Передающая среда для детекторов излучения, расположенная в изометрической плоскости



Передающая среда для детекторов излучения, расположенная в изометрической плоскости
Передающая среда для детекторов излучения, расположенная в изометрической плоскости
Передающая среда для детекторов излучения, расположенная в изометрической плоскости
Передающая среда для детекторов излучения, расположенная в изометрической плоскости
Передающая среда для детекторов излучения, расположенная в изометрической плоскости
Передающая среда для детекторов излучения, расположенная в изометрической плоскости

 


Владельцы патента RU 2496125:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к областям техники формирования изображений. Система формирования изображений содержит обод детекторов (60a, 60b, 60') излучения, в целом кольцевую электронную монтажную плату (62, 62'), расположенную коаксиально с ободом детекторов излучения и функционально связанную с ободом детекторов излучения, для генерации электрических сигналов, указывающих на обнаружение излучения ободом детекторов излучения, причем обод детекторов излучения и в целом кольцевая электронная монтажная плата выполнены с возможностью обнаружения излучения 511 килоэлектрон-вольт, указывающего на события электрон-позитронной аннигиляции, и магнитно-резонансный сканер (30), при этом в целом кольцевая электронная монтажная плата (62, 62') расположена пересечением изоплоскости (66), создающей магнитное поле градиентной катушки (10, 10') магнитно-резонансного сканера. Технический результат - уменьшение вихревых токов в кольцевом ободе ПЭТ. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Нижеследующее относится к областям техники формирования изображений. Ниже обеспечено иллюстративное применение для гибридных систем позитронно-эмиссионной томографии (PET, ПЭТ) и магнитно-резонансного сканирования, и описание дается с конкретной ссылкой на них. Ниже обеспечено более общее применение для гибридной системы формирования изображений, включающей в себя функциональную возможность магнитно-резонансного сканирования и любую другую вторичную модальность формирования изображения, которая использует чувствительные электронные схемы детектора излучения.

Существует интерес к мультимодальным или гибридным сканерам, включающим в себя функциональные возможности как магнитного резонанса (MR, МР), так и позитронно-эмиссионной томографии (PET, ПЭТ). Например, в документе WO 2006/111869, Фидлер (Fiedler) и другие, раскрыты различные гибридные системы формирования изображений. В некоторых вариантах осуществления гибридных систем, раскрытых в этом документе, твердотельные элементы детектора ПЭТ расположены между звеньями общей катушки "птичья клетка" для эффективного использования доступного пространства цилиндрического канала. Для использования в МР-среде, твердотельные детекторы ПЭТ, например, сцинтилляторы, соединенные с детекторами с твердотельным кремниевым фотоумножителем (SiPM), имеют преимущества перед сцинтилляторами, соединенными с детекторами с обычным фотоумножителем (PMT), как обсуждается в WO 2006/111869.

В обычной ПЭТ-системе детекторы ПЭТ скомпонованы как завершенный кольцевой обод для обеспечения покрытия 360° анализируемой области. Использование меньшего количества, чем полный кольцевой обод детекторов обычно в результате приводит к потере данных и к возможному введению артефактов формирования изображения. Однако конфигурация кольцевого обода детекторов ПЭТ представляет проблему для интеграции с МР-системой, потому что магнитные поля, генерируемые МР-системой, могут наводить вихревые токи в кольцевом ободе ПЭТ.

Нижеследующее обеспечивает новые и улучшенные устройства и способы, посредством которых преодолевают вышеупомянутые и другие проблемы.

Согласно одному аспекту, система формирования изображений содержит обод детекторов излучения, выполненный с возможностью обнаружения излучения, и в целом кольцевую электронную монтажную плату, расположенную коаксиально с ободом детекторов излучения и функционально связанную с ободом детекторов излучения для генерации электрических сигналов, указывающих на обнаружение излучения ободом детекторов излучения.

Согласно другому аспекту, система формирования изображений содержит: магнитно-резонансный сканер, имеющий цилиндрический канал, определяющий ось цилиндра, причем этот магнитно-резонансный сканер включает в себя градиентную катушку, создающую магнитное поле, определяющую изоцентр в пределах канала и изоплоскость, проходящую через изоцентр, и ориентированную в поперечном направлении к оси цилиндра, обод детекторов излучения, скомпонованный концентрически с цилиндрическим каналом, и выполненный с возможностью обнаружения излучения, исходящего изнутри канала, и в целом кольцевую электронную монтажную плату, скомпонованную концентрически с цилиндрическим каналом, и с центром на изоплоскости, причем эта в целом кольцевая электронная монтажная плата функционально связанна с ободом детекторов излучения для генерации электрических сигналов, указывающих на обнаружение излучения ободом детекторов излучения.

Согласно другому аспекту, способ формирования изображений содержит: получение магнитно-резонансных данных с использованием магнитно-резонансного сканера с цилиндрическим каналом, содержащего градиентную катушку, создающую магнитное поле, определяющую изоцентр и изоплоскость, обнаружение излучения с использованием обода детекторов излучения, и проведение электрических сигналов, указывающих на обнаруженное излучение вдоль электропроводящих путей, расположенных в изоплоскости.

Одно преимущество заключается в уменьшении вихревого тока в компонентах ПЭТ гибридного сканера ПЭТ/МР.

Другое преимущество заключается в уменьшении сил Лоренца на компонентах ПЭТ гибридного сканера ПЭТ/МР. Еще одно преимущество заключается в обеспечении более компактного сканера ПЭТ/МР.

Другие преимущества настоящего изобретения будут поняты специалистам в данной области техники после прочтения и осмысления нижеследующего подробного описания.

На фиг.1 и фиг.2 схематически изображены вид в перспективе и вид с торца, соответственно, иллюстративной разделенной градиентной катушки, создающей магнитное поле.

