、202以及第三装置204的绕组，以便例如将部分地位于三个匀场装置200、202、204的每一个上的ZX匀场线圈的多个部分进行互连。一方面，第一和第二装置200、202与第三装置204之间在径向位置上的差异相对较小(例如，在数量级上等于屏蔽梯度绕组层34的厚度与支撑54’的厚度的组合)，并且因此电跳线能够被制作的相对较短。匀场装置200、202、204是三维匀场装置，并且能够使用如已经引用并在此作为参考并入的Peeren参考文献中描述的流函数方法来设计。
[0056] 作为另一种方法(未在此示出)，设想设计具有中心空隙的第二级匀场装置线圈(即，没有绕组延伸进入中心空隙的轴向尺寸W内)，并且使用流函数方法设计线圈以提供期望的第二级磁匀场。如果中心空隙的轴向尺寸W足够小，那么预期这种方法甚至对ZX和ZY匀场线圈都是可行的。通过形成ZX或ZY匀场线圈以包括在两个分开的径向表面上的绕组并且使这些绕组通过与用于梯度绕组的连接器44相类似的连接器在中心空隙的边缘处连接，能够使在中心空隙边缘处的ZX或ZY均场电流变为非零，因此在
流线设计优化中提供灵活性以补偿中心空隙中缺失的绕组。
[0057] 图14标绘出图6的混合PET/磁共振扫描器的梯度线圈组件的侧视图，
修改在于两个介电形成器部分50、52被单个圆柱形介电形成器50”所替代，该圆柱形介电形成器50”支撑初级和屏蔽梯度线圈绕组32、34并具有容纳PET探测器66的圆环的中心圆环缺口或凹槽。在这个配置中，支撑54’能够被全部省略。可替换地，如果容纳PET探测器66的中心环形缺口或凹槽使得介电形成器50”机械上太脆弱，那么可以将强化外部圆柱形支撑54”设置包围介电形成器50”。第二级匀场装置绕组210能够被放置在介电形成器50”的外表面上或者可选地在强化外部圆柱形支撑54”的外表面上。在这个实施例中，可以使用标准的Golay型第二级匀场绕组，可选地在容纳支撑PET探测器环66的开口56邻近带有一些重排序或
变形的绕组。
[0058] 继续参考图13和14，匀场装置控制器220把电流施加到匀场装置中选定的第二级匀场以产生期望的第二级匀场。匀场装置200、202、204、210能够通过匀场装置控制器220进行配置和励磁，以便于在磁共振采集脉冲序列期间用静态样式或者动态地校正对象装载的非均匀性。另外，匀场装置200、202、204、210能够通过匀场装置控制器220进行配置和励磁，以便于校正由PET探测器66的圆环引入的非均匀性。后者造成的非均匀性可以取决于PET探测器的操作状态。由于PET探测器中存在会对于静态磁场具有弱效应或者剩余效应的导电组件，因此未操作的PET探测器预期会引入一些磁场非均匀性。在PET采集期间，操作中的PET探测器被电偏置并且电流流入PET探测器及相关电路。这些可操作方案能够引入附加的磁场非均匀性。因此，在一些实施例中，匀场装置控制器220施加分别用于校准PET探测器环66的操作状态和非操作状态的匀场电流，并且在同时进行的MR/PET或者仅仅是MR成像期间分别使用合适的匀场电流校准。
[0059] 进一步地，可以分别为PET探测器环66的操作状态和非操作状态选择不同的校准检查容积。例如，如果PET系统具有比磁共振扫描器小的视场，那么对于同时进行的MR/PET操作的匀场校准可以对磁场进行均匀以使之在具有与相对较小的PET检查区域相匹配的尺寸的较小检查区域中变得均匀。通过校准较小的PET检查容积的匀场，可以预期达到改进的磁场均匀性，尽管仅仅是在PET检查区域中。这种空间限制对于同时进行的PET/MR成像而言是可接受的，因为在这种情况下一般仅仅对即由PET又由MR成像的区域感兴趣。另一方面，在仅仅是MR操作的期间，对仅仅是MR的匀场校准有利的是使得整个较大的磁共振检查容积均匀。
[0060] 所述的匀场装置200、202、204、210被配置成与其中中心空隙是彻底地将梯度绕组划分成两个独立部分的环形空隙的分离式梯度线圈相一致。但是，所述的匀场装置适于与诸如图7中示出的、其中心空隙是弧形而并非完整环形空隙的线圈一起使用。
[0061] 已经参照优选实施例描述了本发明。其他人基于对前面的详细描述的阅读和理解，可以做出修改或改变。期望的是本发明在它们落入所附
权利要求或其等价物的范围之内被解释成包括所有这种修改和改变。
