DE102005041381A1

DE102005041381A1 - PET-MRT-Hybridvorrichtung und Verfahren zu deren Realisierung

Info

Publication number: DE102005041381A1
Application number: DE102005041381A
Authority: DE
Inventors: Zang Hee Cho; Young Bo Kim; Cheol Ok Lee
Original assignee: Kim Young Bo Yongin
Current assignee: Industry Academic Cooperation Foundation of Gachon University of Medicine and Science
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2006-03-23
Also published as: NL1029890C2; KR100842682B1; US20110196228A1; KR20060051013A; JP2006075596A; NL1033667C2; NL1033667A1; US7937131B2; US20060052685A1; NL1029890A1; KR20070099511A; JP5011492B2

Abstract

Es werden eine PET-MRT-Hybridvorrichtung und ein Verfahren zum Integrieren eines PET-Bilds und eines MRT-Bilds geschaffen, so dass anatomische, hämodynamische und molekulare Informationen über menschliche Gewebe gleichzeitig in einem einzigen Bild dargestellt werden. Das PET-MRT-Hybridsystem umfasst ein erstes Abtastgerät zum Erhalten anatomischer und hämodynamischer Informationen und ein zweites Abtastgerät zum Erhalten molekularer und funktioneller Informationen über die menschlichen Gewebe. Entlang eines Wegs zwischen dem ersten Abtastgerät und dem zweiten Abtastgerät verläuft ein Transportschienenwegsystem, das Bahnen und ein auf dem Schienenweg montiertes bewegliches Bett zum Tragen einer Testperson enthält. Außerdem umfasst das PET-MRT-Hybridsystem zwischen dem Weg zwischen dem ersten Abtastgerät und dem zweiten Abtastgerät eine "HF- und magnetische" Abschirmung und eine "magnetische" Abschirmung, die auf vollständig synchrone Weise zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand umschalten, um zu jeder gegebenen Zeit eine vollständige magnetische Abschirmung für das PET-System sicherzustellen. Die Testperson wird an dem Bett befestigt und entlang des Schienenwegs zwischen dem ersten und dem zweiten Abtastgerät transportiert, um genau verschmolzene MRT- und PET-Bilder zu liefern.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum nicht-invasiven Erhalten von Bildmerkmalsinformationen über innere menschliche Gewebe und insbesondere auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Integrieren der Positronenemissionstomographie (PET) und der Magnetresonanztomographie (MRT), um ein einziges räumlich hoch aufgelöstes Bild zu liefern; das anatomische Informationen sowie molekulare und funktionelle Informationen über die inneren menschlichen Gewebe aufweist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die PET wurde 1975 durch zwei verschiedene Gruppen von Wissenschaftlern entwickelt. Die erste Gruppe umfasst Dr. Zang-Hee Cho u. a. an der University of California in Los Angeles (UCLA), während die zweite Gruppe Dr. M. Ter-Pogossian und Dr. M. Phelps u. a. an der Washington University, St. Louis, Missouri, umfasst. Seither ist die PET durch mehrere verschiedene kommerzielle Unternehmen einschließlich CPS-CTI weiter entwickelt und mit Neuerungen versehen worden. Bis 1992 war die PET die einzige Maschine, die eine molekulare und funktionelle Abbildung sowohl am Körper als auch am Gehirn ausführen kann. (Obgleich 1992 die fMRT erschien, war sie auf das Gehirn und auf die Hämodynamik beschränkt).

Andererseits ist 1973 durch Dr. P. Lauterbur die MRT entwickelt worden. Sie ist der CT oder der PET etwas ähnlich, hinsichtlich des physikalischen Prinzips aber verschieden. Weltweit sind jetzt in verschiedenen Krankenhäusern mehr als 10.000 MRT-Einheiten in Gebrauch. Die MRT ist im Wesentlichen eher ein morphologisches oder anatomisches als ein funktionelles Abbildungshilfsmittel und besitzt somit keine molekulare Spezifität. Allerdings besitzt die MRT viel höhere zeitliche und anatomische Auflösungen als die PET. 1992 ist durch Dr. S. Ogawa eine funktionelle Abbildungsfähigkeit in die MRT integriert worden, was somit zur Schaffung der fMRT führte. Durch Integration der Verwendung dieser zusätzlichen Fähigkeit wurde die fMRT zu einem der leistungsfähigsten Gehirnabbildungshilfsmittel im Gebiet der Neurowissenschaft.

Als die fMRT weltweit erstmals eingeführt wurde, war sie bei der Gehirnabbildung so eindrucksvoll, dass die gesamte Neurowissenschaftsgesellschaft diese neue Vorrichtung mit großer Begeisterung annahm. Tatsächlich hat die fMRT die Landschaft der Neurowissenschaftsforschung geändert. Allerdings war diese Erregung kurzlebig, da die Forderungen nach molekularer Spezifität entstanden, die im Wesentlichen das Interesse an der PET erneuerten. Wie im Gebiet gut bekannt ist, besitzt die PET zwei funktionelle Hauptfähigkeiten, d. h. die funktionellen Fähigkeiten zum Messen des Stoffwechsels bestimmter Substrate wie etwa Glucose und Ganciclovir und der Affinität/Verteilungen spezifischer Neurorezeptoren für einen bestimmten Liganden (d. h. der molekularen Spezifität und Empfindlichkeit). Diese Fähigkeiten fehlen in der fMRT oder in der MRT allgemein.

Wie oben erläutert wurde, sind die PET und die MRT durch ihre eigenen Vor- und Nachteile charakterisiert. Genauer kann die PET molekulare und funktionelle Informationen über menschliche Gewebe mit außerordentlich hohem Kontrast liefern. Allerdings ist die PET in Bezug auf die Lieferung genauer anatomischer Informationen beschränkt, da sie eine inhärent niedrigere räumliche Auflösung besitzt. Allerdings kann die MRT gegenüber der PET detaillierte anatomische Informationen über menschliche Gewebe, jedoch keine molekularen und funktionellen Informationen liefern.

Wegen der vorstehenden Für und Wider der PET und der MRT hat es im Gebiet viele Versuche gegeben, sie miteinander zu integrieren. Allerdings erreichte keiner der früheren Versuche irgendeinen praktischen Erfolg. Zum Beispiel zeigt 1 einen früheren Versuch zur Integration der herkömmlichen MRT (unter Verwendung eines Magnetfelds von 1,5–3,0 T) und PET (oder PET/CT (Computertomographie)). Genauer umfasst ein herkömmliches System 100 eine MRT-Vorrichtung 120 und eine PET/CT-Vorrichtung 130. Wie im Gebiet gut bekannt ist, misst die MRT-Vorrichtung 120 unter Verwendung magnetischer Eigenschaften der betreffenden Stoffe, die in dem menschlichen Körper vorhanden sind, atomare, chemische und physikalische Aspekte eines gegebenen Gewebes. Wie in 1 gezeigt ist, manipuliert die MRT-Vorrichtung 120 die Messungen, um ein MRT-Bild 122 zu erzeugen, das anatomische Informationen über menschliche Gewebe enthält. Wie im Gebiet weiter gut bekannt ist, erfasst die PET/CT 130 Gammastrahlen (d. h. 511-keV-Annihilationsphotonen), die zur Erzeugung eines PET-Bilds 132 verwendet werden, das molekulare und funktionelle Informationen über menschliche Gewebe repräsentiert. Die Gammastrahlen gehen von einer biologischen Probe aus, die durch ein Positronen emittierendes Radionuklid wie etwa F18 markiert und in den menschlichen Körper eingeführt worden ist. Wenn von dem Radionuklid ein Positron emittiert wird und auf ein Elektron in dem Körper stößt, werden ein Paar Gammastrahlen erzeugt.