На фиг.3 схематически изображен вид в перспективе гибридной системы, обладающей функциональными возможностями магнитно-резонансного (MR, МР) сканера и функциональными возможностями сканера позитронно-эмиссионной томографии (PET, ПЭТ), причем МР-сканер использует разделенную градиентную катушку по фиг.1 и фиг.2, и в целом кольцевую ПЭТ-систему обнаружения, расположенную в центральном зазоре разделенной градиентной катушки.

На фиг.4 схематически изображен вид сбоку в разрезе градиентной катушки и ПЭТ-системы обнаружения гибридной системы по фиг.3, со схематическими обозначениями областей ПЭТ и магнитного резонанса, представляющих интерес, изоцентром и изоплоскостью МР-сканера, общей радиочастотной катушкой МР-сканера и связанными с ней электронными схемами обработки времени пролета.

На фиг.5 схематически изображен вид с торца ПЭТ-системы обнаружения и общей радиочастотной катушки гибридной системы по фиг.3, со схематическими обозначениями областей ПЭТ и магнитного резонанса, представляющих интерес, изоцентра МР-сканера и относящихся к ним электронных схем обработки времени пролета.

На фиг.6 схематически изображен вид сбоку в разрезе градиентной катушки и ПЭТ-системы обнаружения разновидности гибридной системы по фиг.3, причем градиентная катушка не разделена, и в целом кольцевая электронная монтажная плата в целом кольцевой ПЭТ-системы обнаружения имеет другую конфигурацию.

Согласно фиг.1 и фиг.2, разделенная градиентная катушка 10, создающая магнитное поле, обычно является цилиндрической с осью цилиндра DA (обозначенной пунктирной стрелкой на фиг.1) и включает в себя первичные обмотки 12 катушки и экранные обмотки 14 катушки, находящиеся в более дальнем радиальном положении, чем первичные обмотки катушки. Разделенная градиентная катушка 10 имеет кольцевой центральный зазор 16, в котором нет обмоток катушки. Соединительные провода 18, расположенные на каждом краю центрального зазора 16, электрически соединяют выбранные первичную и вторичную обмотки катушки. Разделенная градиентная катушка 10 функционирует для наложения градиента поперечного магнитного поля Gy на ориентированное в осевом направлении статическое магнитное поле, по меньшей мере, в области R магнитного резонанса, представляющей интерес (обозначена схематически пунктирной границей на фиг.2). Разделенная градиентная катушка, создающая магнитное поле, для генерации градиента поперечного магнитного поля в направлении x может аналогично быть сформирована вращением обмоток 12, 14 катушки на 90° относительно катушки, генерирующей градиент магнитного поля Gy. Соединительные провода 20, расположенные на концах обмоток 10 катушки, отдаленных от центрального зазора 16, также электрически соединяют выбранные первичные и вторичные обмотки катушки, причем эти выбранные обмотки являются, возможно, идентичными выбранным обмоткам, соединенным вблизи центрального зазора 16 соединительными проводами 18, или отличными от них. Некоторые первичные обмотки или вторичные обмотки могут быть изолированными обмотками, которые не соединены ни одним из соединительных проводов 18, 20.

Соединительные провода 20 обеспечивают относительно большее и более равномерное поле обзора, как раскрыто, например, в опубликованной заявке США Шварцман (Shvartsman) и другие, 2006/0033496 A1, которая полностью включена в этот документ по ссылке. Соединительные провода 18 обеспечивают ненулевые плотности тока в окрестности центрального зазора 16, которые компенсируют отсутствие магнитно-индуцируемой плотности тока в центральном зазоре 16. Эта компенсация обеспечивает возможность сделать центральный зазор 16 больше, чем это может быть сделано каким-либо иным способом, при этом по-прежнему с поддержкой приемлемых эффективности катушки и качества поля. Величина W центрального зазора 16 в осевом направлении составляет, по меньшей мере, десять сантиметров, и более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно пятнадцать сантиметров, и в некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, приблизительно двадцать сантиметров для размещения обода детекторов излучения, выполненного с возможностью обнаружения излучения 511 килоэлектрон-вольт. Также предполагается не включать одно или оба из наборов 18, 20 соединительных проводов.

Конфигурация обмоток 12, 14, 18, 20 катушки разработана для обеспечения достаточной равномерности градиента магнитного поля, по меньшей мере, по всей области R магнитного резонанса, представляющей интерес. Такая схема выполнена соответствующим образом с использованием подхода функции тока, как описано, например, в работах Peeren, "Stream Function Approach for Determining Optimal Surface Currents", Journal of Computational Physics vol. 191 pages 305-21 (2003) и в "Stream Function Approach for Determining Optimal Surface Currents", Doctoral Thesis of Gerardus N. Peeren (Eindhoven University of Technology 2003), которые обе полностью включены в этот документ по ссылке. Подход функции тока определяет непрерывное распределение плотности тока, представленное функцией тока, которая обеспечивает заданное распределение магнитного поля, и затем дискретизирует полученную функцию тока для получения распределения обмоток катушки.

Согласно фиг.3, разделенная градиентная катушка 10 поддерживается в магнитно-резонансном сканере 30 на диэлектрическом каркасе или другой жесткой опоре, которая может компенсировать силы Лоренца, которые иногда генерируются между двумя половинами разделенной градиентной катушки 10 во время функционирования. Магнитно-резонансный сканер 30 также включает в себя основные обмотки 32 электромагнита, расположенные в криогенном корпусе 34, определяющем основной электромагнит, образующий статическое, ориентированное в осевом направлении, магнитное поле Bo в области R магнитного резонанса, представляющей интерес. Магнитно-резонансный сканер 30 определяет цилиндрический канал 36, который расположен концентрически с обычно цилиндрической разделенной градиентной катушкой 10 и с основными обмотками 32 электромагнита, и, следовательно, обычно цилиндрические компоненты 10, 30, 32 совместно используют общую ось DA цилиндра. Соответствующая поддержка 38 оказывается для поддержки лежащих на животе пациентов-людей или другого предмета в канале 36, чтобы, по меньшей мере, представляющая интерес область предмета находилась внутри области R получения магнитного резонанса.

