CN104105979A - 与mri装置组合使用的数据探测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种与磁共振成像(MRI)装置组合使用的数据探测设备。磁场探测单元(34)用于探测由所述MRI装置生成的时变磁场，并且时间戳单元(35)根据所探测的时变磁场，生成磁场探测时间戳。这允许确定与采集的MRI数据的时间关系。
Description
技术领域
本发明涉及与磁共振成像(MRI)装置组合使用的数据探测设备以及对应的数据探测方法和数据探测计算机程序。本发明还涉及成像装置以及对应的成像方法和成像计算机程序。
背景技术
近年来，已有朝向组合不同医学成像模态以改进诊断的趋势。例如，由正电子发射断层摄影(PET)提供的生化或代谢成像与由计算机断层摄影(CT)提供的解剖成像的整合已证明其自身为标准临床工具。然而，与PET组合的CT的使用具有其限制，例如与磁共振成像(MRI)相比显著的辐射(X射线)剂量和降低的软组织对比度。为此原因，MRI现在被视为对CT的改进的替代。而且，PET与MRI的组合具有提供PET和MRI数据的真实同时采集的潜力。这允许对不同参数(例如扩散和灌注)同时动态研究，以得到新的诊断信息。此外，其例如通过针对患者移动的影响校正所采集的PET数据，也实现了增强的PET图像重建，因为能够借助于MRI有效跟踪身体的全局和局部运动。然而，为了从两种不同的医学成像模态(例如PET和MRI)的组合获益，必须能够使所采集的数据在时间上彼此相关。
发明内容
提供一种与磁共振成像(MRI)装置组合使用的数据探测设备(其允许确定与采集的MRI数据的时间关系)以及对应的数据探测方法和数据探测计算机程序被视为本发明的目的。提供一种成像装置以及对应的成像方法和成像计算机程序被视为本发明另一目的。
在本发明的第一方面中，提供一种与磁共振成像(MRI)装置组合使用的数据探测设备，其中，所述数据探测设备包括：
-磁场探测单元，其用于探测由所述MRI装置生成的时变磁场，以及
-时间戳单元，其用于根据所探测的时变磁场，生成磁场探测时间戳。
如将参考实施例更详细描述的，磁共振成像(MRI)基于具有完全不同的频率的三种磁场的使用：(i)强、均匀、静态磁场B0；(ii)低频率(其通常在kHz范围内变化)的切换磁场梯度；以及(iii)脉冲RF磁场B1(具有在约100MHz范围内的典型频率)。后两个磁场的时间变化固有地提供关于所述MRI装置采集MRI数据的时间(后文也称作“MRI采集定时”)的信息。通过探测由所述MRI装置生成的这种时变磁场，以及通过根据所探测的时变磁场生成磁场探测时间戳，所述数据探测设备能够因此以相对简单的方式，并且尤其无需所述数据探测设备与所述MRI设备之间的特殊、专用接口，来确定与所采集的MRI数据的时间关系。
优选地，所述磁场探测单元包括：用于提供由所述时变磁场的时间变化感生的电流的至少一个线圈；以及用于根据所提供的电流提供信号的信号提供单元，其中，所述时间戳单元适于根据所提供的信号生成所述磁场探测时间戳。
使用电磁感应的原理，由所述MRI装置生成的所述时变磁场能够被容易且有效地探测到。这也要求向所述数据探测设备添加仅非常少的额外电子部件，并因此，提供同等便宜的解决方案。而且，由于所述数据探测设备和所述MRI装置能够在电流方面被分离，因此这样的解决方案也是尤其安全的。此外，由于所提供的电流是由所述时变磁场的时间变化感生的，并且由于所述MRI采集定时尤其表现在所述时变磁场的所述时间变化上，因此所生成的磁场探测时间戳能够提供与所采集的MRI数据的有意义的时间关系。
在优选的实施例中，所述磁场探测单元还包括信号比较单元，所述信号比较单元用于将所提供的信号与指定信号阈值进行比较，其中，所述时间戳单元适于当所提供的信号超过所述指定信号阈值时生成所述磁场探测时间戳。
通过将所提供的信号(其取决于由所述时变磁场的时间变化感生的所提供的电流)与指定信号阈值进行比较，并且通过当所提供的信号超过所述指定信号阈值时生成所述磁场探测时间戳，能够容易地确定所述时变磁场的时间变化。
优选地，所述磁场探测单元适于使得能够对探测所述时变磁场的灵敏度进行调节。