In diesem herkömmlichen System sind die MRT-Vorrichtung 120 und die PET/CT-Vorrichtung 130 vollständig voneinander getrennt. Sie sind entfernt voneinander angeordnet und befinden sich in verschiedenen Räumen. Der Grund, weshalb die MRT-Vorrichtung 120 und die PET/CT-Vorrichtung 130 nicht in nächster Nähe zueinander angeordnet werden können, liegt an dem durch die MRT-Vorrichtung 120 erzeugten starken Magnetfeld, das die PET/CT-Vorrichtung 130 beschädigen kann. Insbesondere ist ein in der PET/CT-Vorrichtung 130 verwendeter Sekundärelektronenvervielfacher sehr empfindlich sogar für ein kleines externes Magnetfeld. Somit kann die PET/CT-Vorrichtung 130 nicht normal arbeiten, wenn sich die MRT-Vorrichtung 120 in nächster Nähe von ihr befindet.

In dem herkömmlichen System muss ein Patient häufig herein und heraus transportiert werden. Dies liegt daran, dass der Patient von einem Ort, bei dem die MRT-Vorrichtung 120 installiert ist, an einen anderen Ort bewegt werden muss, wo sich die PET/CT-Vorrichtung 130 befindet. Normalerweise wird eine PET-Abbildung nach einer MRT-Abbildung aufgenommen. Allerdings kann eine MRT-Abbildung einer PET-Abbildung vorausgehen. Somit ist es selbst dann, wenn die MRT- und PET-Bilder erhalten werden, sehr schwierig, sie mit einer bei der Bildverschmelzung benötigten Genauigkeit zu kombinieren. Dies liegt insbesondere dann, wenn die gewünschte Auflösung hoch ist, an der physikalischen Trennung zwischen der MRT-Vorrichtung 120 und der PET/CT-Vorrichtung 130. Somit gibt es bei einer wie gezeigten Anordnung, d. h., wenn sie getrennt sind, eine Schwierigkeit bei der Kombination eines molekularen Bilds von der PET-Vorrichtung 130 mit einem anatomischen Bild von der MRT-Vorrichtung 120.

Da die zwei Bilder (d. h. eines von der MRT und das andere von der PET) an verschiedenen Orten (verschiedenen Umgebungen oder Bedingungen) und Zeiten (zwischen ihnen finden Stoffwechseländerungen statt) aufgenommen werden, ist es außerdem sehr gut möglich, dass sich die Bedingungen zwischen diesen Zeiten und Orten ändern können und somit wahrscheinlich eine Inkonsistenz eingeführt wird. Mit anderen Worten, in einem herkömmlichen Rahmen sind sie insbesondere bei der Gehirnabbildung wegen der feinen Einzelheiten der Gehirnstrukturen im Allgemeinen ungeeignet, ein anatomisches Bild von der MRT-Vorrichtung 120 (oder ein Sauerstoffverbrauchs- oder Hämodynamik-Bild von der fMRT) mit einem molekularen Bild von der PET/CT-Vorrichtung 130 zu kombinieren.

Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem System, das ein medizinisches Bild liefern kann, das wahrhaft integriert ist und sowohl die anatomischen Informationen als auch die molekularen Informationen in einem Zeitrahmen enthält, der für funktionelle Änderungen oder für die Dynamik des Gehirns geeignet ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Somit ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer PET-MRT-Hybridvorrichtung (d. h. eines integrierten PET- und MRT-Systems) und eines Verfahrens zu deren Realisierung, so dass molekulare und anatomische Informationen über menschliche Gewebe gleichzeitig in einem einzigen Bild erhalten werden können (Hardware-Teil).

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Satzes Software zum Ausführen mathematischer Techniken und Computertechniken zum Integrieren eines MRT-Bilds und eines PET-Bilds zur Lieferung eines räumlich hoch aufgelösten molekularen Bilds.

In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Liefern anatomischer Informationen sowie molekularer und funktioneller Informationen einer Testperson gerichtet. Diese Vorrichtung umfasst: ein erstes Abtastgerät zum Erhalten der hämodynamischen und anatomischen Informationen; ein zweites Abtastgerät zum Erhalten der molekularen und funktionellen Informationen; und eine HF-Abschirmung, die zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand umschalten kann und die weiter einen vorgegebenen Raum, der das erste Abtastgerät enthält, im geschlossenen Zustand vor den externen HF-Feldern schützt. Es ist ein Transportschienenweg vorgesehen, der entlang eines Wegs von dem ersten Abtastgerät über die HF-Abschirmung zu dem zweiten Abtastgerät verläuft. Außerdem ist ein Bett vorgesehen, um die Testperson entlang des Transportschienenwegs zu bewegen und zu tragen.

In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Abbildungsvorrichtung zum Liefern anatomischer Informationen sowie molekularer und funktioneller Informationen einer Testperson geschaffen. Die Vorrichtung umfasst: ein erstes Abtastgerät zum Erhalten der anatomischen Informationen sowie der funktionellen Informationen über die Testperson; ein zweites Abtastgerät zum Erhalten der molekularen und funktionellen Informationen; eine HF- und magnetische Abschirmung zum Abschirmen eines Raums, der das erste Abtastgerät enthält, vor externen HF-Feldern und um weiter zu verhindern, dass Magnetfelder von dem ersten Abtastgerät nach außen streuen; eine magnetische Abschirmung zum Schützen eines Raums, der das zweite Abtastgerät enthält, vor den Magnetfeldern aus dem ersten Abtastgerät; einen Transportschienenweg, der entlang einer Linie von dem ersten Abtastgerät über die HF-Abschirmung- und magnetische Abschirmung und über die magnetische Abschirmung zu dem zweiten Abtastgerät verläuft; und ein Bett, das entlang des Transportschienenwegs beweglich ist, um die Testperson zu tragen.

In Übereinstimmung mit einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Liefern anatomischer Informationen sowie molekularer und funktioneller Informationen einer Testperson geschaffen. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Transportieren der Testperson in einen Raum, wo die anatomischen Informationen erhalten werden, Schützen des Raums, wo die anatomischen Informationen erhalten werden, vor externen HF-Feldern; Erhalten der anatomischen Informationen; Transportieren der Testperson in einen Raum, wo die molekularen und funktionellen Informationen erhalten werden können; und Erhalten der molekularen und funktionellen Informationen.

In Übereinstimmung mit einer abermals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Liefern anatomischer Informationen sowie molekularer und funktioneller Informationen einer Testperson geschaffen. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Transportieren der Testperson in einen ersten Raum, wo die anatomischen Informationen erhalten werden, Schützen des ersten Raums, wo die anatomischen Informationen erhalten werden können, vor externen HF-Feldern; Erhalten der anatomischen Informationen; Transportieren der Testperson in einen zweiten Raum, wo die molekularen und funktionellen Informationen erhalten werden können; Schützen des zweiten Raums, wo die molekularen und funktionellen Informationen erhalten werden können, vor externen Magnetfeldern; und Erhalten der molekularen und funktionellen Informationen auf vollständig synchronisierte Weise, so dass der zweite Raum zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt keinen Magnetfeldern von dem ersten Raum ausgesetzt ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die obige Aufgabe und die obigen Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen besser aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen hervor, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gegeben wird.