Сканер по фиг.3 является гибридным сканером ПЭТ/МР и имеет в целом кольцевую ПЭТ-систему 40 обнаружения, расположен в кольцевом центральном зазоре 16 разделенной градиентной катушки 30. В целом кольцевая ПЭТ-система 40 обнаружения выполнена с возможностью отображения области RPET формирования изображения ПЭТ, объем которой может быть идентичен объему области R формирования магнитно-резонансного изображения, или, как изображено на фиг.4-6, ее размер может отличаться, и она также может быть сдвинута поступательно или быть другой формы. Кольцевая подпорка 42 оказывает механическую поддержку для половин разделенной градиентной катушки 30 в области зазора 16. ПЭТ-система 40 обнаружения, в этом иллюстрируемом варианте осуществления, поддерживается автономно элементами 44 крепления, проходящими через отверстия 46 в подпорке 42 и отверстия 48 в корпусе 34 электромагнита. Отверстия 48 являются трубчатыми отверстиями, соответствующим образом запечатанными для поддержки вакуума и целостности корпуса 34 криогенного резервуара. Независимая поддержка ПЭТ-системы 40 обнаружения является предпочтительной, потому что разделенная градиентная катушка 10 имеет тенденцию перемещаться и увеличивать скорость во время функционирования из-за сил Лоренца. Некоторое движение градиентной катушки 10 ожидается, даже когда она ограничена жестким диэлектрическим каркасом, подпоркой 42 или другими механическими ограничителями. Такое движение, если передается ПЭТ-системе 40 обнаружения, в результате приводит к ухудшению полученных изображений ПЭТ.

Конфигурация по фиг.3 является иллюстративным примером. В других предлагаемых вариантах осуществления, подпорка 42 заменена непрерывным блоком жесткого цилиндрического диэлектрического каркаса, и ПЭТ-система 40 обнаружения установлена в круговой канавке негибкого каркаса, и изолирована от вибраций негибкого каркаса креплениями с вибрационной изоляцией, например, аэростатическими подшипниками. Также может быть реализована активно управляемая компенсация вибрации посредством множества креплений с пьезо-управляющим устройством, которые управляются с обратной связью акселерометрами MEMS. Также предполагается использование градиентной катушки, которая не разделена и не имеет кольцевого зазора 16. В таких вариантах осуществления, в целом кольцевая ПЭТ-система обнаружения расположена соответствующим образом при меньшем радиусе внутри неразделенной градиентной катушки.

Гибридная система может включать в себя другие компоненты, которые не изображены для простоты. Например, радиочастотный экран (не изображен на фиг.3) может распространяться на отверстия 48 для обеспечения радиочастотной (RF) изоляции. Могут быть обеспечены дополнительные сквозные отверстия для электрических и других соединений с ПЭТ-системой 40 обнаружения, или такие соединения могут быть проложены вдоль или внутри выбранных элементов 44 крепления. Поскольку сквозные отверстия являются относительно маленькими, то их можно вставлять между основных обмоток 32 электромагнита так, чтобы магнитная схема основного электромагнита была практически не затронута добавлением ПЭТ-системы 40 обнаружения. Магнитно-резонансный сканер также использует одну или несколько радиочастотных катушек (не изображены на фиг.3), причем такие катушки, по выбору, включают в себя локальные катушки, расположенные в канале 36, обычно цилиндрическую общую катушку, скомпонованную концентрически с каналом 36, или их комбинацию.

Согласно фиг.4 и фиг.5, в целом кольцевая ПЭТ-система 40 обнаружения включает в себя обод детекторов излучения, выполненный с возможностью отображения области RPET формирования изображения ПЭТ. В варианте осуществления по фиг.4 и фиг.5, в целом кольцевая ПЭТ-система 40 обнаружения выполнена в виде двух ободов детекторов 60a, 60b излучения, расположенных симметрично около дискообразной электронной монтажной платы 62. Обода детекторов 60a, 60b излучения являются обычно полными ободами, охватывающими 360°, хотя также предполагается наличие нескольких угловых зазоров в этих ободах. На фиг.4 и фиг.5 также схематически изображена типичная общая радиочастотная катушка 63, например, общая квадратурная катушка "птичья клетка" или поперечная электромагнитная (TEM) катушка. Иллюстрируемая общая катушка 63 расположена при меньшем радиусе, чем градиентная катушка 10 и ПЭТ-система 40 обнаружения. При соответствующей компоновке, ориентированные в осевом направлении провода общей радиочастотной катушки 63 (схематически изображенной в разрезе на фиг.5) выполнены соответствующим образом из проводящих медных полосковых линий, достаточно тонких для передачи излучения 511 килоэлектрон-вольт. В других вариантах осуществления, у общей радиочастотной катушки может быть общий радиус с кольцевой ПЭТ-системой 40 обнаружения и ориентированными в осевом направлении проводами, расположенными в азимутальных положениях между ПЭТ-модулями детектора. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления общая радиочастотная катушка 63 может быть вообще не включена, и локальная катушка, например, массив катушек или поверхностных катушек, локальная катушка для головы и т.п., используемая для обеспечения как радиочастотного возбуждения, так и магнитно-резонансного обнаружения.