如将参考实施例更详细描述的，由所述MRI装置生成的所述时变磁场不仅随时间而变化，而且还可以随空间中的位置而变化。对于可靠的探测，因此优选地能够调整确定所述时变磁场的灵敏度以适应各自的环境，例如，所述数据探测设备相对于所述时变磁场的位置和/或取向。在优选的实施例中，这可以通过所述信号比较单元得以实现，所述信号比较单元适于使得能够对所述指定信号阈值进行调节。
还优选地，所述数据探测设备还包括印刷电路板(PCB)，其中，所述至少一个线圈基本上是由PCB迹线制成的或包括空芯电感器。
尤其地，通过使所述至少一个线圈基本上由印刷电路板上的PCB迹线制成，能够以尤其便宜且简单的方式制造所述至少一个线圈。
优选地，所述磁场探测单元包括被布置为相互垂直的三个线圈。
通过使用由三个垂直布置的线圈提供的信息，可以确定所述数据探测设备相对于所述时变磁场的位置和/或取向。
还优选地，要被探测的所述时变磁场是由所述MRI装置生成的切换磁场梯度。
优选地，所述数据探测设备还包括射频屏蔽，所述射频屏蔽用于对所述磁场探测单元进行屏蔽以免受由所述MRI装置生成的脉冲射频(RF)磁场B1影响。
该配置确保所述磁场探测单元不受所述脉冲RF磁场B1影响或干扰。
进一步优选地，所述时间戳单元适于根据公共时基生成所述磁场探测时间戳，所述公共时基也被用于针对由所述数据探测设备探测的数据生成数据时间戳。
优选地，所述数据探测设备为核数据探测设备，尤其是正电子发射断层摄影(PET)数据探测设备或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)数据探测设备。
在本发明的另外一方面中，提供一种成像装置，其中，所述成像装置包括：
-磁共振成像(MRI)装置，以及
-如权利要求1所述的数据探测设备。
在本发明的另外一方面中，提供一种与磁共振成像(MRI)方法组合使用的数据探测方法，其中，所述数据探测方法包括：
-由磁场探测单元探测由所述MRI方法生成的时变磁场，
-由时间戳单元根据所探测的时变磁场，生成磁场探测时间戳。
在本发明的另外一方面中，提供一种成像方法，其中，所述成像方法包括：
-磁共振成像(MRI)，以及
-如权利要求12所述的数据探测。
在本发明的另一方面中，提供一种数据探测计算机程序，其中，所述数据探测计算机程序包括程序代码模块，所述程序代码模块用于当所述数据探测计算机程序在控制如权利要求1所述的数据探测设备的计算机上运行时，令所述数据探测设备执行如权利要求12所述的数据探测方法的步骤。
在本发明的另一方面中，提供一种成像计算机程序，其中，所述成像计算机程序包括程序代码模块，所述程序代码模块用于当所述成像计算机程序在控制如权利要求11所述的成像装置的计算机上运行时，令所述成像装置执行如权利要求13所述的成像方法的步骤。
应理解，权利要求1所述的数据探测设备、权利要求11所述的成像装置、权利要求12所述的数据探测方法、权利要求13所述的成像方法、权利要求14所述的数据探测计算机程序、以及权利要求15所述的成像计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例，尤其如在从属权利要求中定义的优选实施例。
应理解，本发明的优选实施例也能够是从属权利要求与各自的独立权利要求的任意组合。
本发明的这些以及其他方面将从后文描述的实施例变得显而易见，并将参考后文描述的实施例得以阐明。
附图说明
在以下附图中：
图1示意性且示范性地示出成像装置的实施例，
图2示意性且示范性地示出PET数据探测设备的部件，
图3示意性且示范性地示出容纳PET数据探测设备的电子器件的射频屏蔽，
图4示意性且示范性地示出PET数据探测设备包括的印刷电路板(PCB)，并且
图5示出示范性地图示成像方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示意性且示范性地示出成像装置10的实施例，成像装置10包括磁共振成像(MRI)装置20和正电子发射断层摄影(PET)装置30。成像装置10能够采集，例如来自成像区域11中至少部分交叠或空间毗邻的空间区域的MRI数据和PET数据两者。