1 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein herkömmliches System im Gebiet veranschaulicht.

2 zeigt ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform eines MRT- und PET/CT-Hybridsystems mit niedrigem Feld in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

3 ist ein Ablaufplan, der den Betrieb einer ersten Ausführungsform eines MRT- und PET/CT-Hybridsystems mit niedrigem Feld in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

4A zeigt ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform eines Hybridsystems einer MRT mit ultrahohem Feld (UHF-MRT) und einer hoch aufgelösten Forschungstomographie-PET (HRRT-PET) in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

4B zeigt ein schematisches Diagramm, das die zweite Ausführungsform eines Hybridsystems einer MRT mit ultrahohem Feld (UHF-MRT) und einer hoch aufgelösten Forschungstomographie-PET (HRRT-PET) in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung abwandelt.

5A zeigt eine vereinfachte Konstruktion eines HRRT-PET-Abtastgeräts, das in einer zweiten Ausführungsform eines UHF-MRT- und HRRT-PET-Hybridsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

5B zeigt eine Skizze eines UHF-MRT-Eingangs in einer zweiten Ausführungsform eines UHF-MRT- und HRRT-PET-Hybridsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

6 ist ein Ablaufplan, der den Betrieb einer zweiten Ausführungsform eines UHF-MRT- und HRRT-PET-Hybridsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

7 zeigt ein Verschmelzungsbild, das die vorliegende Erfindung erzeugt.

8 zeigt ein schematisches Diagramm einer dritten Ausführungsform eines Mikro-MRT- und Mikro-PET-Hybridsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

9 ist ein Ablaufplan, der den Betrieb einer dritten Ausführungsform eines Mikro-MRT- und Mikro-PET-Hybridsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

1. Eine Ausführungsform eines MRT- und PET/CT-Hybridsystems mit niedrigem Feld

In 2 wird eine Ausführungsform eines MRT- und PET/CT-Hybridsystems mit niedrigem Feld bereitgestellt. In der Ausführungsform aus 2 umfasst ein System 200 allgemein ein MRT-Abtastgerät 210, eine Hochfrequenzabschirmung (HF-Abschirmung) 220, ein PET/CT-Abtastgerät 240, ein Patientenbett 250, einen Transportschienenweg 260 und einen Bildprozessor 270.

Wie im Gebiet gut bekannt ist, liefert das MRT-Abtastgerät 210 unter Verwendung von Magnetfeldern von 1,5–3,0 T anatomische und strukturelle Informationen sowie eine funktionelle Abbildung über menschliche Gewebe. Das MRT-Abtastgerät 210 ist selbst abgeschirmt, um zu verhindern, dass Magnetfelder im Gebrauch aus dem Abtastgerät streuen.

Die HF-Abschirmung 220 schützt den MRT-Block 202 davor, durch ein externes HF-Feld nachteilig beeinflusst zu werden. In dem MRT-Block 202 werden an die Kerne in den menschlichen Geweben elektrische Stimuli angelegt, um die Kerne in einen Erregungszustand zu versetzen. Wenn die Kerne in dem Erregungszustand in den Nichterregungszustand zurückkehren, senden sie Hochfrequenz-HF-Signale aus. Das MRT-Abtastgerät 210 empfängt die von den Kernen ausgesendeten HF-Signale durch eine HF-Spule, um anatomische Informationen über die menschlichen Gewebe zu rekonstruieren. Der Frequenzbereich der HF-Signale, die erzeugt werden, wenn sich der Zustand der Kerne von Erregung in Nichterregung ändert, überlappt sich mit dem, der in einem normalen Rundfunk- oder Kommunikationssystem verwendet wird. Wenn der MRT-Block 202 nicht gegen die externen HF-Signale abgeschirmt wird, kann der MRT-Block 202 nicht HF-Signale von den menschlichen Geweben von externen HF-Signalen unterscheiden und erhält somit keine richtigen anatomischen Informationen. Somit schirmt die HF-Abschirmung 220 den MRT-Block 202 gegen die externen HF-Signale ab, um dieses Problem zu vermeiden.

Das PET/CT-Abtastgerät 240 kann unter Verwendung von Röntgenstrahlen gemeinsam mit einem Positronen emittierenden Radionuklid Daten über innere menschliche Gewebe erhalten. Somit können sowohl eine anatomische als auch eine molekulare Abbildung erhalten werden. Es wird hier angemerkt, dass das PET/CT-Abtastgerät 240 kürzlich entwickelt wurde.

Das Patientenbett 250 trägt einen Patienten und bewegt ihn in beiden Richtungen zwischen dem MRT-Abtastgerät 210 und dem PET/CT-Abtastgerät 240. Außerdem lokalisiert das Patientenbett 250 einen Patienten gegenüber einer HF-Spule des MRT-Abtastgeräts 210.

Zwischen dem MRT-Abtastgerät 210 und dem PET/CT-Abtastgerät 240 verläuft der Transportschienenweg 260. Der Schienenweg 260 ist erforderlich, um eine vorgeschriebene Beziehung zwischen den Bildaufnahmeursprüngen für das MRT-Abtastgerät 210 und für das PET/CT-Abtastgerät 240 aufrechtzuerhalten, wenn der Patient entlang des Schienenwegs zwischen den Abtastgeräten transportiert wird. Allerdings ist wichtig, dass der Schienenweg 260 die obige Aufgabe komfortabel mit minimalen Lagestörungen und psychologischen Störungen ausführt.

Der Abbildungsprozessor 270 führt die erforderlichen Algorithmen wie etwa die Fourier-Transformation und die dreidimensionale Rekonstruktion zum Erzeugen sowohl der MRT- als auch der PET-Bilder aus. Außerdem können die Algorithmen auf andere mathematische Transformationen wie etwa eine geometrische Fehlerkalibrierung und Korrektur bei der Kombination von MRT- und PET-Bildern gerichtet sein.

3 veranschaulicht ein Verfahren, das in der ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. In Schritt 320 beginnt das Verfahren der ersten Ausführungsform durch Abschirmen des MRT-Blocks 202, wenn ein MRT-Bild aufgenommen wird. In diesem Schritt wird ein Patient an dem Patientenbett 250 fixiert. Daraufhin bewegt sich das Patientenbett 250 entlang des Transportschienenwegs 260 zum MRT-Abtastgerät 210. Wenn das Patientenbett 250 eine vorgegebene Entfernung vor der HF-Abschirmung 220 erreicht, beginnt sich ein Verschluss 222 zu öffnen, mit dem sie ausgerüstet ist. Nachdem die Füße des Patienten durch den Verschluss 222 geleitet worden sind, schließt sich der Verschluss 222. Das Patientenbett 250 bewegt sich weiter zu dem MRT-Abtastgerät 210, bis sich der Kopf des Patienten in der HF-Spule befindet.