Обод детекторов 60a, 60b излучения выполнен с возможностью обнаружения излучения 511 килоэлектрон-вольт, что соответствует формированию изображения ПЭТ. Несмотря на то, что не изображено в деталях, обод детекторов 60a, 60b излучения может, например, быть обычной конфигурацией сцинтилляционного слоя, выполненного из материала, который генерирует сцинтилляции, реагирующие на излучение 511 килоэлектрон-вольт, и массива детекторов с фотоумножителем (PMT), скомпонованных для обнаружения сцинтилляций. В других вариантах осуществления, детекторы PMT заменены твердотельными детекторами, например, детекторами с кремниевым фотоумножителем (SiPM) или детекторами типа лавинный фотодиод (APD), выполненными с возможностью обнаружения сцинтилляций.

Дискообразная электронная монтажная плата 62 является в целом кольцевой и расположена коаксиально с ободом детекторов 60a, 60b излучения и является функционально связанной с ободом детекторов 60a, 60b излучения для генерации электрических сигналов, указывающих на обнаружение излучения 511 килоэлектрон-вольт ободом детекторов излучения 60a, 60b. Предполагается, что монтажная схема 62 охватывает угловой диапазон менее 360°, то есть, что в целом кольцевая монтажная схема 62 имеет один или несколько угловых зазоров. Функционирующее соединение между детекторами 60a, 60b излучения и монтажной схемой 62, как правило, включает в себя соединения электрического смещения для применения рабочего напряжения смещения по всем детекторам PMT, детекторам SiPM, детекторам APD или другим детекторам, и соединения электрического сигнала для приема импульсов тока или других электрических сигналов из детекторов, указывающих на обнаружение излучения 511 килоэлектрон-вольт.

Дискообразная в целом кольцевая электронная монтажная плата 62 соответствующим образом включает в себя электронные схемы передающей среды ПЭТ, например, соединения сигнала, напряжения смещения и гальванического питания, и пути сигнала, напряжения смещения и электропроводящего питания, пути распределения опорного тактового сигнала, схему синхронизации и т.д. По выбору функции более высокого уровня, например, интегрирование импульсов и аналого-цифровое преобразование (ADC), преобразование временных интервалов в код (TDC), обработка одиночных и совпадающих событий и т.д., обычно также интегрируют на дискообразной кольцевой электронной монтажной плате 62. В качестве альтернативы, некоторые или все функциональные средства более высокого уровня могут быть расположены удаленно от кольцевой ПЭТ-системы 40 обнаружения, например, с осуществлением в относящемся к ней компьютере, функционально связанном с кольцевой ПЭТ-системой обнаружения посредством платы ADC или другого соответствующего соединительного аппаратного обеспечения. В некоторых вариантах осуществления, электронная монтажная плата может включать в себя электропроводящий “земляной” слой из алюминия, меди или другого электропроводящего материала. Такой “земляной” слой, по выбору, может обеспечивать охлаждение электронных схем или способствовать ему.

ПЭТ-система 40 обнаружения, включающая в себя обод детекторов 60a, 60b излучения и в целом кольцевую электронную монтажную плату 62, расположена в центральном кольцевом зазоре 16 разделенной градиентной катушки 10. Разделенная градиентная катушка 10 генерирует градиенты магнитного поля вдоль выбранных направлений, например, вдоль осевой параллели или параллели z-направления с осью DA цилиндра и вдоль x- и y-направлений, поперечных к осевому или z-направлению. Разделенная градиентная катушка 10 генерирует такие градиенты посредством наложения изменяющегося в пространстве (как правило, линейно изменяющегося в пространстве) магнитного поля на статическое B0 магнитное поле в объеме R формирования магнитно-резонансного изображения. Генерируемые градиенты также, как правило, изменяются во времени. Разделенная градиентная катушка 10 разработана так, что существует изоцентр 64, то есть точка в пространстве, в которой наложенное изменяющееся в пространстве и изменяющееся во времени магнитное поле равно нулю независимо от направления или интенсивности мгновенного сгенерированного градиента магнитного поля. Несмотря на то, что это описано для разделенной градиентной катушки 10, наличие такого изоцентра является обычной практикой конструирования градиента, независимо от того, является ли градиентная катушка разделенной градиентной катушкой или нет. Изоцентр 64 обычно расположен в центре области R магнитного резонанса, представляющей интерес, которая отображается во время формирования магнитно-резонансного изображения, как изображено на фиг.4 и фиг.5. Однако изоцентр может быть расположен в другом месте, и в некоторых вариантах осуществления положение изоцентра может, по выбору, регулироваться для данной градиентной катушки, создающей магнитное поле, посредством регулировки DC градиентной катушки.

Так как градиенты магнитного поля являются, в общем, трехмерными по природе, например, с возможностью генерации вдоль любого из трех Декартовых x-, y- и z-направлений, то изоцентр 64 является точкой в пространстве. Для такого цилиндрического магнитно-резонансного сканера, как иллюстрируемый в этом описании, также удобно определить изоплоскость 66 градиентной катушки, через которую проходит изоцентр 64, и которая является поперечной к осевому направлению или оси DA цилиндра. Для осевого градиента магнитного поля, то есть градиента, ориентированного вдоль оси DA цилиндра, наложенное изменяющееся магнитное поле является предпочтительно нулевым в изоплоскости 66 и является обычно маленьким по всей изоплоскости 66. Для градиента поперечного магнитного поля, то есть градиента, ориентированного в поперечном направлении к оси DA цилиндра, наложенное изменяющееся магнитное поле, как правило, не является нулевым в изоплоскости 66, но, как правило, является маленьким в радиальных положениях, сопоставимых с радиусом градиентной катушки.

Соответственно, при выполнении в целом кольцевой электронной монтажной платы 62 в виде диска, расположенного в изоплоскости 66 градиентной катушки 10, как изображено на фиг.4, электронная монтажная плата 62 подвергается изменяющимся во времени магнитным полям, налагаемыми градиентной катушкой 10, маленькой или нулевой величины. В результате вихревые токи, наведенные градиентами магнитного поля, изменяющегося во времени, в электрических проводах, "земляном" слое или других электропроводящих элементах в целом кольцевой электронной монтажной платы 62 имеют маленькое или нулевое значение. Силы Лоренца на в целом кольцевой электронной монтажной плате 62 из-за градиентов магнитного поля также являются маленькими или нулевыми.