MRI装置20包括主磁体21，主磁体21用于生成(按照惯例，沿z方向)通过成像区域11的强、均匀静态磁场B0。主磁体21可以为环形磁体或膛型磁体。而且，主磁体21可以为超导性或电阻性的；在前一种情况中，其通常被设置在低温杜瓦或其他冷却***(未示出)中。MRI装置20还包括磁场梯度线圈22，磁场梯度线圈22用于在静态磁场B0上叠加x、y和z方向的切换磁场梯度。此外，MRI装置20包括射频激励与接收***。所述射频激励与接收***包括至少一个部件，例如图示的RF线圈23，RF线圈23能够以合适的射频被供能，以生成脉冲RF磁场B1，所述脉冲RF磁场B1在被设置在成像区域11中的台面13上的成像对象12(例如人类患者)中激励磁共振(MR)。RF线圈23还能够起到RF接收器的作用，以接收或探测源自RF激励之后的成像区域11的MR信号。在一些实施例中，不同的线圈被用于激励和接收操作。例如，内置式RF线圈23可以被用于激励磁共振，并且不同的局部线圈或专用接收线圈(未示出)可以被置于成像区域11中的成像对象12上方、之上或附近，以探测磁共振。有可能MRI装置20可使用内置式线圈、局部线圈或两者的不同组合以不同方式被配置。
在MRI中，成像对象12的组织的核自旋被由主磁体21生成的静态磁场B0对齐，并被例如由RF线圈23生成的脉冲RF磁场B1激励。得到的MR信号被暴露于由磁场梯度线圈22生成的切换磁场梯度，以通过在成像对象12中的每个位置处创建签名共振频率，来“空间编码”MR信号。所述脉冲RF磁场B1的和所述切换磁场梯度的相对次序和特定时间变化通常是可根据需要从大量预定义的“MR脉冲序列”中选择的，所述“MR脉冲序列”的每个均显示对得到的MRI图像的特性的不同作用。例如由RF线圈23采集的空间编码的MR信号被暂时存储在MRI数据存储单元(未示出)中，以供后续使用，例如在MRI图像重建中使用。为此，MRI装置20包括MRI图像重建单元24，MRI图像重建单元24使用适当地适于在采集所述MRI数据中使用的空间编码的图像重建算法，将所述MRI数据重建成重建的MRI图像。例如，傅立叶变换重建算法可以被适当地用于重建笛卡尔编码的MRI数据。所重建的MRI图像，例如借助于合适的二维或三维绘制方法，被适当地显示在显示单元14上，或被以其他方式处理。
PET装置30包括环绕成像区域11的多个正电子发射断层摄影(PET)数据探测设备31。这里，被图示为密集阴影框的十二个PET数据探测设备31被置于磁场梯度线圈22与RF线圈23之间的圆上。在一些实施例中，PET数据探测设备31还能够被置于磁场梯度线圈22中对应的凹陷中，或者它们能够被以最合适的方式被以其他方式放置。
在PET成像中，放射性药物被施予到成像对象12，在成像对象12中，所述放射性药物的放射衰减事件产生正电子。每个正电子与电子相互作用，以产生正电子-电子湮灭事件，该事件发射两个相反方向的511keV伽马射线。PET数据探测设备31适于探测由正电子-电子湮灭事件发射的511keV伽马射线。籍此推测两个基本同时的511keV伽马射线探测事件源自相同的正电子-电子湮灭事件，该正电子-电子湮灭事件位于沿连接两个基本同时的511keV伽马射线探测事件的“响应线”(LOR)的某个位置。该响应线有时也被称作投影或射线，并且所采集的PET数据被称作投影数据。
图1中未详细示出PET数据探测设备31的构造。然而，在实施例中，这些设备每个可以包括光学耦合到光导的闪烁晶体的像素化阵列，所述光导将在伽马射线的入射时由所述闪烁晶体发射的光子传播到传感器块的阵列。每个传感器块通常包括硅光电倍增管(SiPM)的阵列，每个硅光电倍增管继而包括盖格模式雪崩光电二极管(APD)的阵列。所述传感器块被电连接到负责将光子探测事件数字化和预处理的专用集成电路(ASIC)。所述电路可以支持诸如像素识别、时间戳、光子计数、数字偏置、数字触发、读出的功能，以及具有或没有飞行时间或交互深度信息的PET成像中使用的其他功能(见下文)。所述闪烁晶体被选择为提供针对具有闪烁突发(scintillator burst)的快速时间衰减的入射伽马辐射的高制动能力。一些合适的材料包括LSO、LYSO、MLS、LGSO、LaBr、CsI(Ti)以及它们的混合物。然而，注意到，也可以使用其他闪烁体材料。所述传感器块被选择为具有高增益和稳定性，以及为低成本的，并且要求低工作电压。合适的传感器块包括模拟和或数字SiPM两者。
在常规的PET成像中，基本上同时的511keV伽马射线探测事件被定义为发生在彼此的所选短时间窗口内(例如四纳秒内)的两个511keV伽马辐射探测事件。该短时间窗口考虑到，在成像区域11中心处不发生任意正电子-电子湮灭事件将引起在相对的PET数据探测设备31处的到达时间的小的差异，该差异与两个发射的511keV伽马射线的行进时间成比例。被称作飞行时间PET(TOF-PET)成像的相关技术利用该小的时间差异，以亚纳秒的精确度，进一步沿LOR定位正电子-电子湮灭事件。被称为交互深度PET(DOI-PET)成像的另一种相关技术利用多层PET数据探测器设备，以能够确定闪烁事件在闪烁晶体内的深度。
PET装置30的PET数据探测设备31被用于采集PET数据(下文中，术语“PET数据”也可以包括TOF-PET数据和/或DOI-PET数据)。符合探测单元32采用时间取窗，以识别基本上同时发生的511keV伽马射线探测事件，并因此基本上同时发生的511keV伽马射线探测事件有可能对应于同一正电子-电子湮灭事件，并因此定义投影线或响应线(LOR)。针对TOF处理，所识别的基本上同时的511keV伽马射线探测事件之间的小的时间差异被用于沿LOR空间估计正电子-电子湮灭事件。类似地，针对DOI处理，检索必要的交互深度信息。PET图像重建单元33然后使用合适的图像重建算法，将PET数据重建成重建的PET图像。例如，可以采用最大似然期望最大化(ML-EM)算法、滤波反投影(FB)算法、或除ML-EM以外的迭代图像重建算法。所述重建的PET图像例如借助于合适的二维或三维绘制方法，被适当地显示在显示单元14上，或者可以以其他方式被处理。
在该实施例的成像装置10中，PET数据探测设备31不连续地环绕成像区域11。这种不完全环绕能够因“缺失的”投影或响应线(LOR)，而导致成像伪影。例如，特定投影能够丢失，使得一般由这样的投影提供的关于相关位置的信息不可获得。有利地，如果采集并重建TOF-PET数据，则飞行时间定位提供额外的信息，该信息能够被用于补偿丢失的信息，即使存在不完全环绕。此外，本领域技术人员在实践要求保护的本发明时，已知用于补充不完全环绕的其他方式。在其他实施例中，成像区域11也能够被PET数据探测设备31连续环绕，例如，通过提供更大数目的这些设备，通过利用具有更大空间延伸的设备，或者通过将所述设备更靠近成像区域11定位。
可以顺序地(例如首先是MRI，接着是PET，或者相反)或可以交错地执行MRI和PET数据的采集。然而，优选地同时采集MRI和PET数据。这允许对不同参数(例如扩散和灌注)的同时动态研究，以获得新的诊断信息。此外，其还例如通过针对成像对象12(例如人类患者)的移动的影响校正所采集的PET数据，实现了增强的PET图像重建，这是因为能够借助于MRI有效跟踪身体的全局和局部运动。然而，为了实现这些益处，必须能够将由两种不同成像模态采集的数据在时间上相关。
为此，PET数据探测设备31中的至少一个包括：磁场探测单元，所述磁场探测单元用于探测由MRI装置20生成的时变磁场；以及时间戳单元，所述时间戳单元根据所探测的时变磁场生成磁场探测时间戳(参见图2)。由于切换磁场梯度的和脉冲RF磁场B1的时间变化固有地提供关于MRI装置20采集MRI数据的时间(即“MRI采集定时”)的信息，因此能够针对PET数据探测设备31，借助于上述构造配置，以相对简单的方式，并且尤其不需要PET数据探测设备31与MRI装置20之间的特殊的专用接口，来确定与所采集的MRI数据的时间关系。
参考图2更详细地描述合适的磁场探测单元34和时间戳单元35，图2示意性且示范性地示出包括尤其这两个部件的PET数据探测设备31。
磁场探测单元34，在该实施例中，包括线圈36，线圈36用于提供由时变磁场的时间变化感生的电流。(时变磁场由穿过线圈36的垂直线图示。)如上所述，要被磁场探测单元34探测的时变磁场能够是，例如由MRI装置20的RF线圈23生成的脉冲RF磁场B1，或者其能够为由MRI装置20的磁场梯度线圈22生成的切换磁场梯度。这里，实现后一选择，并且PET数据探测设备31还包括射频屏蔽39，射频屏蔽39用于对磁场探测单元34进行屏蔽以免受由MRI装置20(例如由RF线圈23)生成的脉冲RF磁场B1影响。在该实施例中，射频屏蔽39是由具有合适的RF屏蔽特性的材料(例如铜或碳)制成的，并且还容纳PET数据探测设备31的电子器件，如在图3中示意性且示范性地示出的。该配置确保一方面PET电子器件，包括磁场探测单元34，不受脉冲RF磁场B1影响或干扰，并且另一方面，来自PET电子器件的电子噪声也不影响或干扰MRI装置20的电子器件。尽管射频屏蔽39针对脉冲RF磁场Bi的高频率(其通常在约100MHz的范围中)基本上不可穿透，但切换磁场梯度(其通常在kHz范围中变化)因它们的较低频率而穿透射频屏蔽39，并且由于它们的频率不是太低，而在PET电子器件中感生电流。(通过比较的方式，静态磁场B0也穿透射频屏蔽39，但由于其时间均匀性，而不在PET电子器件中感生电流。)
由切换磁场梯度在PET电子器件中感生的电流一般在组合PET/MRI成像装置以及各种测量中被视为问题，例如尽可能地缩短传输线或利用缠绕的差分对线通常被执行，以降低和/或补偿它们对PET数据的采集和处理的影响。另一方面，通过在磁场探测单元34中提供线圈36，如上所述，由切换磁场梯度在线圈36中感生的电流也能够被有利地用作用于生成磁场探测时间戳的基础。为此，磁场探测单元34包括信号提供单元37，信号提供单元37用于根据所提供的电流提供信号，其中，时间戳单元35适于根据所提供的信号生成磁场探测时间戳。在该实施例中，磁场探测单元34还包括信号比较单元38，信号比较单元38用于将所提供的信号与指定信号阈值进行比较，并且时间戳单元35适于当所提供的信号超过所述指定信号阈值时生成磁场探测时间戳。注意，这里使用的术语“超过”旨在被广义地解读，其中，其含义取决于所提供的信号的特新性，即取决于从时变磁场的时间变化得到的感生电流与所提供的信号之间的关系。例如，如果默认“基本”信号是在没有由线圈36提供感生电流的情况中由信号提供单元37提供的，并且如果感生电流导致所提供的“基本”信号的降低，则术语“超过”的含义也包括所提供的信号落到小于默认“基本”信号的指定信号阈值以下的情况。
可以例如通过利用合适的模拟和/或数字比较器电子器件，来实现磁场探测单元34。在一种实现方式中，信号提供单元37提供取决于由线圈36提供的感生电流的电压作为所述信号。电压可以从电源电压推导出，所述电源电压利用从当电流在线圈36中流动时跨电阻器的压降得到的电压被“调制”。所述电压可以然后被提供到信号比较单元38，信号比较单元38可以包括，例如，专用比较器或被用作比较器的运算放大器(op-amp)等，在这里将电压与指定信号阈值(在该情况中为指定电压)进行比较。如果由信号提供单元37提供的电压(即信号)大于指定电压(即所述指定信号阈值)，则生成数字脉冲，以指示切换磁场梯度的时间变化被识别，并且时间戳单元35生成磁场探测时间戳。应注意，信号提供单元37的和/或信号比较单元38的其他实现方式也是可能的，并且可以在本领域技术人员实践要求保护的本发明时被使用。例如，信号提供单元37可以将电流或其他合适的参数提供为所述信号，并且信号处理可以为模拟的或数字的，或者可以基于它们的组合。
由MRI装置20的磁场梯度线圈22生成的切换磁场梯度不仅随时间变化而且还随空间位置而变化。而且，各自的MR脉冲序列可以在多个参数中不同，参数例如为切换磁场梯度的最大强度和/或切换斜率(即，每时间间隔的强度变化)。针对可靠的探测，因此优选地，探测所述时变磁场(这里是切换磁场梯度)的灵敏度能够被调节为适合各自的环境。在该实施例中，这是通过信号比较单元38得以实现的，信号比较单元38适于使得能够对指定信号阈值进行调节(在图2中由箭头图示)，即所述指定信号阈值可以被适当地增大或减小。由于感应定律记载，感应与通过线圈面积的磁场的变化率成比例，因此由线圈36中的切换磁场梯度感生的电流取决于PET数据探测设备31(尤其是线圈36)相对于切换磁场梯度的位置和/或取向，以及取决于各自的MR脉冲序列的参数。通过根据需要调节所述指定信号阈值，能够适当地将这些不同参数的组合效应考虑在内。
优选地，所述指定信号阈值将被调节使得磁场探测单元34将不对噪声或任意其他不想要的信号作出错误反应。恰好在噪声水平以上的值将允许对切换磁场梯度的尽可能大的时间变化进行探测。在一个实施例中，包括磁场探测单元34的PET数据探测设备31可以被置于MRI装置20内的在其中在x方向的切换磁场梯度(按照惯例由“Gx”指代)尤其强的区域中，并且磁场探测单元34可以被调节为在切换磁场梯度Gx的时间变化时进行“触发”。在另一实施例中，包括磁场探测单元34的额外的或可选的PET数据探测设备31可以被置于MRI装置20内的在其中在y方向的切换磁场梯度(按照惯例由“Gy”指代)尤其强的区域中，并且磁场探测单元34可以被调节为在切换磁场梯度Gy的时间变化时进行“触发”。当然，其他实施例也是可想象的。例如，在图1中示出的成像***10中，十二个PET数据探测设备31可以每个均包括磁场探测单元34，并且可以以最合适的方式逻辑组合各自的探测结果，以便增加探测可靠性。而且，磁场探测单元34可以适于仅在切换磁场梯度的特定时间变化时进行“触发”，例如仅在切换磁场梯度的各自积累时进行“触发”。
能够由不同器件在磁场探测单元34中实现线圈36。例如，该实施例的PET数据探测设备31包括印刷电路板(PCB)40，如在图4中示意性且示范性地示出的。在PCB上，实现PET电子器件的不同部件。在该实施例中，提供基本上由PCB迹线41制成的两个线圈36，但线圈36也能够包括空芯电感器，所述空芯电感器能够例如被焊接到PCB。被示于该图右侧上在PCB边缘处的第一线圈36在PCB的前侧和后侧都延伸，籍此提供环路，所述环路适当地被取向以用于当PET数据探测设备31被置于如图1中所示的成像***10内时，探测由MRI装置20生成的切换磁场梯度。(所述切换磁场梯度一般与静态磁场B0对齐，即它们都在z方向延伸。)被示于PCB前侧上的第二线圈36被布置为(基本上)垂直于第一线圈36，并且可以被用于探测切换磁场梯度中垂直于静态磁场B0的“杂散”分量。这样的“杂散”分量通常是不想要的，但由于磁场梯度***永远不可能是100％理想的而可能出现在MRI装置20中。如果第三线圈36(未示出)被布置为(基本上)垂直于第一线圈和第二线圈36两者，并且如果第三线圈36也被用于探测这样的“杂散”分量，则由这三个(基本上)垂直布置的线圈36提供的信息能够被用于确定所述PET数据探测设备相对于切换磁场梯度的定位和/或取向，假设例如从早前的测量结果，可获得关于由MRI装置20生成的“杂散”分量的特性的足够知识。
时间戳单元35适于根据公共时基生成所述磁场探测时间戳，所述公共时基也被用于针对由PET数据探测设备31探测的数据生成数据时间戳。在该实施例中，图1中示出的十二个PET数据探测设备31每个均包括用于接收来自PET装置30的公共***时钟(未示出)的定时信息，以便于在十二个PET数据探测设备31中对511keV伽马射线探测事件的一致时间戳(即，针对探测的PET数据一致地生成数据时间戳)。时间戳单元35利用来自公共***时钟的相同定时信息，以生成所述磁场探测时间戳。这里，所生成的磁场探测时间戳与其他PET“元数据”(例如设备温度等)一起被储存。
如上所述，由所述磁场探测单元生成的所述磁场探测时间戳提供与所采集的MRI数据的时间关系，该时间关系实现了增强的PET图像重建。例如，如果PET采集早于MRI采集而开始(因用于采集PET数据需要更长时间，这是通常的情况)，则所生成的磁场探测时间戳提供用于确定MRI采集相对于PET采集何时开始的信息。此外，能够在时间上使个体重建的MRI图像与采集的PET数据相关。
下文中，将参考图5中示出的流程图描述成像方法。
在步骤101中，执行磁共振成像(MRI)。此外，执行数据探测，其在该实施例中为PET数据探测，其中，在步骤102中，探测通过MRI方法生成的时变磁场，并且其中，在步骤103中，根据所探测时变磁场生成磁场探测时间戳。这里，所述时变磁场是由磁场探测单元34探测的，并且所述磁场探测时间戳是由时间戳单元35生成的。这样的部件的的实施例在图2中被示意性且示范性地示出。
步骤102和103能够被视为是用于与磁共振成像(MRI)方法组合使用的数据探测方法的步骤。
在上述实施例中，用于与磁共振成像(MRI)装置组合的所述数据探测设备为正电子发射断层摄影(PET)数据探测设备，但其也能够为另一类型的核数据探测设备，例如单光子发射计算机断层摄影(SPECT)数据探测设备，或者其能够为例如超声数据探测设备，或者可以适当地被用于与MRI装置组合并且能够得益于确定与采集的MRI数据的时间关系的能力的任意其他数据探测设备。尤其地，所述数据探测设备也能够为出于除成像外的医学目的而提供的设备，例如其能够为用于探测患者的一个或多个生命体征参数的设备。
所述磁场探测单元在一些实施例中也能够利用霍尔效应传感器或相当的设备，以探测由磁共振成像(MRI)装置生成的时变磁场。其他实施例甚至能够基于利用元件的取向，所述元件将其自身沿磁场线对齐，或者对齐为类似的圆规型效果。
能够例如通过对(一个或多个)指定信号阈值的调节，来调节所述磁场探测单元，使得其仅探测时变磁场的尤其强的时间变化，该变化可能出现在仅在特定时间位置处的各自MR脉冲序列中。这可以使待处理的冗余数据的量最小化。也可以想象，将时变磁场的这种尤其强的时间变化(其不能被MRI成像过程使用)明确并入MR脉冲序列，例如在取得MRI图像之前，或者在测量导航器之前的任意一个时间，以出于由所述磁场探测单元进行探测的目的。
也可以想象，在所述磁场探测单元中，线圈或对时变磁场敏感的另一部件被可取向地定位。这可以允许根据所述数据探测设备相对于所述时变磁场的位置和/或取向，以最合适的方式对所述线圈或其他部件进行取向，例如以这样的方式，即使得其对时变磁场最敏感。例如，所述线圈或其他部件可以被安装在接合件或枢轴上，所述接合件或枢轴允许在至少一个维度中，优选在全部三个维度中改变取向。
如上所述，要被所述磁场探测单元探测的所述时变磁场能够是脉冲RF磁场B1。在其中所述数据探测设备为PET数据探测设备或具有相当的敏感电子器件的另一设备的情况中，尽管电子器件可以被容纳在由具有合适的RF屏蔽特性的材料(例如铜或碳)制成的射频屏蔽中，但所述磁场探测单元，分别地，如果适用的话，至少所述线圈或对脉冲RF磁场B1敏感的其他部件可以被提供在射频屏蔽外侧。
在一些实施例中，所述磁场探测单元可以包括例如，被布置在沿x、y和z方向的每个方向延伸的三角中的至少三个基本上平行取向的线圈。通过利用关于由所述MRI装置生成的所述切换磁场梯度的空间变化性的知识，例如通过知晓它们的最大强度和它们的切换斜率，于是能够根据由所述至少三个基本上平行取向的线圈提供的感生电流，来确定所述数据探测设备的位置和/或取向。
在上述实施例中，要被所述磁场探测单元探测的所述时变磁场为切换磁场梯度，并且所述PET数据探测设备的电子器件被容纳在由具有合适的RF屏蔽特性的材料(例如铜或碳)制成的射频屏蔽中。如果不利用这样的RF屏蔽，则能够借助于滤波器技术，降低和/或补偿脉冲RF磁场B1对所述切换磁场梯度的探测的影响。
通过研究附图、说明书和权利要求书，本领域技术人员在实践要求保护的本发明时能够理解并实现对所公开实施例的其他变型。
在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且量词“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或设备可以履行权利要求书中记载的若干项目的功能。互不相同的从属权利要求中记载特定措施并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
由一个或若干单元或设备执行的诸如对时变磁场的探测、磁场探测时间戳的生成等的操作能够由任意数目的单元或设备执行。例如，诸如通过所述时变磁场的时间变化提供感生的电流，以及根据所提供的电流提供信号的步骤，能够由单个单元、由两个不同单元、或由任意数目的不同单元执行。这些操作、和/或根据所述数据探测方法对所述数据探测设备的控制、和/或根据所述成像方法对所述成像装置的控制，能够被实施为计算机程序的程序代码模块和/或被实施为专用硬件。
计算机程序可以被储存/分布在合适的介质上，介质例如为与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学储存介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的远程通信***。
权利要求书中的任意附图标记均不得被解释为对范围的限制。
Claims (15)
1.一种与磁共振成像(MRI)装置(20)组合使用的数据探测设备(31)，所述数据探测设备(31)包括：
-磁场探测单元(34)，其用于探测由所述MRI装置(20)生成的时变磁场，以及
-时间戳单元(35)，其用于根据所探测的时变磁场生成磁场探测时间戳。
2.如权利要求1所述的数据探测设备(31)，其中，所述磁场探测单元(34)包括：
-至少一个线圈(36)，其用于提供由所述时变磁场的时间变化感生的电流，以及
-信号提供单元(37)，其用于根据所提供的电流提供信号，
其中，所述时间戳单元(35)适于根据所提供的信号生成所述磁场探测时间戳。
3.如权利要求2所述的数据探测设备(31)，其中，所述磁场探测单元(34)还包括：
-信号比较单元(38)，其用于将所提供的信号与指定信号阈值进行比较，
其中，所述加时间戳单元(35)适于当所提供的信号超过所述指定信号阈值时生成所述磁场探测时间戳。
4.如权利要求1所述的数据探测设备(31)，其中，所述磁场探测单元(34)适于使得能够对探测所述时变磁场的灵敏度进行调节。
5.如权利要求1所述的数据探测设备(31)，还包括印刷电路板(PCB)(40)，其中，所述至少一个线圈(36)基本上是由PCB迹线(41)制成的或包括空芯电感器。
6.如权利要求1所述的数据探测设备(31)，其中，所述磁场探测单元(34)包括被布置为相互垂直的三个线圈(36)。
7.如权利要求1所述的数据探测设备(31)，其中，要被探测的所述时变磁场是由所述MRI装置(20)生成的切换磁场梯度。
8.如权利要求1所述的数据探测设备(31)，还包括射频屏蔽(39)，所述射频屏蔽用于对所述磁场探测单元(34)进行屏蔽以免受由所述MRI装置(20)生成的脉冲射频(RF)磁场B1影响。
9.如权利要求1所述的数据探测设备(31)，其中，所述时间戳单元(35)适于根据公共时基生成所述磁场探测时间戳，所述公共时基也被用于为由所述数据探测设备(31)探测的数据生成数据时间戳。
10.如权利要求1所述的数据探测设备(31)，所述数据探测设备(30)为核数据探测设备，尤其为正电子发射断层摄影(PET)数据探测设备或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)数据探测设备。
11.一种成像装置(10)，包括：
-磁共振成像(MRI)装置(20)，以及
-如权利要求1所述的数据探测设备(31)。
12.一种与磁共振成像(MRI)方法组合使用的数据探测方法，所述数据探测方法包括：
-由磁场探测单元(34)探测由所述MRI方法生成的时变磁场，
-由时间戳单元(35)根据所探测的时变磁场生成磁场探测时间戳。
13.一种成像方法，包括：
-磁共振成像(MRI)，以及
-如权利要求12所述的数据探测。
14.一种数据探测计算机程序，包括程序代码模块，所述程序代码模块用于当所述数据探测计算机程序在控制如权利要求1所述的数据探测设备的计算机上运行时，令所述数据探测设备执行如权利要求12所述的数据探测方法的步骤。
15.一种成像计算机程序，包括程序代码模块，所述程序代码模块用于当所述成像计算机程序在控制如权利要求11所述的成像装置的计算机上运行时，令所述成像装置执行如权利要求13所述的成像方法的步骤。
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