In Schritt 330 legt das MRT-Abtastgerät 210 HF-Felder und -Gradienten an den Kopf des Patienten an, von wo die anatomischen Informationen erhalten werden, und sendet HF-Impulssignale aus. Allgemein besitzt jeder der Kerne, aus denen menschliche Gewebe zusammengesetzt sind, seine eigene Larmor-Frequenz, wenn er in einem gegebenen Magnetfeld angeordnet ist. Somit senden die Gewebe des Patienten, wo die HF-Impulssignale angelegt sind, Magnetresonanzsignale (MR-Signale), die der Larmor-Frequenz entsprechen, aus. Die MR-Signale werden durch die HF-Spule des MRT-Abtastgeräts 210 gesammelt und an den Abbildungsprozessor 270 gesendet. Der Abbildungsprozessor 270 führt an den MR-Signalen eine Signalverarbeitung wie etwa die Fourier-Transformation aus, um ein MRT-Bild 280 zu erzeugen. Das Verfahren zum Sammeln und Verarbeiten der MR-Signale für das MRT-Bild wird hier nicht ausführlich erläutert, da dieses Verfahren keine direkte Beziehung zu der Erfindung hat.

In Schritt 340 bewegt sich das Patientenbett 250 entlang des Transportschienenwegs 260 zu dem PET/CT-Abtastgerät 240, um ein PET/CT-Bild aufzunehmen. Wenn das Patientenbett 250 eine vorgegebene Entfernung vor der HF-Abschirmung 220 erreicht, beginnt sich wie oben erläutert ein Verschluss 222 zu öffnen, mit dem sie ausgestattet ist. Nachdem das Patientenbett 250 durch den Verschluss 222 gegangen ist, schließt er sich.

In Schritt 350 kommt das Patientenbett 250 in dem PET/CT-Abtastgerät 240 an. Das PET/CT-Abtastgerät 240 beginnt, Gammastrahlen (Annihilationsphotonen) von den gleichen Teilen des Patienten, wie sie das MRT-Abtastgerät 210 untersucht hat, zu erfassen.

Die Gammastrahlen gehen von einer biologischen Probe, d. h. von einem Substrat wie etwa Glucose, aus, die durch ein Positronen emittierendes Radionuklid markiert und über eine intravenöse Injektion in einen menschlichen Körper eingeführt worden ist. Genauer zerfällt das Radionuklid durch Aussenden von Positronen und Neutronen, wobei die ausgesendeten Positronen in den menschlichen Geweben mit Elektronen zusammenstoßen. Der Zusammenstoß veranlasst eine Annihilation der Positronen und der Elektronen, um Paare von Gammastrahlen zu erzeugen. Da der Impuls erhalten sein muss, werden in dem Annihilationsprozess Paare von Gammastrahlen (Annihilationsphotonenstrahlen) in 180 Grad entgegengesetzten Richtungen erzeugt. Wegen dieser Eigenschaft der Annihilation sind die Detektoren des PET/CT-Abtastgeräts 240 so angeordnet, dass sie einen Kreis bilden, so dass ein Paar Detektoren in der entgegengesetzten Richtung gleichzeitig einen Satz Gammastrahlen, 511-keV-Photonen, empfängt. Dieser Empfang heißt, dass es irgendwo entlang der Linie, die zwischen den zwei Empfangsdetektoren verläuft und die eine Koinzidenzlinie genannt wird, einen Zusammenstoß eines Positrons und eines Elektrons gab. In dem PET/CT-Abtastgerät 240 werden mehrere Koinzidenzlinien enthalten, um durch mathematische Rekonstruktion in einem Prozess 270 ein tomographisches Bild zu bilden.

Das PET/CT-Abtastgerät 240 sendet die Koinzidenzdaten an den Abbildungsprozessor 270. Wenn eine ausreichende Anzahl von Koinzidenzlinien erhalten worden ist, führt der Abbildungsprozessor 270 die Bildverarbeitung wie eine gefilterte Rückprojektion und Korrektur der Gammastrahlendämpfung für die Rekonstruktion des fertigen Bilds eines PET-Bilds 242 aus. Das Verfahren zum Verarbeiten der Koinzidenzdaten für PET-Bilder wird hier nicht ausführlich erläutert, da dieses Verfahren keine direkte Beziehung zu der Erfindung besitzt.

Nachfolgend bewegt sich das Patientenbett 250 in Schritt 352 entlang des Transportschienenwegs 260 zum Mittelpunkt zwischen dem MRT-Abtastgerät 210 und dem PET/CT-Abtastgerät 240 zurück. Wenn das Patientenbett 250 in der Mitte des MRT-Abtastgeräts 210 und des PET/CT-Abtastgeräts 240 anhält, wird der Patient in dieser Lage entnommen.

In Schritt 360 erzeugt der Abbildungsprozessor 270 zwei Bilder (d. h. das MRT-Bild 280 und das PET-Bild 242), verschmilzt sie miteinander und erhält ein verschmolzenes Bild des anatomischen MRT-Bilds 280 und des PET/CT-Bilds 242. Um das MRT-Bild und das PET-Bild so richtig wie möglich zu verschmelzen, wird der Transportschienenweg 260 starr und genau aufrechterhalten, um die gewünschte geometrische und mechanische Genauigkeit zu erfüllen. Um weiter bei der Verschmelzungsgenauigkeit zu helfen, sind sowohl das MRT-Abtastgerät 210 als auch das PET/CT-Abtastgerät 240 mit einer lasergeführten Kalibrierungsvorrichtung ausgestattet. Schließlich erzeugt der Abbildungsprozessor 270 auf einer (nicht gezeigten) Anzeigevorrichtung ein Verschmelzungsbild und liefert dadurch ein medizinisches Bild, das anatomische, hämodynamische, molekulare und funktionelle Informationen enthält, die hinsichtlich Zeit und Raum wahrheitsgetreu synchronisiert sind.

2. Eine Ausführungsform des für das Gehirn vorgesehenen UHF-MRT- und HRRT-PET-Hybridsystems

4A zeigt eine weitere Ausführungsform des für das Gehirn vorgesehenen UHF-MRT- und HRRT-PET-Hybridsystems. Wie in 4A veranschaulicht ist, umfasst ein System 400 ein für das Gehirn vorgesehenes MRT-Abtastgerät 410, eine HF- und magnetische Abschirmung 420 für die MRT, eine magnetische Abschirmung 430 für die HRRT-PET, ein HRRT-PET-Abtastgerät 440, ein Patientenbett 450, einen Transportschienenweg 460, eine Steuereinheit 480 zum synchronen Steuern der HF- und magnetischen Abschirmung 420 und der magnetischen Abschirmung 430 und einen Abbildungsprozessor 470.

Das UHF-MRT-Abtastgerät 410 liefert unter Verwendung ultrahoher Magnetfelder über 7,0 T anatomische, strukturelle sowie funktionelle Informationen über ein Gehirn. Das UHF-MRT-Abtastgerät 410 kann unter Verwendung des ultrahohen Magnetfelds ein medizinisches Bild konstruieren, das sogar Rindenschichten eines Gehirns zeigt Allerdings können die ungewöhnlich hohen Magnetfelder des UHF-MRT-Abtastgeräts 410 sogar über eine längere Entfernung einen Einfluss ausüben. Somit ist eine Spezialabschirmung erforderlich, um die Magnetfelder (d. h. Streufelder) insbesondere dann, wenn in nächster Nähe eine für die Magnetfelder anfällige Vorrichtung wie etwa das PET-Abtastgerät angeordnet ist, vollständig abzuschirmen.