Для типичной печатной платы, имеющей расстояния между слоями в диапазоне 0,2-0,3 миллиметра, возможная область для наведенных сигналов является достаточно маленькой, что напряжения, наводимые градиентами магнитного поля, меньше приблизительно 10 милливольт. Большие величины мощности (больше 1 киловатт) могут распределяться в пределах слоя при использовании нескольких медных слоев с низким сопротивлением, например, с использованием обычной заготовки многослойной печатной платы для изготовления монтажной платы 62. Слои питания могут также быть скомпонованы как внешние слои многослойной монтажной схемы для обеспечения экранирования для более чувствительных слоев высокоскоростной сигнализации, которые скомпонованы как внутренние слои.

Несмотря на то, что в целом кольцевая электронная монтажная плата 62 изображена на фиг.5 как непрерывное зубчатое колесо, предполагается ввести один или несколько разрывов или зазоров в целом кольцевую электронную монтажную плату 62 или в электропроводящие пути в целом кольцевой электронной монтажной платы 62 для дополнительного подавления формирования вихревого тока. В некоторых вариантах осуществления, в схеме электронной монтажной платы 62 не определены какие-либо завершенные кольцевые проводящие пути, одинакового протяжения с окружностью в целом кольцевой электронной монтажной платы 62 или вокруг канала 36.

Другое преимущество использования в целом кольцевой электронной монтажной платы 62 как передающей среды для кольцевой ПЭТ-системы 40 обнаружения, по сравнению с использованием гибкой электропроводящей разводки кабеля для передающей среды, заключается в том, что схема в целом кольцевой электронной монтажной платы 62 имеет жесткие и фиксированные пути. Сигналы из в целом кольцевой ПЭТ-системы 40 вводятся в процессор совпадающих событий с блоком 70 формирования опорных тактовых импульсов. Жесткие и фиксированные пути электронной монтажной платы 62 преимущественно обеспечивают возможность вычисления точного относительного тайминга событий обнаружения излучения для обнаружения практически совпадающих событий обнаружения излучения 511 килоэлектрон-вольт, указывающих на событие электрон-позитронной аннигиляции. Блок 70 включает в себя необязательный процессор времени пролета или имеет доступ к нему, если ПЭТ-система должна выполнять локализацию времени пролета. В такой ПЭТ времени пролета разность времени пролета между двумя практически совпадающими событиями обнаружения излучения 511 килоэлектрон-вольт используется для дополнительной локализации события электрон-позитронной аннигиляции в пространстве. Такая обработка времени пролета влечет за собой точное вычисление относительных времен события обнаружения, чему способствует точная задержка передачи электрического сигнала, определяемая электронной монтажной платой 62. Напротив, гибкая разводка кабеля может в результате привести к длинам пути, которые изменяются по ориентации или длине, что приводит к менее точной обработке времени пролета или добавлению оптической синхронизации, которая увеличивает сложность и стоимость ПЭТ-системы. Обработка времени пролета генерирует данные ПЭТ времени пролета, причем каждое содержит практически совпадающие события обнаружения 511 килоэлектрон-вольт с определением линии отклика, с некоторой локализацией вдоль этой линии отклика, обеспечиваемой информацией времени пролета. В обычной без обработки времени пролета, событие электрон-позитронной аннигиляции локализуется только до линии отклика. Для обычной ПЭТ жесткие и фиксированные длины пути, обеспечиваемые электронной монтажной платой 62, однако, обеспечивают четко определенные задержки передачи (электрического) сигнала, которые обеспечивают устойчивое к ошибкам создание временного окна для идентификации практически совпадающих событий обнаружения 511 килоэлектрон-вольт. Данные ПЭТ (локализованные или обычным способом или с временем пролета) соответствующим образом сохраняются в управляющем элементе ПЭТ-системы и блоке 72 хранения данных и восстанавливаются с использованием соответствующего алгоритма восстановления, например, отфильтрованной обратной проекции, итерационной обратной проекции и т.д.

Согласно фиг.6, преимущество дискообразной в целом кольцевой электронной монтажной платы 62 может также аппроксимативно быть реализовано в целом кольцевыми электронными монтажными платами другой формы, которые расположены близко к изоплоскости 66. В варианте осуществления по фиг.6, модифицированная градиентная катушка 10' не разделена, но имеет паз 16', чтобы вместить модифицированную в целом кольцевую ПЭТ-систему 40' обнаружения. Паз 16' не имеет склонность к большому радиальному интервалу дискообразной электронной монтажной платы 62. Соответственно, в целом кольцевая электронная монтажная плата 62', всюду локально ориентированная в поперечном направлении к плоскости обода детекторов излучения, то есть к изоплоскости 66 градиентной катушки 10' для компоновки гибридного сканера по фиг.6, и расположена при большем радиусе кольца, чем модифицированный обод детекторов 60' излучения. В целом кольцевая электронная монтажная плата 62' выполнена с поперечным направлением маленькой величины к плоскости обода детекторов излучения, чтобы постоянно находиться вблизи изоплоскости 66.

Несмотря на то, что не изображена, также предполагается в целом кольцевая электронная монтажная плата, которая является комбинацией дискообразной в целом кольцевой электронной монтажной платы 62 и ориентированной в поперечном направлении в целом кольцевой монтажной платы 62'. Несмотря на то, что не изображено, кольцевая монтажная плата 62 может быть реализована только с частичным разделением детектора 60 ПЭТ (предпочтительно с внешней стороны) на 60a и 60b, которые остаются физически связанными. В такой компоновке вытянутые провода шины и другие провода, или те, которые формируют проводящие пути, практически одинакового протяжения с зубчатым колесом монтажной платы, предпочтительно расположены на дискообразной части 60 платы, на которую меньше всего воздействует магнитное поле, изменяющееся во времени. Ориентированная в поперечном направлении часть 62' монтажной платы в этих вариантах осуществления предпочтительно используется для более коротких электрических проводов, например, проводов, электрически соединяющих PMT, SiPM, APD или другие детекторы с ближайшими частями шин сигнала и смещения, расположенных на дискообразной части платы 60.

Аналогично, если ориентированная в поперечном направлении в целом кольцевая монтажная плата 62' используется одна, как изображено на фиг.6, то вытянутые провода шины и другие провода, или те, которые формируют проводящие пути практически одинакового протяжения с зубчатым колесом монтажной платы, предпочтительно размещены на монтажной плате 62' так близко к изоплоскости 66 градиентной катушки 10', как это можно практически выполнить, чтобы воздействие изменяющегося во времени магнитного поля было минимальным.

Несмотря на то, что описана гибридная система ПЭТ/МР, раскрытые конфигурации передающей среды ПЭТ также соответствующим образом применяются в автономных ПЭТ-сканерах, в системах ПЭТ/SPECT (гамма-томография) и т.д. Кроме того, кроме детекторов ПЭТ предполагается интеграция других детекторов излучения с системой МР. Например, обод детекторов 60a, 60b, 60' излучения может быть заменен ободом, содержащим множество детекторов излучения для формирования изображения гамма-томографии (SPECT). В таких вариантах осуществления, детекторы излучения, как правило, выполнены с возможностью обнаружения излучения, которое может отличаться от 511 килоэлектрон-вольт. Для SPECT/МР обод детекторов излучения в некоторых вариантах осуществления может быть выполнен в виде передвижных головок детектора излучения с возможностью движения вдоль обода (например, движения вдоль кольцевого зазора 16 разделенной градиентной катушки 10 или вдоль паза 16' градиентной катушки 10'), аналогично конфигурации головок детектора излучения, используемой в некоторых гамма-камерах. Такие системы SPECT/МР могут легко использовать раскрытые конфигурации 62, 62' передающей среды, раскрытые для иллюстрации в этом описании в отношении иллюстративной ПЭТ-системы 40.

Изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. После прочтения и осмысления предыдущего подробного описания могут быть разработаны модификации и изменения. Подразумевается, что изобретение включает все такие модификации и изменения, которые охватываются объемом прилагаемой формулы изобретения, или их эквиваленты.

1. Система формирования изображений, содержащая:
обод детекторов (60a, 60b, 60') излучения,
в целом кольцевую электронную монтажную плату (62, 62'), расположенную коаксиально с ободом детекторов излучения и функционально связанную с ободом детекторов излучения, для генерации электрических сигналов, указывающих на обнаружение излучения ободом детекторов излучения, причем обод детекторов излучения и в целом кольцевая электронная монтажная плата выполнены с возможностью обнаружения излучения 511 килоэлектрон-вольт, указывающего на события электрон-позитронной аннигиляции, и
магнитно-резонансный сканер (30), при этом в целом кольцевая электронная монтажная плата (62, 62') расположена пересечением изоплоскости (66) создающей магнитное поле градиентной катушки (10, 10') магнитно-резонансного сканера.

2. Система формирования изображений по п.1, в которой в целом кольцевая электронная монтажная плата (62) охватывает угловой диапазон меньше 360°.

3. Система формирования изображений по п.1, в которой в целом кольцевая электронная монтажная плата (62) является дискообразной и расположена в изоплоскости (66) упомянутой градиентной катушки (10).

4. Система формирования изображений по п.3, в которой обод детекторов излучения содержит два обода (60a, 60b) детекторов излучения, расположенных симметрично относительно дискообразной в целом кольцевой электронной монтажной платы (62).

5. Система формирования изображений по п.3, в которой в целом кольцевая электронная монтажная плата (62) охватывает радиальный диапазон, который, по меньшей мере частично, перекрывает радиальный диапазон, охватываемый ободом детекторов (60a, 60b) излучения.

6. Система формирования изображений по п.1, в которой в целом кольцевая электронная монтажная плата (62) содержит:
часть (62) диска, лежащую в изоплоскости (66) упомянутой градиентной катушки (10).

7. Система формирования изображений по п.6, в которой в целом кольцевая электронная монтажная плата содержит:
поперечную часть (62') с центром на изоплоскости (66) упомянутой градиентной катушки (10'), ориентированную в поперечном направлении к дисковой части (62).

8. Система формирования изображений по любому из пп.1-7, в которой схема в целом кольцевой электронной монтажной платы (62, 62') не определяет какие-либо завершенные кольцевые проводящие пути одинакового протяжения с окружностью в целом кольцевой электронной монтажной платы.

9. Система формирования изображений по любому из пп.1-7, в которой градиентная катушка (10, 10') магнитно-резонансного сканера (30) содержит:
разделенную градиентную катушку (10), имеющую кольцевой зазор (16) с центром на изоплоскости (66), обод детекторов (60а, 60b) излучения и в целом кольцевую электронную монтажную плату (62), расположенную в кольцевом зазоре этой разделенной градиентной катушки.

10. Система формирования изображений по любому из пп.1-7, в которой градиентная катушка (10, 10') магнитно-резонансного сканера (30) содержит:
градиентную катушку (10'), имеющую круговой паз (16') с центром на изоплоскости (66), и вмещающий обод детекторов (60') излучения и в целом кольцевую электронную монтажную плату (62').

11. Система формирования изображений по любому из пп.1-7, также содержащая:
процессор (70), выполненный с возможностью идентификации разности времени пролета между двумя практически совпадающими событиями обнаружения излучения 511 килоэлектрон-вольт, причем этот процессор учитывает задержку передачи электрического сигнала, определяемую в целом кольцевой электронной монтажной платой (62, 62').