In dieser Ausführungsform verhindert die HF- und magnetische Abschirmung 420 für die MRT, dass das hohe Magnetfeld des UHF-MRT-Abtastgeräts 410 nach außen streut. Außerdem schützt die magnetische Abschirmung 430 das PET-Abtastgerät (HRRT-PET) 440 vor den magnetischen Streufeldern des UHF-MRT-Abtastgeräts 410. In der vorliegenden Ausführungsform werden diese zwei Abschirmungen 420 und 430 durch die Steuereinheit 480 synchron gesteuert, um das Magnetfeld des UHF-MRT-Abtastgeräts 410 vollständig abzuschirmen. Mit diesen doppelten Magnetfeldabschirmungen kann das HRRT-PET-Abtastgerät 440, das äußerst empfindlich für ein Magnetfeld ist, sicher ausreichend nahe bei dem UHF-MRT-Abtastgerät 410 angeordnet sein.

Abgesehen davon, dass die HF- und magnetische Abschirmung 420 verhindert, dass die Magnetfelder des UHF-MRT-Abtastgeräts 410 streuen, sperrt sie in der vorliegenden Ausführungsform außerdem, dass externe HF-Felder in das UHF-MRT-Abtastgerät 410 eingeführt werden. Außerdem umfasst die HF- und magnetische Abschirmung 420 in Bezug auf das Sperren von HF-Feldern eine Hochfrequenz-HF-Abschirmung 426.

Wie in 5A veranschaulicht ist, hat das unlängst entwickelte HRRT-PET-Abtastgerät 440 insgesamt 59.904 × 2 Detektoren und 1200 PMTs. Genauer enthält das HRRT-PET-Abtastgerät 440 8 Stapel von Detektoren 510–580, wobei jeder Stapel 9 × 13 Blöcke 512 umfasst. In 5B ist eine Eintrittsskizze der UHF-MRT (7,0 T) gezeigt. In dieser Veranschaulichung ist ein Element 590 eine reine Kopf-HF-Spule, um die Kopfabbildung maximal zu machen. Ferner ist in der Veranschaulichung ein Element 591 ein für ein Gehirn konstruierter Gradient (w_i), während ein Element 592 der Magnet (7,0 T) ist.

Das Patientenbett 450 trägt einen Patienten und bewegt ihn in beiden Richtungen zwischen dem UHF-MRT-Abtastgerät 410 und dem HRRT-PET-Abtastgerät 440. Wie das Bett 250 der ersten Ausführungsform kann es einen Patienten an einer HF-Spule des UHF-MRT-Abtastgeräts 410 lokalisieren.

Zwischen dem UHF-MRT-Abtastgerät 410 und dem HRRT-PET-Abtastgerät 440 verläuft der Transportschienenweg 460. Es ist erwünscht, dass der Schienenweg 460 eine vorgeschriebene Beziehung zwischen den Bildaufnahmeursprüngen für das UHF-MRT-Abtastgerät 410 und für das HRRT-PET-Abtastgerät 440 aufrechterhält, wenn der Patient zwischen den Abtastgeräten entlang des Schienenwegs transportiert wird.

Ferner umfasst der Transportschienenweg 460 einen zwischen der HF- und magnetischen Abschirmung 420 und der magnetischen Abschirmung 430 eingebauten Drehtisch 462, um einen Patienten um 180 Grad zu drehen. Nachdem der Kopf eines Patienten das UHF-MRT-Abtastgerät 410 verlassen hat, erleichtert der Drehtisch 462, dass er in das HRRT-PET-Abtastgerät 440 eintritt, dessen Bohrung zu klein ist, um den Rumpf eines Patienten hindurchzuleiten.

Der Abbildungsprozessor 470 führt die erforderlichen Algorithmen wie etwa die Fourier-Transformation und die dreidimensionale Rekonstruktion sowohl zum Erzeugen des MRT-Bilds als auch zum Erzeugen des PET-Bilds aus. Die Algorithmen können auch auf eine andere mathematische Transformation und geometrische Fehlerkorrektur bei der Kombination des MRT- und des PET-Bilds gerichtet sein.

Die Steuereinheit 480 steuert die HF- und magnetische Abschirmung 420 und die magnetische Abschirmung 430 auf synchrone Weise, so dass die oben beschriebenen hohen Magnetfelder des UHF-MRT-Abtastgeräts 410 zu keinem Zeitpunkt das HRRT-PET-Abtastgerät 440 erreichen. Genauer steuert die Steuereinheit 480 anhand der Lage des Patientenbetts 450 die Bewegungen des Patientenbetts 450 entlang des Schienenwegs 460 und das Öffnen und Schließen der HF- und magnetischen Abschirmung 420 und der magnetischen Abschirmung 430, um absolut zu verhindern, dass Magnetfelder des UHF-MRT-Abtastgeräts 410 nach außen streuen und das HRRT-PET-Abtastgerät 440 erreichen.

4B zeigt eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform des für das Gehirn vorgesehenen UHF-MRT- und HRRT-PET-Hybridsystems. Mit Ausnahme des Transportschienenwegs 460 ist diese in 4B gezeigte Ausführungsform gleich der in 4A. Wie in 4B veranschaulicht ist, kann in der Ausführungsform aus 4B ein Abschnitt des Transportschienenwegs 460, der auf dem Drehtisch 462 angeordnet ist, in einem rechten Winkel geschwenkt werden. Somit wird der Patient durch den Drehtisch 462 um 90 Grad gedreht, bevor sich der Patient über die magnetische Abschirmung 430 zu dem HRRT-PET-Abtastgerät 440 bewegt.

Die obige Abwandlung des Schienenwegs 460 trägt zur Verringerung des durch die Streumagnetfelder des UHF-MRT-Abtastgerätes 410 verursachten Magnetfelds auf das HRRT-PET-Abtastgerät 440 bei. In der Ausführungsform in 4B sind die UHF-MRT- und HRRT-PET-Bohrungen nicht direkt einander zugewandt. Folglich werden die Streumagnetfelder des UHF-MRT-Abtastgeräts 410 im Vergleich zu der geraden Konfiguration desjenigen in 4A weiter verringert. Folglich wird das Streumagnetfeld auf das HRRT-PET-Abtastgerät 440 weiter verringert.

6 veranschaulicht ein Verfahren, das in der zweiten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.

In Schritt 620 wird ein Patient an dem Patientenbett 450 fixiert. Das Patientenbett 450 bewegt sich in einer Weise, dass der Kopf zuerst entlang des Schienenwegs 460 geleitet wird, um ihn zu dem UHF-MRT-Abtastgerät 410 zu transportieren. Wenn sich der Patient bewegt, sollte die HF- und magnetische Abschirmung 420 geöffnet werden und die magnetische Abschirmung 430 geschlossen werden. Nachdem die Füße des Patienten durch den Verschluss geleitet worden sind, schließt sich der Verschluss. Das Patientenbett 450 bewegt sich weiter zu dem UHF-MRT-Abtastgerät 410, bis sich der Kopf des Patienten in einer HF-Spule 414 des UHF-MRT-Abtastgeräts 410 befindet.

In Schritt 630 legt das UHF-MRT-Abtastgerät 410 HF-Felder und -Gradienten an. Der Patient sendet HF-Signale aus, die zu dem in die HF-Spule 414 eingeführten Kopf des Patienten gehören. Im Allgemeinen können umso größere und zuverlässigere und genauere Informationen erhalten werden, je höher die Magnetfelder sind. Somit kann das UHF-MRT-Abtastgerät 410 mit 7,0 T im Vergleich mit dem herkömmlichen MRT-Abtastgerät eine viel höhere Auflösung als das herkömmliche System liefern, wobei es sogar ein Bild der Rindenschichten eines Gehirns liefert. In Reaktion auf die HF-Impulse werden vom Gehirngewebe des Patienten HF-Signale ausgesendet und durch die HF-Spule 414 des MRT-Abtastgeräts 410 gesammelt. Daraufhin werden sie an den Abbildungsprozessor 470 gesendet. Der Abbildungsprozessor 470 führt an den empfangenen Signalen eine Signalverarbeitung wie etwa die Fourier-Transformation aus, um ein UHF-MRT-Bild 480 zu erzeugen. Das Verfahren zum Verarbeiten der empfangenen HF-Signale für MRT-Bilder wird hier nicht ausführlich erläutert, da dieses Verfahren keine direkte Beziehung zu der Erfindung besitzt.

Nachdem alle UHF-MRT-Bilddaten-Sammelprozeduren zum Erzeugen eines MRT-Bilds abgeschlossen sind, beginnt sich das Patientenbett 450 in Schritt 640 entlang des Transportschienenwegs 460 von dem UHF-MRT-Abtastgerät 410 zu der HF- und magnetischen Abschirmung 420 zu bewegen. Wenn die an dem Patientenbett 450 fixierten Füße des Patienten eine vorgegebene Entfernung vor der HF- und magnetischen Abschirmung 420 erreichen, beginnt sich ein Verschluss 422 zu öffnen, mit dem sie ausgerüstet ist. Nachdem der Kopf des Patienten an dem Patientenbett 450 hindurchgegangen ist und die HF- und magnetische Abschirmung 420 vollständig verlassen hat, schließt sich der Verschluss 422. Daraufhin wird das Patientenbett 450 irgendwo auf dem Transportschienenweg 460 zwischen der HF- und magnetischen Abschirmung 420 und der magnetischen Abschirmung 430 angeordnet.

An diesem Punkt wird angemerkt, dass das HRRT-PET-Abtastgerät 440 durch die über den Verschluss 422 von dem UHF-MRT-Abtastgerät 410 gestreuten Magnetfelder nachteilig beeinflusst werden kann. Somit ist es wichtig, dass die HF- und magnetische Abschirmung 420 und die magnetische Abschirmung 430 auf synchrone Weise gesteuert werden, so dass beide Abschirmungen nie zu irgendeinem Zeitpunkt gleichzeitig in einem geöffneten Zustand sein sollten. Mit anderen Worten, da das UHF-MRT-Abtastgerät 410 hohe Magnetfelder über 7,0 T nutzt, muss der Verschluss 422, mit dem die HF- und magnetische Abschirmung 420 ausgerüstet ist (ebenso die HF- und magnetische Abschirmung), geschlossen werden, nachdem das Patientenbett 450 die HF- und magnetischen Abschirmung 420 verlassen hat. Bevor das Patientenbett 450 eine vorgegebene Entfernung von dem Verschluss 432 (magnetische Abschirmung) erreicht, mit dem die magnetische Abschirmung 430 ausgerüstet ist, beginnt sie sich zu öffnen.

Die Auslegung ist so gewählt, dass der Patient, bevor sich das Patientenbett 450 der magnetischen Abschirmung 430 nähert, durch den Drehtisch 462 um 180 Grad gedreht wird, um zu erleichtern, dass der Kopf des Patienten in das HRRT-PET-Abtastgerät 440 eintritt, dessen Bohrung nur für den Kopf und somit klein ist. Wenn der Patient gedreht worden ist, wird der Kopf des Patienten zum Portal 440 des HRRT-PET-Abtastgeräts angeordnet und bewegt sich zu der magnetischen Abschirmung 430. Wenn das Patientenbett 450 eine vorgegebene Entfernung vor der magnetischen Abschirmung 430 erreicht, beginnt sich der Verschluss 432, mit dem sie ausgerüstet ist, zu öffnen. Nachdem das Patientenbett 450 durch den Verschluss 432 gegangen ist, schließt sich der Verschluss wieder, um zu verhindern, dass das magnetisch empfindliche HRRT-PET-Abtastgerät 440 durch die Magnetfelder von der UHF-MRT beeinflusst wird. Wenn der Verschluss 432, mit dem die magnetische Abschirmung 430 ausgerüstet ist, in einem geöffneten Zustand ist, muss die Abschirmung 422, mit der die HF- und magnetische Abschirmung 420 ausgerüstet ist, wie oben beschrieben in einem geschlossenen Zustand sein.

Nachfolgend kommt das Patientenbett 450 in Schritt 650 der vorliegenden Ausführungsformen in dem HRRT-PET-Abtastgerät 440 an, um ein HRRT-PET- Bild aufzunehmen. Das HRRT-PET-Abtastgerät 440 erfasst Gammastrahlen von den gleichen Bereichen des Patienten, wie sie das UHF-MRT-Abtastgerät 410 untersucht hat. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Abtastgerät hat das HRRT-PET-Abtastgerät 440 eine viel höhere Anzahl von Detektoren und ist somit viel effizienter beim Erfassen von Gammastrahlen von der Testperson. Außerdem ist die Bohrung des HRRT-PET-Abtastgeräts 440 klein, um die Erfassungseffizienz zu verbessern. Mit diesen Eigenschaften kann das HRRT-PET-Abtastgerät 440 ein PET-Bild 490 erzeugen, dessen räumliche Auflösung und Effizienz viel besser als die vorhandener PET-Abtastgeräte sind.

Das HRRT-PET-Abtastgerät 440 sammelt Daten von dem Patienten und sendet sie an den Abbildungsprozessor 470. Das Verfahren zum Verarbeiten der Daten zum Konstruieren von PET-Bildern wird hier nicht ausführlich erläutert, da dieses Verfahren keine direkte Beziehung zu der Erfindung hat.

Nachdem das HRRT-PET-Abtastgerät 440 ausreichend genügend Daten zum Konstruieren eines PET-Bilds erhalten hat, bewegt sich das Patientenbett 450 entlang des Transportschienenwegs 460 zu einem Punkt zwischen der HF- und magnetischen Abschirmung 420 und der magnetischen Abschirmung 430 zurück, um eine weitere Untersuchung durchzuführen.

In Schritt 660 verschmilzt der Abbildungsprozessor 470 die von dem UHF-MRT-Abtastgerät 410 und von dem HRRT-PET-Abtastgerät 440 erhaltenen Daten, um ein medizinisches Bild zu konstruieren, in dem anatomische Informationen und molekulare Informationen in Zeit und Raum synchronisiert sind. Um die Bildverschmelzung weiter zu verbessern, wird sowohl in dem UHF-MRT-Abtastgerät 410 als auch in dem HRRT-PET-Abtastgerät 440 außerdem eine lasergeführte Kalibrierungsvorrichtung verwendet. 7 zeigt ein Beispiel eines medizinischen Bilds, in dem das MRT- und das PET-Bild in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verschmolzen werden.

Die vorliegende Ausführungsform der Erfindung liefert ein medizinisches Bild, in dem UHF-MRT- und HRRT-PET-Bilddaten verschmolzen sind, um durch genaues Anpassen anatomischer Informationen an molekulare Informationen (d. h. die Identität einer molekularen Funktion eines spezifischen menschlichen Gewebes) zu liefern. Wie oben erläutert wurde, erzeugt die vorliegende Ausführungsform ein medizinisches Bild, in dem anatomische, hämodynamische und molekulare Informationen hinsichtlich Zeit und Raum synchron verschmolzen sind. Somit können durch die vorliegende Ausführungsform alle Parameter einer Neurowissenschaft, die für die medizinische Behandlung erforderlich sind, u. a. kognitive Wissenschaft, Emotion, Lernen und Gedächtnis sowie Intelligenz, mit einer Genauigkeit quantitativ gemessen werden, die zu der der 7,0 T-MRT-Bildauflösung kompatibel ist. Diese Errungenschaft der Ausführungsform ist im Rahmen des Standes der Technik nicht möglich.

3. Eine Ausführungsform des Mikro-PET- und Mikro-MRT-Hybridsystems

In 8 ist eine Ausführungsform des Mikro-PET- und Mikro-MRT-Hybridsystems gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ein Mikro-PET- und Mikro-MRT-Hybridsystem 800 umfasst ein Mikro-MRT-Abtastgerät 810, eine HF-Abschirmung 820, ein Mikro-PET-Abtastgerät 840, ein Probenbett 850, einen Transportschienenweg 860 und einen Abbildungsprozessor 870.

Das Mikro-MRT-Abtastgerät 810 dieser Ausführungsform wird hauptsächlich bei der Erforschung von Tieren verwendet. Das Mikro-MRT-Abtastgerät 810 liefert anatomische Informationen mit einigen peripheren molekularen Informationen über ein Innengewebe einer Probe. Obgleich das Mikro-MRT-Abtastgerät 810 eine sehr ähnliche Konstruktion wie das MRT-Abtastgerät für einen menschlichen Körper besitzt, verwendet es einen Magneten mit einem kleineren Durchmesser, wobei eine Mikro-MRT mit hohen Magnetfeldern (von etwa 7,0 T–14,0 T) seine Auflösung auf bis zu 100 μm oder weniger verringern kann.

Das Mikro-PET-Abtastgerät 840 wird hauptsächlich für die molekulare Abbildung von Tieren verwendet. Außerdem besitzt das Mikro-PET-Abtastgerät 840 eine Bohrung mit kleinem Durchmesser und kann ein Bild mit einer Auflösung nahe 1 mm HWB (Halbwertsbreite) liefern.

In dieser Ausführungsform schützt die HF-Abschirmung 820 das Mikro-MRT-Abtastgerät 810 wie die HF-Abschirmung 220 der ersten Ausführungsform des MRT- und PET/CT-Hybridsystems mit niedrigem Feld der ersten Ausführungsform davor, durch externe HF-Felder oder -Signale nachteilig beeinflusst zu werden.

Das Probenbett 850 fixiert die zu untersuchende Probe, um die Probe während eines Abtastprozesses durch das Mikro-MRT-Abtastgerät 810 oder durch das Mikro-PET-Abtastgerät 840 unbeweglich zu haben.

Zwischen dem Mikro-MRT-Abtastgerät 810 und dem Mikro-PET-Abtastgerät 840 verläuft der Transportschienenweg 860. Der Schienenweg 860 ist erforderlich, um eine vorgeschriebene Beziehung zwischen den Bildaufnahmeursprüngen für das Mikro-MRT-Abtastgerät 810 und für das Mikro-PET-Abtastgerät 840 aufrechtzuerhalten, wenn die Probe entlang des Schienenwegs zwischen den Abtastgeräten transportiert wird.

Der Abbildungsprozessor 870 dient zum Erzeugen eines medizinischen Bilds der Probe durch Ausführen der erforderlichen Berechnung wie etwa der Fourier-Transformation und der dreidimensionalen Rekonstruktion. Der Algorithmus kann auch auf eine andere mathematische und geometrische Kalibrierung zur Rekonstruktion des Bilds gerichtet werden.

Obgleich die Mikro-PET eine HF und ein Magnetfeld benötigt, kann sie verhältnismäßig einfach und preiswert hergestellt werden.

9 veranschaulicht ein Verfahren der Ausführungsform eines Mikro-MRT- und Mikro-PET-Hybridsystems, das ähnlich dem Verfahren des MRT- und PET/CT-Hybridsystems mit niedrigem Feld der ersten Ausführungsform ist.

Zunächst beginnt das Verfahren dieser Ausführungsform in Schritt 920 durch Abschirmen des Mikro-MRT-Blocks während des Abbildens des Mikro-MRT. In diesem Schritt wird eine Probe an dem Probenbett 850 fixiert. Daraufhin bewegt sich das Probenbett 850 entlang des Transportschienenwegs 860 zu dem Mikro-MRT-Abtastgerät 810. Nach Abschluss der Mikro-MRT-Abbildung bewegt sich die Probe zur HF-Abschirmung 820. Wenn das Bett 850 eine vorgegebene Entfernung vor der HF-Abschirmung 820 erreicht, beginnt sich ein Verschluss 822 (HF-Abschirmung) zu öffnen, mit dem sie ausgestattet ist. Nachdem das Probenbett 850 durch den Verschluss 822 gegangen ist, schließt sich der Verschluss 822.

In Schritt 930 legt das Mikro-MRT-Abtastgerät 810 HF-Felder und -Gradienten an die Probe an. In Reaktion auf die HF-Impulssignale werden von der Probe die MR-Signale erzeugt und durch die HF-Spule des Mikro-MRT-Abtastgeräts 810 gesammelt. Der Abbildungsprozessor 870 führt an den MR-Signalen eine Signalverarbeitung wie etwa die Fourier-Transformation aus, um ein MRT-Bild 880 zu erzeugen. Das Verfahren zum Sammeln und Verarbeiten der MR-Signale für ein MRT-Bild wird hier nicht ausführlich erläutert, da dieses Verfahren keine direkte Beziehung zu der Erfindung besitzt.

In Schritt 940 bewegt sich das Probenbett 850 entlang des Transportschienenwegs 860 zu dem Mikro-PET-Abtastgerät 840. Daraufhin öffnet sich der Verschluss 822, mit dem die HF-Abschirmung 820 ausgestattet ist. Anschließend wird der Verschluss 822 vollständig geschlossen, wenn das Probenbett 850 den Verschluss 822 verlassen hat.

In Schritt 950 bewegt sich das Probenbett 850 entlang des Transportschienenwegs 860 zu dem Mikro-PET-Abtastgerät 840, bis das Bett 850 in dem Mikro-PET-Abtastgerät 840 ankommt. Das Mikro-PET-Abtastgerät 840 beginnt von den gleichen Teilen der Probe, wie es das Mikro-MRT-Abtastgerät 810 getan hatte, Gammastrahlen zu erfassen. Wenn das Mikro-PET-Abtastgerät 840 ausreichend Daten erhalten hat, sendet es die Daten an den Abbildungsprozessor 870.

In Schritt 960 rekonstruiert der Abbildungsprozessor 870 das MRT-Bild und das PET-Bild und verschmilzt sie unter Verwendung der von den Beiden, d. h. von dem Mikro-MRT-Abtastgerät 810 bzw. von dem Mikro-PET-Abtastgerät 840, erhaltenen Daten.

Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf besondere Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, ist für den Fachmann auf dem Gebiet klar, dass viele Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken und von dem Umfang der wie in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.

Claims

Abbildungsvorrichtung zum Liefern anatomischer, hämodynamischer, molekularer und funktioneller Informationen über eine Testperson in integrierter Form, wobei die Abbildungsvorrichtung umfasst: ein erstes Abtastgerät zum Erhalten der anatomischen und hämodynamischen Informationen; ein zweites Abtastgerät zum Erhalten der molekularen und funktionellen Informationen; eine HF-Abschirmung zum Umschalten zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand, wobei die HF-Abschirmung so konfiguriert ist, dass sie in dem geschlossenen Zustand einen vorgegebenen Raum, der das erste Abtastgerät enthält, vor externen HF-Feldern schützt; einen Transportschienenweg, der entlang eines Wegs von dem ersten Abtastgerät über die HF-Abschirmung zu dem zweiten Abtastgerät verläuft; und ein Bett, das entlang des Transportschienenwegs beweglich ist, zum Tragen der Testperson.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die HF-Abschirmung einen Verschluss umfasst, mit dem sie auch an einer Verbindung mit dem Transportschienenweg ausgestattet ist, wobei der Verschluss so konfiguriert ist, dass er sich nur dann öffnet, wenn das Bett hindurchgeht.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Transportschienenweg ausreichend starr ist, um die Koordinaten für die Testperson zwischen dem ersten und dem zweiten Abtastgerät aufrechtzuerhalten.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das erste und das zweite Abtastgerät jeweils ein lasergeführtes Kalibrierungsmittel zum Aufrechterhalten der Koordinaten für die Testperson umfassen.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Abbildungsprozessor umfasst, der durch Verarbeiten anatomischer Informationen, die durch das erste Abtastgerät erhalten werden, und molekularer und funktioneller Informationen, die durch das zweite Abtastgerät erhalten werden, ein verschmolzenes Bild konstruiert.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Abtastgerät ein MRT-Abtastgerät mit niedrigem Feld und das zweite Abtastgerät ein PET/CT-Abtastgerät ist.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Abtastgerät ein Mikro-MRT-Abtastgerät ist und das zweite Abtastgerät ein Mikro-PET-Abtastgerät ist.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium, das ein Programm speichert, das Befehle für einen Computer zum Betreiben der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7 umfasst.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium, das ein Programm speichert, das Befehle für einen Computer zum Ausführen von mathematischen Techniken oder Computertechniken umfasst, die erforderlich sind, um anatomische Informationen, hämodynamische Informationen und molekulare sowie funktionelle Informationen zu verschmelzen, die durch die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7 erhalten werden.
Verfahren zum Liefern anatomischer, hämodynamischer, molekularer und funktioneller Informationen über eine Testperson, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Transportieren der Testperson in einen Raum, wo die anatomischen und hämodynamischen Informationen erhalten werden; Schützen des Raums, wo die anatomischen und hämodynamischen Informationen erhalten werden, vor externen HF-Feldern; Erhalten der anatomischen Informationen; Transportieren der Testperson in einen Raum, wo die molekularen und funktionellen Informationen erhalten werden; und Erhalten der molekularen und funktionellen Informationen.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium, das ein Programm speichert, das Befehle für einen Computer zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 10 umfasst.
Abbildungsvorrichtung zum Liefern anatomischer, hämodynamischer, molekularer und funktioneller Informationen über eine Testperson, wobei die Abbildungsvorrichtung umfasst: ein erstes Abtastgerät zum Erhalten der anatomischen Informationen und der hämodynamischen Informationen über die Testperson in integrierter Form; ein zweites Abtastgerät zum Erhalten der molekularen und funktionellen Informationen; eine HF- und magnetische Abschirmung zum Abschirmen eines ersten vorgegebenen Raums, der das erste Abtastgerät enthält, vor externen HF-Feldern und zum Verhindern, dass Magnetfelder des ersten Abtastgeräts nach außen streuen; eine magnetische Abschirmung zum Schützen eines zweiten vorgegebenen Raums, der das zweite Abtastgerät enthält, vor den Magnetfeldern aus dem ersten Abtastgerät; einen Transportschienenweg, der entlang einer Linie von dem ersten Abtastgerät über die "HF- und magnetische" Abschirmung und die "magnetische" Abschirmung zu dem zweiten Abtastgerät verläuft; und ein Bett, das entlang des Transportschienenwegs beweglich ist, zum Tragen der Testperson.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der die "HF- und magnetische" Abschirmung und die "magnetische" Abschirmung jeweils einen Verschluss umfassen, mit dem sie auch an einer Verbindung mit dem Transportschienenweg ausgestattet sind.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Verschluss der HF- und magnetischen Abschirmung und der Verschluss der magnetischen Abschirmung, um für das zweite Abtastgerät jederzeit eine vollständige magnetische Abschirmung sicherzustellen, auf vollständig synchrone Weise gesteuert werden, so dass beide Verschlüsse nicht gleichzeitig geöffnet sind.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Transportschienenweg ausreichend starr und genau ist, um die Koordinaten für die Testperson zwischen dem ersten und dem zweiten Abtastgerät aufrechtzuerhalten.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 15, bei der das erste und das zweite Abtastgerät jeweils ein lasergeführtes Kalibrierungsmittel zum Aufrechterhalten der Koordinaten für die Testperson umfassen.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 12, die ferner einen Abbildungsprozessor umfasst, der durch Verarbeiten der durch das erste Abtastgerät erhaltenen anatomischen und hämodynamischen Informationen und der durch das zweite Abtastgerät erhaltenen molekularen und funktionellen Informationen ein verschmolzenes Bild konstruiert.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der das erste Abtastgerät ein UHF-MRT-Abtastgerät und das zweite Abtastgerät ein HRRT-PET-Abtastgerät ist.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 12, die ferner ein Mittel zum Drehen des Transportschienenwegs um beliebige Grad umfasst, wobei das Mittel zum Drehen zwischen der HF- und magnetischen Abschirmung und der magnetischen Abschirmung angeordnet ist.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium, das ein Programm speichert, das Befehle für einen Computer zum Betreiben der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12–19 umfasst.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium, das ein Programm speichert, das Befehle für einen Computer zum Ausführen von mathematischen Techniken und Computertechniken umfasst, die erforderlich sind, um anatomische und hämodynamische Informationen sowie molekulare und funktionelle Informationen zu verschmelzen, die durch die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12–19 erhalten werden.
Verfahren zum Liefern anatomischer, hämodynamischer und molekularer sowie funktioneller Informationen über eine Testperson, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Transportieren der Testperson in einen ersten Raum, wo die anatomischen und hämodynamischen Informationen erhalten werden; Schützen des ersten Raums vor externen HF-Feldern und Verhindern der Streuung von Magnetfeldern aus dem ersten Raum nach außen; Erhalten der anatomischen und hämodynamischen Informationen; Transportieren der Testperson in einen zweiten Raum, wo die molekularen und funktionellen Informationen erhalten werden; Schützen des zweiten Raums vor externen Magnetfeldern; und Erhalten der molekularen und funktionellen Informationen.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der Schritt des Transportierens der Testperson in einen Raum, wo die molekularen und funktionellen Informationen erhalten werden, ferner einen Schritt des Sperrens von Magnetfeldern, die aus dem Raum gestreut werden, wo die anatomischen und hämodynamischen Informationen erhalten werden, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Schritt des Transportierens der Testperson in einen Raum, wo die molekularen und funktionellen Informationen erhalten werden, einen Schritt des Drehens der Testperson um beliebige Grad umfasst, bevor die Testperson bei dem Verschluss des zweiten Raums, wo die molekularen und funktionellen Informationen erhalten werden, ankommt.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium, das ein Programm speichert, das Befehle für einen Computer zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 22–24 umfasst.