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области диагностической визуализации. Аппарат для диагностической визуализации, содержащий: детекторную матрицу, включающую в себя индивидуальные детекторные элементы (16), для приема событий излучения от области сканирования (18); инициирующий процессор (20) для присвоения метки времени воспринятым потенциальным событиям; процессор (24) верификации событий, который применяет критерии верификации к пикам канала измерительного элемента; процессор (30) преобразования событий, который преобразует воспринятые события и соответствующие линии отклика в пространственно смещенные преобразованные события; буферную память (32) для хранения событий в виде списка для хранения действительных событий, имеющих метку времени; процессор (34) восстановления для реконструирования действительных событий в виде изображения области (18) сканирования; и дополнительно содержащий: процессор (38) анализа изображения, который анализирует изображение, реконструированное процессором (34) восстановления, на предмет артефактов движения и распознает события излучения для преобразования процессором (30) преобразования событий; при этом анализ посредством процессора (38) анализа изображения применяется несколько раз с целью уменьшения артефактов в реконструированном изображении с каждым повтором.

Изобретение относится к устройству рентгеновской визуализации и способу рентгеновской визуализации с использованием рентгеновских лучей. .

Изобретение относится к средствам дистанционного контроля радиационного состояния объекта. .

Изобретение относится к области выявления радиационной обстановки, а именно к способам поиска и обнаружения точечных источников гамма-излучения. .

Изобретение относится к области радиационной экологии и может быть использовано для дистанционного поиска остатков ядерного топлива, например плутония, загрязняющих поверхности в результате аварий или в ходе производственных процессов.

Изобретение относится к области организации и проведения выявления радиационной обстановки после аварийного выброса в атмосферу радиоактивных веществ. .

Изобретение относится к позитронно-эмиссионной томографии (PET) и/или однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) в медицинских приложениях с использованием пикселей разных размеров или подобного.

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения дистанционно управляемых мобильных роботов. .

Изобретение относится к области ядерной и радиационной физики и может быть использовано для регистрации гамма- или тормозного излучения (ТИ) мощных импульсных источников.

Изобретение относится к устройству формирования гамма-изображения. Устройство формирования гамма-изображения, содержащее гамма-камеру (10) для съемки изображения наблюдаемой сцены (17) в гамма-лучах, называемого гамма-изображением, имеющую переднюю сторону (11) и ось обзора (х1'), и вспомогательную камеру (15) для съемки изображения наблюдаемой сцены (17) в видимом свете, при этом вспомогательная камера (15) расположена перед передней стороной (11) гамма-камеры (10), которая представляет собой коллиматорную гамма-камеру с точечным отверстием, причем вспомогательная камера (15) имеет оптическую ось (х2'), по существу, совпадающую с осью обзора (х1') гамма-камеры (10), так что изображение в видимом свете и гамма-изображение снимаются, по существу, одновременно с одним и тем же направлением обзора, благодаря чему определяют расположение источников радиации, находящихся на расстоянии от десятков сантиметров до десятков метров от гамма-камеры. Технический результат - повышение качества формирования гамма-изображения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ядерной физике и может быть использовано для дистанционного измерения и анализа уровня радиационного загрязнения вокруг АЭС. Согласно способу с помощью радиометра получают изображения подстилающей поверхности в виде функции яркости I(х,у), содержащей контрольные площадки с известным уровнем радиации. Методами пространственного дифференцирования функции яркости изображения I(х,у) выделяют градиентный контур тепловых аномалий относительно яркости фонового уровня. Выделенный контур отождествляют с зоной загрязнения и рассчитывают площадь зоны загрязнения на основании количества пикселей в контуре и пространственного разрешения одного пикселя радиометра. Для количественной оценки уровня радиационного заражения строят гистограмму яркости пикселей внутри выделенных контуров. Технический результат - объективность, достоверность, точность и документальность определения зон заражения вокруг АЭС. 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля качества углей по радиационно-гигиеническим параметрам. Технический результат - сокращение дозовой нагрузки на население, сокращение выброса естественных радионуклидов (ЕРН) в атмосферу и с твердыми отходами (золой, шлаком). Сущность способа заключается в том, что осуществляют измерение проникающего гамма-излучения каждой емкости с углем радиометрической контрольной станцией (РКС), определяют суммарную гамма-активность угля по формуле: C=∑jимп/(n·Кп)·(100-Wmax)/100 (%), где ∑Jимп - сумма импульсов по всем емкостям с углем, n - количество емкостей, Wmax - максимальная влагоемкость угля в %, Кп - пересчетный коэффициент, Кп=Cud/Nir, где Cud - содержание радионуклидов в сухом топливе, Nir - аналитический параметр РКС, и по суммарной гамма-активности судят о содержании естественных радионуклидов в угле. 1 ил.

Изобретение относится к области радиационной экологии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для дистанционного обнаружения источников альфа-излучения содержит измерительный открытый на воздух детектор аэроионов, сопряженный с блоком переноса аэроионов и подключенный к источнику рабочего напряжения и к измерительному счетчику импульсов соответственно, калибровочный альфа-источник, калибровочный детектор аэроионов, аналогичный измерительному детектору, выполненному газоразрядным, подключенный к источнику рабочего напряжения, и компаратор, причем калибровочный детектор соединен с калибровочным счетчиком импульсов, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной наперед заданного числа, при этом дополнительно содержит двухпозиционный переключатель режима работы устройства, сумматор, причем управляющий вход двухпозиционного переключателя является входом выбора режима устройства, первый информационный вход соединен с шиной нулевого потенциала, а второй - с дополнительной шиной наперед заданного числа, первый вход сумматора подключен к выходу компаратора, второй - к выходу двухпозиционного переключателя режима работы, а выход сумматора подключен к управляющему входу источника рабочего напряжения. Технический результат - повышение надежности обнаружения альфа-радиоактивных загрязнений, сокращение времени обследования территории или объектов. 1 ил.

Предложен способ регистрации коронального выброса массы. В способе наблюдают с борта космического аппарата за интенсивностью потока протонов галактических космических лучей и увязывают тенденции его уменьшения с присутствием в межпланетном пространстве коронального выброса массы. Интенсивность потока протонов галактических космических лучей наблюдают в диапазоне энергии от десятков до сотен МэВ одновременно не менее чем с 5 космических аппаратов, высоты орбит которых удалены от поверхности Земли не менее чем на 19,0 тыс. км. Направление на корональный выброс массы определяют как ориентированную на солнечную сторону нормаль к плоскости, образованной 3 космическими аппаратами с наиболее близкими друг к другу значениями интенсивности потока протонов галактических космических лучей в данный момент времени. Дальность до коронального выброса массы, его размеры и значение скорости устанавливают путем сравнения значений интенсивности потока протонов галактических космических лучей, поступающих на наиболее близкий и наиболее удаленный от коронального выброса массы космический аппарат. Техническим результатом является повышение эффективности получения достоверного прогноза о движении коронального выброса массы.

Изобретение относится к области дозиметрии и спектрометрии ионизирующих излучений. Способ включает следующие процессы: сначала определяют мощность поглощенной дозы, при этом в качестве детектора сопровождения используют детектор с диэлектрическим рассеивателем, выполненным в виде плоской экранированной системы конденсаторного типа с однородным твердым диэлектриком, причем поперечный размер детектора выбирают размером, соответствующим или превышающим поперечный размер исследуемого образца, измеряют изменения напряжения U(t) на обкладках конденсатора детектора сопровождения в течение импульса ионизирующего излучения, после чего при заранее известных или рассчитанных чувствительностях к ионизирующему излучению образца исследуемого материала K и прилегающего к нему детектора сопровождения S определяют мощность поглощенной дозы в исследуемом образце P(t) по следующей зависимости: P ( t ) = U ( t ) ⋅ K S , после чего интегрированием по времени воздействия вычисляют поглощенную дозу в исследуемом образце, являющуюся параметром ионизирующего воздействия. Технический результат - расширение возможности применения, снижение погрешности измерения характеристик поля импульсного ионизирующего излучения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области контроля окружающей среды, а именно к способам обнаружения и выделения горячих частиц (ГЧ) с различных поверхностей и из воздушной среды, загрязненных радиоактивными веществами. Технический результат - повышение скорости (по времени более 7 раз) и эффективности (точности местоположения) обнаружения ГЧ, снижение трудоемкости способа обнаружения ГЧ, расширение функциональных возможностей исследований. Способ обнаружения и выделения горячих частиц (ГЧ) заключается в размещении пробы, содержащей радионуклиды, на подложку, определение наличия ГЧ по регистрации излучения от нее, и последующего анализа ГЧ с помощью микроскопа, при этом в качестве подложки используют пластиковый сцинтиллятор, а наличие и местоположение ГЧ определяют по регистрации бета-излучения с помощью электронно-оптического преобразователя с последующим перемещением пробы для ее анализа с помощью микроскопа и извлечением ГЧ с помощью иглы для дальнейшего определения ее физико-химических характеристик. 1 ил.

Изобретение относится к формированию спектральных изображений и находит конкретное применение в спектральной компьютерной томографии (CT). Спектральный процессор, который обрабатывает сигнал детектора, показывающий полихроматическое излучение, детектированное системой формирования изображений, содержащий: первый канал обработки, который формирует первый спектральный сигнал, полученный из сигнала детектора, при этом первый спектральный сигнал включает в себя первую спектральную информацию о сигнале детектора; и второй канал обработки, который формирует второй спектральный сигнал, полученный из составляющей переменного тока сигнала того же самого сигнала детектора, при этом второй спектральный сигнал включает в себя вторую спектральную информацию о сигнале детектора, при этом первый и второй спектральные сигналы используются для спектрального разложения сигнала детектора. Технический результат - повышение спектрального разрешения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройству радиологической характеризации, содержащему, по меньшей мере, один коллимированный радиологический измерительный зонд (6), чувствительный конец которого помещен во взаимозаменяемый коллиматор (2) с полем обзора. Коллиматор (2) установлен в держателе (1) коллиматора, и узел (3), образованный коллиматором и держателем коллиматора, вставлен в штабель между двумя защитными экранами (5), при этом защитные экраны (5) являются взаимозаменяемыми с возможностью подбора их по толщине, при этом узел (3) коллиматора и держателя коллиматора и защитные экраны (5) обеспечивают защиту зонда (6) от паразитных ионизирующих излучений, исходящих от источников ионизирующего излучения, находящихся за пределами поля обзора коллиматора (2). Технический результат - повышение точности определения радиоактивных элементов. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к медицинским системам визуализации. Система, генерирующая шаблон (70) карты коррекции ослабления (КО) для коррекции ослабления в радионуклидном изображении (34), вызванного деталями (72) оборудования в поле наблюдения радионуклидного сканера (14) во время радионуклидного сканирования, содержит процессор (20), который генерирует шаблон (70) карты КО детали (72) оборудования из данных (42) передачи, сгенерированных радиоактивным источником (16), расположенным на поворотной подставке, которая вращается вокруг детали оборудования, и полученных во время радионуклидного сканирования детали (72) оборудования; сохраняет шаблон (70) карты КО в память (22); и итерационно генерирует уникальный шаблон (70) карты КО для каждой из множества различных деталей (72) оборудования, причем шаблоны (70) хранятся в библиотеке (46) шаблонов в памяти (22) для повторного вызова и использования оператором. Технический результат - повышение качества ПЭТ изображения. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх