降低用于mri成像和核成像的组合式组件中的干扰的制作方法

降低用于mri 成像和核成像的组合式组件中的干扰的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在包括磁共振(MR)成像系统和核成像系统的组合模态成像组件中使用的系统、方法和计算机程序产品。所述核成像系统具有多个(M个)模块；并且组合式成像组件包括具有参考时钟单元的定时控制单元；以及相位移位单元和频率移位单元中的至少一个。所述相位移位单元和所述频率移位单元中的至少一个被配置为从所述参考时钟单元接收参考时钟信号，并且被配置为生成用于为所述(M个)模块计时的多个(M个)移位时钟信号，使得所述(M个)移位时钟信号中的至少一个在频率或相位中的至少一个上相对于所述参考时钟信号被移位。这么做获得了在所述核成像系统与所述MR成像系统的模块之间的降低的干扰。
【专利说明】
降低用于MR I成像和核成像的组合式组件中的干扰
技术领域
[0001] 本发明涉及用于在包括磁共振(MR)成像系统和核成像系统的组合模态成像组件 中使用的方法和系统。本发明具体应用于组合式MR-PET成像组件，更加应用于同时采集图 像的这样的成像组件。
【背景技术】
[0002] 在MR成像的领域中，对改进的医学诊断的要求已经引起对所谓的组合模态成像组 件的开发。MR成像系统与核成像系统的组合通过使MR的软组织图像对比度益处与核成像系 统的功能成像能力相补充而改进了诊断。核成像系统通常为PET或SPECT成像系统，并且例 如可以为全身或临床前成像系统。然而，组合模态成像组件的设计受互操作性约束的阻碍。 在MR成像系统膛内生成的几个特斯拉的磁场和高RF场限制了核成像系统的设计自由度，例 如限制了能够使用的材料的范围。此外，紧密靠近的两个成像系统的操作使得存在因核成 像系统的干扰而使MR图像质量劣化的风险。
[0003] 这样的组合式成像组件可以通过共同定位来形成，在这样的组合式成像组件中， 核成像系统被定位为接近MR成像系统。在操作期间，诸如患者支撑托台的转移机构在两个 成像系统之间平移，并相继采集MR图像和核图像。成像系统之间的分离缓和了一个系统对 另一个的影响，但是使得存在相继采集之间的患者运动使图像质量劣化的风险。这样的组 合式成像组件也可以是完全集成的，其中MR成像系统在相同的壳体中与核成像系统相组 合，以加剧的互操作性问题的代价来提供同时采集和图像伪影的减少两者。
[0004] 当MR成像系统与核成像系统相组合时发现的特定的互操作性问题在于核成像系 统与MR成像系统之间的电干扰。这里，在核成像系统的电路中流动的电流产生电磁辐射，所 述电磁辐射使得存在被MR成像系统中敏感的RF感测线圈探测到的风险。在同时采集组件中 该问题尤为严重，在所述同时采集组件中，共用的成像区域必然要求核成像系统的一些部 分被定位为接近灵敏的RF线圈被定位于其中的MR成像系统的膛。RF感测线圈通常对特定的 频带宽度敏感，因此仅在该带宽内的频率存在问题。然而，核成像系统中常用的数字信号固 有地具有宽泛的RF发射谱带宽，所述宽泛的RF发射谱带宽因此可能落入MR RF接收线圈的 探测带宽内，并且从而干扰MR成像系统。
[0005] 降低这样的干扰的常规方法包括对干扰生成区域的电屏蔽的使用。尽管有效，但 是在接近MR成像系统的膛处使用电屏蔽的缺点在于电屏蔽材料能够扭曲MR磁场，并且从而 使MR图像质量劣化。更具体地，在这样的导电屏蔽中感生的涡流使切换梯度的时间轮廓 (time profile)软化(soften)，这能够导致MR k空间中的扭曲。
[0006] 在专利申请US2009/0195249A1中公开了用于降低组合式成像组件中的干扰的其 他技术。这些技术包括RF干扰与磁共振频率的谱分离，例如通过使用时钟频率，和或使用不 在磁共振频率处的电源切换频率，或者通过使用在磁共振频率处不具有谐波的这样的频 率。专利申请US2009/0195249A1中也公开了对以磁共振频率为中心的陷波滤波器和改进的 屏蔽的使用。
[0007] 尽管以上提及的方法在一定程度上降低了核成像系统与MR成像系统之间的干扰， 但是对于改进MR图像的质量以进一步改进患者诊断的要求需要更进一步地降低该干扰。

【发明内容】

[0008] 本发明的目标是提供一种用于降低核成像系统与附近的MR成像系统之间的干扰 的系统、方法和计算机程序产品。
[0009] 这些目标通过本发明的组合式成像组件得以实现，所述组合式成像组件包括MR成 像系统和核成像系统。所述核成像系统包括多个(M个)模块，所述多个(M个)模块中的每个 被配置为接收时钟信号。所述时钟信号可以用于定时（timing)和控制目的。所述MR成像系 统对预定频率区间内的信号作出响应。所述组合式成像组件包括具有参考时钟单元的定时 控制单元；以及相位移位单元和频率移位单元中的至少一个。所述定时控制单元被配置为 向所述多个(M个)模块中的每个模块供应移位时钟信号。根据本发明的第一方面，所述相位 移位单元和所述频率移位单元中的至少一个被配置为从所述参考时钟单元接收参考时钟 信号，并且被配置为生成用于为所述(M个)模块计时的多个(M个)移位时钟信号，使得所述 (M个)移位时钟信号中的至少一个在频率或相位中的至少一个上相对于所述参考时钟信号 被移位。
[0010] 所述模块可以例如为PET探测器模块，或SPECT探测器模块。所述模块凭借由用于 管理所述模块的操作的时钟信号引起的电流来发出RF辐射。所述模块的位置接近所述MR成 像系统使得存在引起与所述MR成像系统的干扰的风险。具体地，在所述预定频率区间内的 RF干扰对所述MR成像系统不利。
[0011]常规地，这样的核成像系统是根据使所述模块的定时和控制同步的单个参考时钟 而被操作的。这使得能够对事件的定时，所述事件例如为由所述模块对伽马光子的探测，这 是因为全部模块都是以相同的时钟频率而被操作的。
[0012] 在本发明中，所述移位时钟信号由于以下中的一个或两者而降低与所述MR成像系 统的干扰：i)干扰频率在频率的范围上的铺展，这降低了它们的谱密度，以及ii)干扰频率 的移位，这是由时钟频率对在所述MR成像系统对其敏感的所述预定频率区间之外的谱区域 的组合造成的。本发明起因于以下发现：即，MR成像系统对来自模块中的每个的干扰的组合 敏感。通过控制该组合干扰，在所述MR成像系统对其敏感的所述预定频率区间内的个体模 块的时钟频率，尤其是它们的基本时钟频率，能够用于操作所述模块，这是因为它们的组合 干扰对所述MR成像系统具有减小的影响。
[0013] 根据本发明的另一方面，公开了所述模块相对于所述MR成像系统的主磁体的纵轴 的具体取向，所述具体取向具有与所述MR成像系统的降低的干扰。
[0014]根据本发明的另一方面，所述MR成像系统包括MR RF接收线圈，所述MR RF接收线 圈被配置为探测相对于所述MR成像系统的纵轴的圆极化RF辐射。此外，由所述模块接收到 的所述移位时钟信号被配置为生成具有圆极化相位的组合信号，所述圆极化相位的方向与 由所述MR RF接收线圈探测到的圆极化RF辐射的相位方向相反。这么做，反向的圆极化干扰 不被所述MR成像系统探测到。
[0015 ]根据本发明的另一方面，所述(M个)模块中的每个包括多个相邻的子模块。每个子 模块被配置为接收与所述参考时钟信号具有第一相位关系（Φ :)的移位时钟信号或与所述 参考时钟信号具有第二相位关系（φ2)的移位时钟信号，其中，所述第一相位关系不同于所 述第二相位关系。每个子模块还被布置为最相邻的子模块每个接收不同相位关系的时钟信 号。这么做，由于由所述子模块中的每个辐射(radiate)的干扰的抵消而降低了对所述MR成 像系统的干扰。在优选的配置中，所述子模块被布置为规则二维阵列，并且所述模块以相同 频率而被操作，使得由每个子模块接收到的相位相对于所述参考时钟移位了 〇度或180度， 并且使得最相邻的子模块每个接收不同相位关系的时钟信号。已经发现相位在所述子模块 之中的这样的棋盘格空间分布在抵消来自所述子模块的干扰上尤其有利。
[0016] 根据本发明的另一方面，i)所述相位移位单元被配置为生成具有时变伪随机互相 位关系的多个(M个)移位时钟信号，或者ii)所述频率移位单元被配置为生成具有时变伪随 机互频率关系的多个(M个)移位时钟信号。所述相位伪随机旨在意指变化指示噪声的变化。 包括Blum Blum Shub、Fortuna以及Mersenne Twister算法的算法可以用于生成这样的伪 随机变化。结果得到的移位时钟信号引起对所述MR成像系统的降低的干扰，这是因为它们 对结果得到的谱具有扩宽作用，从而减少了图像伪影。在本发明的其他方面中也使用相位 移位和或频率移位的知识来确定事件相对于所述参考时钟的定时。
[0017] 根据本发明的另一方面，i)所述相位移位单元或者ii)所述频率移位单元被配置 为生成组合干扰信号，所述组合干扰信号具有关于所述MR成像系统的纵轴的各向异性的或 非旋转对称的轮廓。这样的干扰信号可以用于有利地降低干扰，尤其是在相对于所述MR成 像系统的纵轴的径向敏感的方向上。
[0018] 根据本发明的另一方面，一个或多个额外的RF辐射生成单元可以被定位为邻近所 述(M个)模块。利用移位时钟频率为所述RF辐射生成单元计时，并且所述RF辐射生成单元引 起RF干扰，所述RF干扰用于抵消由所述模块中的一个或多个生成的干扰。在一个预期的配 置中，模块被RF生成单元代替，以便降低总体干扰，同时维持所述组合式成像组件的机械几 何学。
[0019] 根据本发明的另一方面，所述参考时钟信号具有频率谱，并且所述多个(M个)移位 时钟信号的时域总和具有组合频率谱，所述组合频率谱具有不存在于所述参考时钟信号的 频率谱中的至少一个新的谱分量。这么做，所述干扰信号的谱密度得以降低，从而降低了对 所述MR成像系统的干扰。
[0020] 根据本发明的另一方面，所述新的谱分量位于所述预定频率区间之外。通过如此 定位所述额外的谱分量，干扰通过防止其被所述MR成像系统的探测而得以进一步降低。 [0021 ]根据本发明的另一方面，公开了一种组合式成像组件，在所述组合式成像组件中， 所述核成像系统为PET成像系统并且每个模块为伽马光子探测模块。每个伽马光子探测模 块还包括时间戳单元，所述时间戳单元被配置为生成时间戳，所述时间戳指示相对于由所 述伽马光子探测模块接收到的移位时钟信号的对由所述伽马光子探测模块接收到的伽马 光子的探测时间。所述定时控制单元还包括定时校正单元，所述定时校正单元被配置为接 收所述时间戳，并且被配置为确定针对每个伽马光子探测模块的校正时间戳，所述校正时 间戳指示对伽马光子的探测时间，所述确定基于所述参考时钟信号以及由所述伽马光子探 测模块接收到的以下项中的至少一个:i)至少一个移位时钟信号的相位移位和i i)至少一 个移位时钟信号的频率移位。这么做，获得了相对于公共时钟的校正时间戳。该方面有利地 允许对由所述伽马光子探测模块探测到的伽马光子的对的重合的分析。
[0022] 在本发明的其他方面中，公开了用于降低所述组合式MR-核成像组件中的干扰的 各个方法步骤。
[0023] 根据本发明的另一方面，公开了一种包括指令的计算机程序产品，所述指令当在 处理器上被运行时令所述处理器执行本发明的方法步骤中的一个或多个。所述计算机程序 产品可以为计算机可读存储介质，例如，软盘、硬磁盘驱动器、USB驱动器、光盘、ROM或RAM， 并且此外，所述计算机可执行指令可以是可下载的。
【附图说明】
[0024]图1图示了现有技术的完全集成的组合式MR-PET成像组件。
[0025]图2图示了 12腿鸟笼谐振器的模谱。
[0026] 图3图示了在MR成像系统的敏感频率区间内的干扰对MR图像质量的影响。
[0027] 图4图示了两个同相且相同频率的信号Sl与S2在时域中的相加以产生信号S3,连 同它们各自的频率域表示。
[0028]图5图示了组合信号S6,所述组合信号S6得自相同频率的信号S4与S5的相加，信号 S4和S5两者均在MR成像系统对其敏感的频率区间Bl内，但是具有互不相同的相位。
[0029]图6图示了组合信号S9,所述组合信号S9得自信号S7与S8的相加，信号S7和S8具有 不同的基频但是它们两者都在MR成像系统对其敏感的频率区间Bl内。
[0030] 图7图示了本发明的第一实施例，在其中示出了包括MR成像系统和PET成像系统的 组合式成像组件的部件。
[0031] 图8在数字MR-PET插页"Hyperion IID"中图示了本发明的第二实施例。
[0032]图9图示了本发明的第三实施例，其示出了由PET探测器模块91、92例示的多个(M 个)PET探测器模块，所述多个(M个)PET探测器模块关于穿过MR成像系统的主磁体的等中心 28的纵轴29径向分布。
[0033]图10图示了对由被径向定位在屏蔽101之外的RF电流源102在分段式12元RF屏蔽 101中感生的表面电流(dB A/m)，以及在被径向定位在屏蔽101之内的12腿鸟笼MR RF接收 线圈103中感生的电流的模拟。
[0034]图11图示了本发明的第六实施例，在其中多个(M个)模块关于穿过MR成像系统的 主磁体的等中心28的纵轴径向分布。
[0035]图12图示了针对(N个)相邻的子模块的阵列的两种相位分布样式。
[0036]图13图不了对得自图12中图不的两种对应的相位分布样式的磁场分布的模拟。 [0037]图14图示了对得自图13中的两种对应的磁场分布的感生电流在RF屏蔽中的分布 的模拟。
[0038]图15图示了本发明的第八实施例，在其中示出了绕MR成像系统的主磁体的纵轴的 干扰信号幅值的轮廓。
[0039]图16图示了本发明的第十一实施例，在其中核成像系统为PET成像系统并且每个 模块为伽马光子探测模块。
【具体实施方式】
[0040]为了降低核成像系统与附近的MR成像系统之间的干扰，参考组合式成像组件来描 述本发明，在所述组合式成像组件中，核成像系统为PET成像系统，并且两个成像系统被组 合在相同的壳体下，因此是完全集成的。然而，应当认识到，本发明也应用于这样的MR-核成 像组件：即，所述MR-核成像组件是在它们被共定位的意义上组合的，并且来自核成像系统 的干扰影响附近的MR成像系统中的图像质量。这样的配置可以例如被定位在相同的房间 中。应当注意，本发明应用于被配置用于全身或临床前使用的成像组件。核成像系统备选地 可以为SPECT成像系统。
[0041 ]图1图示了现有技术的完全集成的组合式MR-PET成像组件。参考图1，组合式MR-PET成像组件1包括共同的扫描器壳体2,所述共同的扫描器壳体2具有定义成像区域3的膛 27,要被成像的对象(例如，人类或动物)可以被定位在所述成像区域3内。与MR成像系统相 关联的主磁体4被低温屏罩5包围，并且在成像区域3中生成主磁场。主磁体4具有等中心28 和纵轴29，所述纵轴29穿过等中心28并与膛27的轴对齐。磁梯度场线圈6被布置在壳体2上 或中以生成额外的磁场来叠加在成像区域3中的主磁场上。磁梯度场线圈6通常包括用于产 生三个正交的磁场梯度的线圈。在一些实施例中，具有RF屏蔽8的全身RF线圈7被布置在壳 体2中或上，以便将RF激励脉冲注入到成像区域3中。在其他实施例中，未示出的局部线圈用 于将RF脉冲局部注入到正被成像的对象。
[0042]在MRI图像采集期间，RF发射器9经由RF切换电路10被耦合到全身线圈7,或者被耦 合到未示出的一个或多个局部线圈，以在成像区域3的区域中生成磁共振。梯度控制器11控 制到磁场梯度线圈6的信号，以便空间编码磁共振。在一个范例中，在射频激励期间施加的 一维磁场梯度产生切片敏感激励;在磁共振的激励与读出之间施加的磁场梯度提供相位编 码，并且在对磁共振的磁性读出期间施加的磁场梯度提供频率编码。MRI脉冲序列能够被配 置为产生笛卡尔编码、径向编码或其他空间编码。
[0043]在RF激励之后，RF切换电路10操作性地断开RF发射器9并将RF接收器12连接到全 身RF线圈7,以从成像区域3内采集空间编码的磁共振。备选地，RF接收器12被连接到未示出 的局部线圈中的一个或多个。所采集的磁共振被存储在MRI数据缓冲器13中并通过MRI重建 处理器14被重建，结果得到重建MRI图像，所述重建MRI图像被存储在MRI图像存储器15中。 当使用笛卡尔编码时，MRI重建处理器14使用诸如快速傅立叶变换(FFT)重建算法的算法。 组合式MR-PET成像组件1还经由多个伽马光子探测器16包括PET成像功能，所述多个伽马光 子探测器16被绕成像区域3而径向地设置，以便接收其中发出的伽马光子。伽马光子探测器 16可以被布置在模块中，其中，模块包括多个探测器，所述多个探测器对来自预定捕获区的 伽马光子作出响应。尽管在图1中辐射探测器被图示在MR成像系统的内衬内，但是也预期包 括在圆柱形主磁体4的间隙内的辐射探测器的位置的配置。在另一预期的配置中，PET伽马 光子探测器形成被可移除地插入到MR成像系统的膛中的模块的部分，以用于在临床前MR-PET成像中使用。
[0044]在PET成像中，在对诸如患者或动物的对象在成像区域3中的定位之前，将放射性 示踪剂施予到对象。放射性示踪剂优选地被对象中的区域吸收，并且在摄取时期之后对放 射性示踪剂的分布进行成像。放射性示踪剂经历放射性衰变，这引起正电子的产生。每个衰 变事件产生一个正电子，所述正电子在人类组织中行进直到几 mm，在所述人体组织中，所述 正电子随后在湮灭事件中与电子相互作用，所述湮灭事件产生两个方向相反的伽马光子。 这两个伽马光子每个具有为511keV的能量并且随后由被绕成像区域3而径向设置的多个伽 马光子探测器16探测到，所述多个伽马光子探测器16中的每个在被伽马光子撞击时产生电 信号。在图1中示出的实施例中，指示接收到的伽马光子的电信号被转移到被定位在成像区 域以外的PET事件缓冲器。在备选的实施方式中，事件缓冲器在伽马光子探测器16本地，并 且因此距成像区域3更近。PET事件缓冲器17中的数据优选为列表模式格式，并且至少包括 指示对多个伽马光子的接收时间的信息。所述时间信息可以为绝对时间或者备选地每个事 件可以被识别为基本上被同时探测到的一对伽马光子的成员。所述数据还可以包括指示接 收到的伽马光子的能量的信息。与PET事件缓冲器17操作性通信的重合确定单元18将所述 数据归类为基本上被同时接收到的重合事件的对。两个伽马光子在它们的时间戳彼此发生 在窄的时间区间内时，通常在它们是在+/-5ns内被探测到时，被识别为重合。接收到重合的 伽马光子的两个探测器的位置定义空间中湮灭事件沿其发生的线，该线被称作响应线 (LOR)。来自重合确定单元18的重合事件的对被转移到LOR处理器19，所述LOR处理器19识别 事件沿其发生的空间LOR。在飞行时间（TOF)PET中，两个探测到的事件之间的小的时间差还 用于沿LOR对发生湮灭事件的位置进行定位，并且因此更加准确地对引起衰变事件的放射 性示踪剂的空间位置进行定位。如果生成了接收到的事件的绝对时间，则任选的TOF处理器 20将每对中的事件之间的时间差用于更加准确地对引起衰变事件的放射性示踪剂的空间 位置进行定位。结果得到的数据为PET投影数据集21，所述PET投影数据集21被PET重建处理 器22使用诸如滤波反投影和迭代重建的技术重建成PET图像，所述PET图像图示放射性示踪 剂在成像区域内的分布。结果得到的PET图像被存储在PET图像存储器23中。随后，来自MR成 像模态和PET成像模态的数据可以被重建图像后处理器24处理，以例如将图像对齐，将图像 分割成不同的解剖隔室，以及确定隔室内的放射性示踪剂摄取等。用户接口 25允许与扫描 处理以及与图像重建后处理器24的用户交互，以例如允许用户对齐和操纵图像，开始和停 止扫描，设定扫描参数(例如，扫描时间、MR成像处理中使用的RF梯度场的性质），以及识别 要被扫描的成像区域的范围。组合式成像组件1还可以包括成像组件活动控制单元26,所述 成像组件活动控制单元26被操作性地连接到核成像系统和MR成像系统两者的部分，以分别 协调来自核成像扫描和MR成像扫描的数据采集。
[0045] 在图1中，PET成像系统中的至少伽马光子探测器16通常被定位为接近成像区域， 伽马光子探测器16从所述成像区域接收伽马光子。未被示出但与伽马光子探测器12相关联 的控制电路、定时电路以及本地数据处理电路也可以被定位为接近伽马光子探测器，以便 维持信号完整并改进系统紧凑性。事件缓冲器17也可以被定位为接近成像区域。然而，接近 MR成像系统的膛的电子电路(尤其是PET探测器16的模块)的操作使得存在这样的风险：即， 由这样的电子电路引起的电磁发射被敏感的全身RF线圈7探测到，或者备选地被图1中未示 出的局部线圈中的一个或多个探测到，并且随后被RF接收器12探测到，在所述RF接收器12 中，干扰被解读为真实信号。这样的干扰能够创建使结果得到的MR图像质量劣化的假的图 像伪影。尤其是在RF接收器12的探测带宽内的干扰导致了问题;并且可能存在一个或多个 在其内RF发射被探测到的频率区间。
[0046] 为了图示MR成像系统对RF干扰的敏感性，图2图示了 12腿鸟笼谐振器的模谱。图2 中的垂直轴表示鸟笼谐振器的反射系数，并且图示了范例MR RF接收线圈对RF干扰的敏感 性。在图2中能够识别出三个不同的频率区间，在所述三个不同的频率区间内，干扰使得存 在被MR成像系统中的RF接收器探测到的风险。这些频率区间为大致从65MHz至85MHz、大致 从95MHz至105MHz，以及大致从125MHz至130MHz。应当理解，图2指示MR成像系统对在一个或 多个频率区间内的干扰的敏感性的一般原理，并且一般地，存在与MR成像系统的干扰的风 险的频率对所涉及的MR成像系统和所使用的MR RF接收线圈是特异性的。
[0047]图3图示了在MR成像系统的敏感频率区间内的干扰对MR图像质量的影响。在图3A 中，在敏感频率区间内的两个干扰频率引起两条垂直线，所述两条垂直线两者均与MR图像 中否则为无特征的白色中心区域相重合。该中心区域表示MR成像系统膛并且可见地使图像 质量劣化。在图3B中，单个干扰频率引起在MR图像的右手边部分中在MR成像系统的膛以外 的的单条垂直线。这样的特征使图像质量劣化，并且同样地使图像分析混淆并被期望地移 除。
[0048] 对组合式核-MR成像系统中的MR成像系统的干扰的一个来源是来自核成像系统的 RF发射。核成像系统通常包括多个探测器，所述多个探测器被一起组合在模块中以捕获来 自成像区域的核衰变事件。例如在PET成像系统中，成像区域被伽马光子探测的模块径向地 包围，所述伽马光子探测器的模块中的每个从成像区域的部分接收伽马光子。在SPECT中， 伽马光子探测器通常被布置在模块中以形成一个或多个平面阵列，所述一个或多个平面阵 列被取向为朝向成像区域，以便接收伽马光子。在两种情况中，模块化布置都允许对公共电 子电路的共享，例如，定时和控制电路。每个模块中的控制和定时电路通常由时钟信号管 理，所述时钟信号常规地以基频操作，所述基频接近被MR RF接收电路探测到的一个或多个 频率区间。这样的频率因此干扰MR成像系统并使图像质量劣化。此外，每个模块也辐射基频 的谐波，并且落入被MR RF接收电路探测到的频率区间内的这些谐波也为MR图像质量带来 风险。常规地，所述模块全部由公共时钟来控制，以便使由所述模块执行的操作的定时同 步。在用于降低这样的干扰的已知的解决方案中，以在被MR RF接收电路探测到的频率区间 之外的公共频率为模块计时。对公共时钟的使用辅助维持对这样的干扰频率以及它们的谐 波的控制。然而，该已知的用于避免干扰的解决方案具有迫使核成像系统在次优的时钟频 率处操作的缺陷，这能够使核成像系统的性能劣化。
[0049] 本发明的发明人已经发现了一种备选的解决方案，在所述备选的解决方案中，通 过以在相位或频率中的至少一个上相对于参考时钟信号移位的时钟频率为核成像系统的 模块中的一个或多个计时，能够显著地降低核成像系统与MR成像系统之间的干扰。
[0050] 来自多个干扰生成模块的干扰的组合作用一般能够通过对它们的个体干扰信号 在时域中的相加来描述。因此，当通过同相的或具有相同频率的时钟信号为模块计时时，所 述模块的RF发射建设性地相加。这通过图4来图示，图4图示了两个同相的且相同频率的信 号Sl和S2在时域中的相加，以产生信号S3,连同它们各自的频率域表示。为了简要仅示出脉 冲时域波形的基频，尽管该原理同样也适用于这些基频的谐波。该原理也适用于除所提出 的Sl和S2以外的其他信号。频率区间Bl表示附近的MR成像系统对其敏感的频率带。如图4中 所指示的，时域波形线性地加和以生成S3, S3的幅度等于Sl和S2的幅度的总和。在频率域 中，Sl和S2的基频 两者均在频率区间Bl内 重叠以广生S3，S3具有相同的频率和两 倍的幅度。由于S3的频率仍然在MR成像系统对其敏感的频率区间Bl内，因此它们干扰MR成 像系统。
[0051] 根据本发明，参考时钟信号用于生成用于为模块计时的移位时钟信号，在所述移 位时钟信号中，至少一个移位时钟信号在相位或频率中的至少一个上相对于参考时钟信号 移位。当在时域中对移位时钟信号进行加和时，存在一定程度的破坏性干扰，所述破坏性干 扰操作为降低它们的干扰的组合作用。因此，与当通过相同相位的且相同频率的时钟信号 为全部模块计时时的情形相比，总的干扰得以降低。
[0052]图5图示了组合信号S6,所述组合信号S6得自相同频率的信号S4与S5的相加，信号 S4和S5两者均在MR成像系统对其敏感的频率区间Bl内，但是具有互不相同的相位。在图5 中，S4与S5的相互相位差为180度并且引起S6的组合频率，所述S6的组合频率为S4和S5的参 考频率的两倍并且在频率区间Bl之外，这因此降低了干扰。图5图示了具有相等的幅值的两 个来源S4和S5的具体情况，但是调节至少一个来源的相位以便降低建设性干扰的程度的原 理是更为宽泛地适用的。在原理上，仅针对多个来源中的一个使用180度相位移位造成这样 的频率谱：g卩，所述频率谱具有在基频处并且因此在Bl内的谱分量，结合在基频的两倍处的 不存在于参考频率谱中的新的谱分量。在基频的两倍处的该新的谱分量表示干扰能量中的 一些到不存在于参考谱中的频率的转移，因此表示干扰能量中的一些到当同相的且相同频 率的时钟信号被组合时将不存在的频率的转移。更一般地，干扰在第一实例中由于组合频 率谱在频率范围上的铺展(这降低了干扰的总的谱密度)而得以降低。即使新的谱分量位于 频率区间Bl内，干扰仍将相比频率S1、S2为同相且相同频率时的情形得以降低，这是因为能 量在更宽范围的频率上的铺展的作用是向所测量的干扰引入一些变异性，这允许所述干扰 当在时间上被平均化时的抵消。实际上，相位移位破坏了脉冲流的连续性。在第二实例中， 其能够被进一步布置为，不在从参考频率谱中的新的谱分量位于在频率区间Bl之外的频率 处。对对于频率区间Bl敏感的MR成像系统的干扰将在该额外的条件下得以进一步降低，这 是因为MR成像系统对新的谱分量根本不敏感。此外，尽管180度的频率移位在其易于生成和 干扰的降低幅值方面是优选的，但是在源频率之间的任何非零的互相位移位在第一实例和 第二实例中通过以相同的方式生成新的谱分量而也将有效。
[0053]图6图示了组合信号S9,所述组合信号S9得自信号S7与S8的相加，信号S7和S8具有 不同的基频并且信号S7和S8两者均在MR成像系统对其敏感的频率区间Bl内。在图6中图示 的范例中，S7和S8的基频两者都存在于组合频率谱中。然而，对对频率区间Bl敏感的MR成像 系统的干扰得以降低，这是因为通过在更宽泛范围的频率上铺展能量获得的降低的谱密度 向所测量的干扰引入了一些变异性，这允许当所述干扰在时间上被平均化时的抵消。图6中 图示的原理发生在多个RF辐射源之中存在任何频率差异时。因此干扰能够被降低，即使多 个这样的辐射源中仅有一个是在与其他的辐射源不同的频率处操作的。清楚地，当干扰在 宽泛范围的频率上被铺展时该益处得以增加，并且这通过在宽泛范围的频率上分离干扰源 或模块中的每个的时钟频率得以实现。甚至更优选地，可以在足以确保干扰落在MR成像系 统的可探测本底噪声以下的频率范围上铺展干扰。以上原理被使用在本发明的以下实施例 中。
[0054]图7图示了本发明的第一实施例，在其中示出了包括MR成像系统和PET成像系统的 组合式成像组件的部件。在图7中，组合式成像系统70通过将由PET探测器模块71、72例示的 多个PET探测器模块定位在MR成像系统的膛75内来形成。MR成像系统具有主磁体(未示出）， 所述主磁体具有等中心28和纵轴29,所述纵轴29穿过等中心28并与膛75的轴对齐。PET探测 器模块71、72关于MR成像系统的纵轴29径向分布，以便从共同的MR-PET成像区域76接收由 方向相反的伽马光子73、74的对例示的伽马光子。PET探测器模块71、72每个被配置为接收 由移位时钟信号连接71a、72a例示的移位时钟信号。在对PET成像所图示的范例中，移位时 钟信号可以被使用在对由PET探测器模块71、72对伽马光子73、74的接收的定时中。备选地 或额外地，移位时钟信号可以被模块用于控制目的。组合式成像组件70还包括定时控制单 元80,所述定时控制单元80包括用于生成参考时钟信号的参考时钟单元77,以及相位移位 和或频率移位单元78,所述相位移位和或频率移位单元78被配置为生成用于为PET探测器 模块71、72计时的多个移位时钟信号79,使得移位时钟信号79中的至少一个在频率或相位 中的至少一个上相对于参考时钟信号被移位。图7中的定时控制单元80被配置为向多个(M 个)模块中的每个模块供应移位时钟信号。
[0055] 现在针对期望的相位移位和或频率移位信号79的生成而考虑相位移位和或频率 移位单元78的各种配置。在一种配置中，通过在来自参考时钟单元77的参考时钟信号的电 子信号路径中使用不同长度的电缆来引入相位移位。能够借助于线缆长度来控制起因于电 气布线的固有电容和电阻的信号延迟，以便生成期望的相位移位或传播延迟。可以通过接 入额外长度的线缆或者额外的电阻性或电容性部件来调节这样的延迟。也预期使用光学布 线，其中，光纤的长度用于确定信号传播延迟以及因此相位移位。光学相位延迟具有对MRI 环境中的高磁场的改进的抗扰的额外益处。备选地，包括电阻器和电容器的专用硬件部件， 或者现场可编程门阵列(FPGA)可以用于生成期望的相位延迟。对可切换相位延迟(而非固 定延迟)的使用清楚地允许对系统的重新配置，以便例如在MRI操作的特定模式期间降低特 定的干扰频率。
[0056] 在一个实施方式中，使用专用电子电路将频率移位引入到来自参考时钟单元77的 参考时钟信号。合适的电子电路包括锁相环(PLL)、延迟锁相环(DLL)、振荡器、时钟合成器 和/或专用时钟相位移位器，以及针对时钟信号的扇出芯片。也可以使用诸如时钟前向的技 术。在另一实施方式中，预期使用可重新编程的FPGA以调节相位或频率。这具有能够相对于 参考时钟单元77调节移位时钟频率的相位和或频率的益处。FPGA通常包括现场可编程DLL 或PLL，它们提供了对参考时钟信号进行移位的功能。此外，FPGA具有扇出多个时钟信号的 能力，消除了对外部扇出芯片的需要。
[0057]图8在数字MR-PET插页"Hyperion IID"中图示了本发明的第二实施例。在图8中， PET探测器模块82--也被称作单式处理单元(SPU)--关于PET成像区域径向分布，以创 建所谓的PET环。PET探测器模块82对应于图7中的PET探测器模块71、72 JET探测器模块82 每个均包括若干所谓的探测器堆栈83,所述探测器堆栈83包括用于探测闪烁光的光探测器 以及闪烁光的供应和读出电子器件。探测器堆栈包括硅光电倍增管(SiPM)85,所述SiPM 85 用于探测伽马光子闪烁光，并且由SiPM 85生成的信号被堆栈内的ASIC数字化。使用接口 层一一所谓的接口板(IF)-一来建立读出ASIC与主PET模块之间的通信。形成PET环的模块 82生成伽马光子探测数据，所述伽马光子探测数据经由受控制设备PC 86控制的中枢部分 (backbone)81被读出。图8的每个项目中的相对时钟相位由项目87( Φ )来指示。
[0058]在操作中，固定频率参考时钟信号是由中枢部分单元81中的晶体振荡器生成的。 该信号被中枢部分单元传送到PET模块82。参考时钟信号的固定频率可以被单元81(其使用 PLL而被实施）中的FPGA内的时钟合成器修改。该信号随后经由光纤被传输到PET模块82中 的每个。
[0059]通过应用不同的纤维长度或使用时钟相位移位器，获得针对PET模块的时钟信号 之间的相位的变化。光纤的移位时钟信号输出被传送到PET模块82中的每个，并被分布到被 定位在每个PET模块内的FPGA。在该FPGA内，具有若干时钟输出的时钟合成器生成对输入时 钟信号的期望的移位的时钟频率移位和/或相位移位，并且结果得到的信号被转发到PET模 块的堆栈83。取决于期望的总体频率移位或相位移位，到堆栈的时钟信号能够通过将时钟 信号从PET模块上的FPGA路由到被定位在每个堆栈内的FPGA而被进一步修改，并且继而可 以被分布到FPGA内部时钟合成器，以在将时钟信号转发到堆栈的数字化ASIC或直接到堆栈 的数字PET传感器之前，对时钟频率移位和相位移位进行额外的精细调谐。堆栈上的FPGA充 当时钟扇出单元。
[0060]图9图示了本发明的第三实施例，其示出了关于穿过MR成像系统的主磁体的等中 心28的纵轴29径向分布的多个(M个)PET探测器模块，所述多个(M个)PET探测器模块由PET 探测器模块91、92来例示。纵轴29还可以与组合式MR-PET成像组件的膛27的轴对齐。在图9 中，存在(M个)模块，并且第k个模块--其中k=l至M--位于关于MR成像系统的纵轴的旋 转角（θι〇处。此外，由第k个模块接收到的移位时钟信号相对于参考时钟信号的相位关系 (Φι〇通过等式<i>k=9k来确定。因此，由每个模块接收到的移位时钟信号的相位是根据其关 于MR成像系统的纵轴的旋转角来确定的。已经发现利用旋转角对相位的该分布在降低模块 之间的干扰上是尤其有益的，这是因为其操作为将得自由模块辐射的干扰信号的时域总和 的谱分量移位到较高频率。这降低了谱分量与在其内MR成像系统对干扰敏感的频率区间之 间重叠的概率，从而降低了对MR成像系统的干扰。在另一配置中，预期第三实施例的(Mf) 模块关于MR成像系统的纵轴被等距旋转角地定位。在该配置中，由第k个模块接收到的移位 时钟信号相对于参考时钟信号的相位关系（Φ k)是根据等式Φ k= (360度/k)来确定的，其 中，k=l至M。已经发现这样的配置提供了与MR成像系统的降低的干扰，这是因为这样的配 置同样地将得自由模块辐射的干扰信号的时域总和的谱分量移位到较高频率。此外，利用 该特定配置，全部信号在时域中的总和引起结果得到的总体信号频率的倍增，其比单个模 块的频率大M倍。因此，结果得到的干扰信号具有这样的谱：即，所述谱具有远离MR成像系统 对其敏感的频率区间的谱分量。
[0061 ]在参考图9描述的本发明的第四实施例中，MR成像系统还包括MR RF接收线圈，所 述MR RF接收线圈被配置为探测相对于MR成像系统的纵轴(29)的圆极化RF辐射。此外，多个 (M个)移位时钟信号的时域总和具有圆极化相位，所述圆极化相位的方向与由MR RF接收线 圈探测到的圆极化RF辐射的相位方向相反。多个(M个)移位时钟信号的时域总和的相位可 以被配置为通过基于(M个)模块关于纵轴29的旋转位置调节(M个)模块中的每个的相位来 生成这样的圆极化相位。在一种配置中，这可以通过如下布置来实现：即，由第k个模块接收 到的移位时钟信号具有相对于参考时钟信号的相位延迟（Φι〇,所述相位延迟（Φι〇在与由 MR RF接收线圈探测到的圆极化的相位方向相反的圆周方向上增大。
[0062]为了展示本发明的另外的实施例，图10图示了对由被径向定位在屏蔽101之外的 RF电流源102在分段式12元RF屏蔽101中感生的表面电流(dB A/m)，以及在被径向定位在屏 蔽101之内的12腿鸟笼MR RF接收线圈103中感生的电流的模拟。表示RF电流源102的四个垂 直箭头指示由模块(例如，PET探测模块）内的时钟频率生成的电流。由RF屏蔽101上的外形 指示的表面电流轮廓指示由来自模块的RF发射引起的干扰。在操作中，RF屏蔽101中的表面 电流随后辐射RF干扰，其在MR RF接收线圈103中感生由箭头指示的电流。以此方式，RF辐射 从干扰生成模块被传送到MR RF接收线圈103。相对于MR主磁体等中心28和纵轴29的位置指 示MR RF接收线圈103在组合式成像组件内的定位，以允许与图7的比较。
[0063]在图10中，示出了RF电流源102在RF屏蔽之外的作用，然而，模拟允许得出关于被 关于纵轴29径向定位的额外的电流源（因此模块)的作用的更为一般的结论。在图10中，在 RF屏蔽101中感生的电流箭头104、105的幅值将倾向于被第二相同电流源(其被定位为紧邻 电流源102)增强。这将是在其中相同频率、相同相位的干扰源被定位为邻近电流源102的情 形。然而，如果第二电流源的相位不同于电流源102,例如如果第二电流源为反相的，则电流 箭头104、105将倾向于中和，结果得到从RF屏蔽101到MR RF接收线圈103的减小的RF发射。 更一般地，关于纵轴29径向定位并且邻近由电流源102表示的模块的额外的模块一一其具 有不同于模块102的相位的相位--将部分抵消由电流源102引起的对MR RF接收线圈103 的干扰。至少，引起的组合干扰将小于由与电流源102同相的额外的模块引起的干扰。此外， 当邻近的模块为反相时，将出现最大抵消。这能够通过对得自RF屏蔽101上的两个电流源的 电流进行线性叠加来理解。此外，无论由电流源102表示的模块是在RF屏蔽102之内还是之 外，干扰都将被降低，这是因为如果模块被定位在RF屏蔽102之外时RF屏蔽将充当RF辐射 源。此外，也将实现对由电流源102在MR RF接收线圈103中直接感生的电流的某种程度的抵 消。
[0064] 图11图示了本发明的第六实施例，在其中多个(M个)模块关于穿过MR成像系统的 主磁体的等中心28的纵轴径向分布。在图11中，纵轴27垂直于图示的平面穿过等中心28。在 图IlA中图示了一种配置，在所述配置中由模块91、92例示的每个模块被配置为接收第一相 位关系（Φ O的时钟信号或第二相位关系（Φ2)的时钟信号，其中，第一相位关系不同于第二 相位关系，使得邻近的模块每个接收不同相位关系的时钟信号。可以由图7的相位移位单元 78生成与参考时钟信号具有第一相位关系（ΦΟ的移位时钟信号以及第二相位关系（φ 2)的 移位时钟信号。在图IlB中图示了另一配置，在所述另一配置中第一相位关系（Φ 〇的时钟 信号与第二相位关系（Φ2)的时钟信号是反相的。有益地，当第一相位关系（Φ:)与第二相位 关系（Φ 2)是反相的时，实现了与MR成像系统的干扰的最大降低。在该方法中，通过在模块 或子模块水平上应用相位分布样式以降低MRI谐振器与由模块表示的干扰源之间的耦合积 分来减小对MRI谐振器的激励。通过等式1和2来确定耦合积分，所述耦合积分描述了利用 MRI谐振器的本征模Hrj所发出的场Hp的耦合强度。总体积分越小，从外部噪声源到谐振器 的潜在的能量转移就越小。
[0065]
123 kj = kH, j+kE, j 等式 2 2 在数学上，能够以此方式通过降低干扰源或模块与RF谐振器的模式中的一种(特 别是在质子频率处的临界模式)之间的耦合常数来降低干扰。因此，感生电流分布能够被调 节为使得其不同于谐振器、MR RF接收线圈的本征模的固有的特性电流分布。 3 在本发明的第七实施例中，模块（例如，图7中的模块）中的每个均包括多个子模 块。这样的配置被使用在例如PET成像中，其中，单个模块为被配置为从PET成像区域的预定 部分接收辐射的伽马光子探测模块，并且每个子模块均包括一个或多个伽马光子探测器， 所述一个或多个伽马光子探测器从PET成像区域的较小部分探测伽马光子。在一种配置中， 子模块包括一个或多个数字硅光电倍增管(SiPM)探测器，尽管也预期具有其他数目的探测 器的配置。在SPECT成像中，一个或多个辐射探测模块可以被同样地布置，以便从SPECT成像 区域的较小部分探测伽马光子。这样的子模块到模块中的布置提供了针对若干子模块使用 诸如计时和控制电路的电子电路的功能，并且从而避免其重复。在本发明的第七实施例中， 根据在其中通过同相信号为全部子模块计时的情形，调节用于为子模块中的每个计时的时 钟信号中的每个的相对相位。在本发明的第七实施例中，多个(M个)模块中的每个模块均包 括(N个)邻近的子模块的阵列。相位移位单元还被配置为生成用于为(NXM个)子模块中的 每个计时的额外的移位时钟信号；其中，由相位移位单元生成的(NXM个)移位时钟信号包 括与参考时钟信号具有第一相位关系（Φ:)的多个时钟信号和与参考时钟信号具有第二相 位关系（Φ 2)的多个时钟信号，并且第一相位关系不同于第二相位关系。计时控制单元80还 被配置为向多个(ΝΧΜ个)子模块中的每个子模块供应移位时钟信号，使得每个子模块接收 第一相位关系（Φ:)的时钟信号或第二相位关系（Φ 2)的时钟信号，并且使得最相邻的子模 块每个接收不同相位关系的时钟信号。通过如将在稍后参考图12-14描述的相位在子模块 之中的这样的空间布置，实现了干扰的显著降低。在第七实施例的备选配置中，第一相位关 系（Φ!)与第二相位关系（Φ 2)是反相的。当第一相位关系（Φ!)与第二相位关系（Φ2)为反 相时，实现了干扰的最大降低。
[0069]为了展示本发明的第七实施例的益处，图12图示了针对(Ν个)相邻的子模块的阵 列的两种相位分布样式。在图12Α中，不出了针对由子模块121、122例不的16个子模块的参 考相位分布样式，这些子模块一起形成模块120,在其中全部子模块都接收具有相同相位的 时钟信号。图12Β图示了针对在其中最相邻的子模块接收为反相的时钟信号的具体情形的 根据本发明的第七实施例的针对(Ν个)子模块的相位分布样式。
[0070]图13图不了对得自图12中图不的两种对应的相位分布样式的磁场分布的模拟。图 13Α对应于针对在其中全部模块接收同相时钟信号的参考相位分布样式，在x-y平面中ζ = 30cm处的磁场分布。图13B图不了对应于图12B的相位分布样式的磁场分布。应当注意，模拟 绝对值特异于模拟电流，然而，模拟值之间的比较是有效的，这是由于在全部情况中使用相 同的模拟电流。注意到在图13A与图13B之间磁场强度上接近四个数量级的显著降低。结果 得到的磁场强度由于不同辐射源或子模块的补偿作用而被降低，并且样式已经从偶极变为 四极场。图14图示了对得自图13中的两个对应磁场分布的感生电流在RF屏蔽中的分布的模 拟。图14A对应于图12A的电流分布样式，并且图14B对应于图12B的电流分布样式，其中，注 意力分别被吸引到在MR RF谐振器103中分别为63dB A/m和9dB A/m的最大感生电流。再一 次地，尽管绝对值特异于模拟电流，但是在所述值之间的比较是有效的，这是由于在全部情 况中使用相同的模拟电流。因此，图12-14展示了模块与MR成像系统之间的干扰可以通过利 用这样的时钟信号一一其使得邻近的模块接收反相的时钟信号一一为邻近的模块计时而 得以降低。这是更一般情形的具体情况，在其中与MR成像系统的干扰可以通过利用在相位 上相互移位的时钟信号为邻近的模块计时而得以降低。
[0071]图15图示了本发明的第八实施例，在其中示出了绕MR成像系统的主磁体的纵轴的 干扰信号幅值的轮廓。MR成像系统的主磁体的纵轴29在垂直于图示的平面的方向上穿过其 等中心28。还示出了被由模块91、92例示的多个模块包围的公共MR-PET成像区域76。在图 15A中，干扰信号具有均匀轮廓，所述轮廓具有借助于箭头151的长度图示的幅值，所述幅值 在关于MR成像系统的纵轴的全部径向方向上相同。这样的配置在MR成像系统的敏感性轮廓 是同样均匀的时可以是可接受的。然而，当例如RF接收线圈153被定位在公共MR-PET成像区 域76内时，使在特定的径向方向上的RF干扰最小化可以是可期望的。这通过在径向方向上 径向穿过RF接收线圈153的较短的指向下的箭头151来指示。相反地，在其他方向上较高水 平的干扰可以是可容忍的，例如，指向上的方向，其箭头具有较长的长度。因此降低在一个 或多个径向方向上的干扰可以是可期望的。这可以以在其他方向上增大的干扰为代价。在 本发明的第八实施例中，干扰辐射模块91、92中的每个被如此配置为生成组合干扰信号，所 述组合干扰信号具有关于MR成像系统的纵轴的非均匀的、各向异性的或非旋转对称的轮 廓。干扰生成模块可以通过根据每个模块的空间位置利用参考图7的相位移位和或频率移 位单元78调节相位移位和或频率移位来被如此配置。这样的配置可以根据在出版物 "Phased Array Antennas"（第二版，Robert C.Hansen，ISBN:978-〇-47〇-52917_l)中公开 的相控天线阵列天线理论来实施，以便生成在特定方向上的一个或多个降低干扰的波瓣 (lobe)。在一种配置中，占据径向方向上在其中较高水平的干扰是可接受的旋转位置的模 块可以具有零，或小的相位移位和或频率移位，而占据径向方向上在其中较低水平的干扰 是可期望的旋转位置的模块可以具有较大的频率移位，或者邻近模块的相对相位可以为非 零，或者优选为反相的。在另一配置中，可以通过根据图12A和图12B的原理为模块或子模块 分配相对相位来生成非均匀的干扰信号轮廓。因此，在一些径向方向上，干扰可以通过对图 12B的棋盘格相位分布样式的使用得以降低，其中，最相邻的模块或子模块具有接近或等于 180度的相对相位移位，而在可容忍较高干扰的其他径向方向上，最相邻的的模块或子模块 可以接收更接近零度的相对相位移位。
[0072]在本发明的第九实施例中，一个或多个额外的RF生成单元用于生成干扰，所述干 扰使由模块中的一个或多个引起的干扰无效。参考图7,一个或多个额外的RF生成单元可以 被定位在组合式成像组件中，以便实现该目的。RF生成单元在一个范例中可以被定位为邻 近(M个)模块中的一个，例如，在示范性模块71与72之间，或者备选地可以是在(干扰在其中 被期望地降低的)特定位置中的一个或多个这样的单元。在另一范例中，模块中的一个或多 个自身可以被配置为RF生成单元，以便维持模块关于纵轴29的旋转对称。为了使干扰无效， 图7中的相位移位和或频率移位单元78可以被配置为生成额外的移位信号，所述额外的移 位信号被RF生成单元使用在本文中公开的原理接收并辐射。在一种配置中，公开了一种组 合式成像组件，所述组合式成像组件还包括被定位为邻近(M个)模块中的一个的至少一个 RF辐射生成单元，其中，相位移位单元和频率移位单元中的至少一个还被配置为生成用于 为至少一个RF辐射生成单元计时的移位时钟信号。此外，定时控制单元还被配置为向RF辐 射生成单元供应移位时钟信号，使得由RF辐射生成单元接收到的移位时钟信号的相位或频 率中的至少一个相对于由邻近的模块接收到的移位时钟信号被相互移位。通过使由RF辐射 生成单元接收到的时钟信号相对于由邻近的模块接收到的时钟信号相互移位，得自模块的 干扰得以降低，从而有利地降低了对MR成像系统的干扰。优选地，用于为至少一个RF辐射生 成单元计时的移位时钟信号与用于为邻近的模块计时的移位时钟信号是反相的。
[0073]图16图示了本发明的第十一实施例，在其中核成像系统为PET成像系统并且每个 模块为伽马光子探测模块。此外，由伽马光子探测模块71、72例示的每个伽马光子探测模块 还包括由时间戳单元171、172例示的时间戳单元，所述时间戳单元被配置为生成时间戳，所 述时间戳指示相对于由伽马光子探测模块接收到的移位时钟信号71a、72a的对由该伽马光 子探测模块接收到的伽马光子的探测时间。定时控制单元80还包括定时校正单元173,所述 定时校正单元173被配置为从每个伽马光子探测模块接收由时间戳thtdM例示的时间 戳。定时校正单元173还被配置为确定针对每个伽马光子探测模块的校正时间戳，所述校正 时间戳指示伽马光子的探测时间，所述确定基于由参考时钟单元77生成的参考时钟信号， 以及由该伽马光子探测模块接收到的以下项中的至少一个:i)至少一个移位时钟信号的相 位移位ii)至少一个移位时钟信号的频率移位。在优选的配置中，校正时间戳是根据参考时 钟与由每个伽马光子探测模块接收到的移位时钟信号71a、72a之间的时间差来确定的。在 一种配置中，校正时间戳是在软件中确定的。所述软件还可以被配置为例如借助于FPGA来 在相位移位和或频率移位单元72中设定的期望的相位移位和或频率移位。在另一配置中， 校正时间戳由电子电路来确定，其中，定时校正单元173接收来自参考时钟信号的信号和来 自移位时钟信号的信号，以便确定校正时间戳。
[0074] 现在公开根据本发明的用于降低干扰的各种方法。为了易于引用，将所述方法用 数字编号。
[0075] 在第一方法中，公开了一种用于降低对包括MR成像系统和核成像系统的组合式成 像组件中的MR成像系统的干扰的方法;其中：所述MR成像系统对在预定频率区间（BI)内的 信号作出响应;并且所述核成像系统具有多个(M个）；所述方法包括以下步骤:根据参考时 钟信号生成多个(M个)移位时钟信号，其中，所述(M个)移位时钟信号中的至少一个在频率 和相位中的至少一个上相对于所述参考时钟信号被移位;并且利用所述移位时钟信号为所 述(M个)模块计时。
[0076] 第二方法用于与第一方法组合使用，在第二方法中，所述参考时钟信号具有频率 谱并且所述多个(M个)移位时钟信号的时域总和具有组合频率谱，所述组合频率具有不存 在于参考时钟信号的频率谱中的至少一个额外的谱分量。
[0077]第三方法用于与第二方法组合使用，在第三方法中，至少一个额外的谱分量位于 所述预定频率区间(BI)之外。
[0078] 第四方法用于与第一方法组合使用，在第四方法中，所述(M个)移位时钟信号被相 互分离为360度/N的相位角。
[0079] 第五方法用于与第一方法组合使用，在第五方法中，i)相位移位单元被配置为生 成具有时变伪随机互相位关系的多个(M个)移位时钟信号，或者ii)频率移位单元被配置为 生成具有时变伪随机互频率关系的多个(M个)移位时钟信号。
[0080] 第六方法用于与第一方法组合使用，在第六方法中，所述MR成像系统还包括MR RF 接收线圈，所述MR RF接收线圈被配置为探测相对于所述MR成像系统的纵轴的圆极化RF辐 射;其中，所述多个(M个)移位时钟信号的时域总和具有圆极化相位，所述圆极化相位的方 向与由所述MR RF接收线圈探测到的圆极化RF辐射的方向相反。
[0081] 第七方法用于与第一方法组合使用，在第七方法中，相位移位单元和频率移位单 元中的至少一个还被配置为生成用于为被定位为邻近模块的RF辐射生成单元计时的移位 时钟信号；所述方法还包括利用所述移位时钟信号为所述RF辐射生成单元计时的方法步 骤;其中，用于为所述RF辐射生成单元计时的所述移位时钟信号的相位和频率中的至少一 个相对于由所述邻近的模块接收到的移位时钟信号被相互移位。
[0082] 在第八方法中，公开了一种用于计算由伽马光子探测模块对伽马光子的接收时间 的定时方法;所述方法除第一方法的方法步骤以外还包括以下方法步骤:确定相对于由所 述伽马光子探测模块接收到的移位时钟信号的由所述伽马光子探测模块对伽马光子的探 测时间;计算所述参考时钟信号与所述移位时钟信号之间的时间差（A t);并且基于相对于 至少一个移位时钟信号的对所述伽马光子的探测时间以及所述时间差（A t)来确定对所述 伽马光子的校正的探测时间。
[0083] 以上方法步骤中的一个或多个可以由被配置为运行指令的处理器来执行。所述处 理器可以被包括在所述组合式成像组件内，或者备选地可以为独立系统。所述指令可以例 如为被存储在计算机程序产品上的软件。
[0084] 根据本发明的另一方面，公开了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质具有 用于执行以上详述的方法步骤一至八的中的任一项的方法的指令。所述计算机程序产品可 以为计算机可读存储介质，例如，软盘、硬磁盘驱动器、USB驱动器、光盘、ROM或RAM，并且此 外，所述计算机可执行指令可以是可下载的。
[0085] 根据一种公开的装置，存在一种包括MR成像系统和核成像系统的组合式成像组件 (70);其中：所述MR成像系统对预定频率区间(BI)内的信号作出响应;并且所述核成像系统 具有多个(M个)模块(71、72);所述组合式成像组件还包括具有参考时钟单元(77)的定时控 制单元(80);以及相位移位单元和频率移位单元中的至少一个(78);其中，所述相位移位单 元和所述频率移位单元中的至少一个(78)被配置为从所述参考时钟单元(77)接收参考时 钟信号，并且被配置为生成用于为所述(M个)模块(71、72)计时的多个(M个)移位时钟信号 (79)，使得所述(M个)移位时钟信号中的至少一个在频率或相位中的至少一个上相对于所 述参考时钟信号被移位;并且其中，所述定时控制单元(80)被配置为向所述多个(M个)模块 (71、72)中的每个模块供应移位时钟信号。
[0086] 根据一种公开的方法，存在一种用于降低对包括MR成像系统和核成像系统的组合 式成像组件（70)中的MR成像系统的干扰的方法；其中：所述MR成像系统对预定频率区间 (BI)内的信号作出响应;并且所述核成像系统具有多个(M个）；所述方法包括以下步骤:根 据参考时钟信号生成多个(M个)移位时钟信号，其中，所述(M个)移位时钟信号中的至少一 个在频率和相位中的至少一个上相对于所述参考时钟信号被移位;并且利用所述移位时钟 信号为所述(M个)模块计时。
[0087]总之，已经描述了一种组合式成像组件，在所述组合式成像组件中，MR成像系统与 诸如PET成像系统或SPECT成像系统的核成像系统相组合。所述核成像系统具有多个(M个） 模块;并且所述组合式成像组件还包括具有参考时钟单元的定时控制单元；以及相位移位 单元和频率移位单元中的至少一个。所述相位移位单元和所述频率移位单元中的至少一个 被配置为从所述参考时钟单元接收参考时钟信号，并且被配置为生成用于为所述(M个)模 块计时的多个(M个)移位时钟信号，使得所述(M个)移位时钟信号中的至少一个在频率或相 位中的至少一个上相对于所述参考时钟信号被移位。这么做获得了在核成像系统与MR成像 系统的模块之间的降低的干扰。
[0088]尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描 述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例并且总 体上能够用于降低核成像系统与MR成像系统之间的干扰。
【主权项】
1. 一种包括MR成像系统和核成像系统的组合式成像组件(70);其中： 所述MR成像系统对预定频率区间(B1)内的信号作出响应;并且 所述核成像系统具有多个(M个)核探测器模块(71、72); 所述组合式成像组件还包括具有参考时钟单元(77)的定时控制单元(80);以及相位移 位单元和频率移位单元中的至少一个(78); 其中，所述相位移位单元和所述频率移位单元中的至少一个(78)被配置为从所述参考 时钟单元(77)接收参考时钟信号，并且被配置为生成用于为所述(M个)核探测器模块(71、 72)计时的多个(M个)移位时钟信号（79)，使得所述(M个)移位时钟信号中的至少一个在频 率或相位中的至少一个上相对于所述参考时钟信号被移位;并且 其中，所述定时控制单元(80)被配置为向所述多个(M个)核探测器模块(71、72)中的每 个模块供应移位时钟信号，使得被供应到所述(M个)核探测器模块的所述(M个)移位时钟信 号中的两个或更多个在频率或相位中的至少一个上被相互移位。2. 根据权利要求1所述的组合式成像组件（70)，其中，所述MR成像系统具有等中心 (28)，所述等中心具有穿过所述等中心(28)的纵轴(29)，并且所述多个(M个)核探测器模块 (91、92)关于所述MR成像系统的纵轴(29)径向分布，使得第k个模块位于关于所述MR成像系 统的纵轴(29)的旋转角（0 k)处，其中，k= 1至Μ;并且 其中，由所述第k个模块接收到的所述移位时钟信号相对于所述参考时钟信号的相位 关系（ΦιΟ通过等式<i>k=9k来确定。3. 根据权利要求1所述的组合式成像组件（70)，其中，所述MR成像系统具有等中心 (28)，所述等中心具有穿过所述等中心(28)的纵轴(29)，并且所述多个(M个)核探测器模块 (91、92)以等距旋转角关于所述MR成像系统的纵轴(29)径向分布;并且 其中，由所述第k个模块接收到的所述移位时钟信号相对于所述参考时钟信号的相位 关系（ΦιΟ根据等式<H = 360度/k来确定，其中，k=l至M。4. 根据权利要求1-3中的任一项所述的组合式成像组件(70)，其中，所述MR成像系统还 包括MR RF接收线圈，所述MR RF接收线圈被配置为探测相对于所述MR成像系统的纵轴(29) 的圆极化RF辐射； 其中，所述多个(M个)移位时钟信号的时域总和具有圆极化相位，所述圆极化相位的方 向与由所述MR RF接收线圈探测到的圆极化RF辐射的相位方向相反。5. 根据权利要求2或3所述的组合式成像组件(70)，其中，所述MR成像系统还包括MR RF 接收线圈，所述MR RF接收线圈被配置为探测相对于所述MR成像系统的纵轴(29)的圆极化 RF福射； 其中，由所述第k个模块接收到的所述移位时钟信号具有相对于所述参考时钟信号的 相位延迟（Φι〇,所述相位延迟（Φι〇在与由所述MR RF接收线圈探测到的圆极化的相位方向 相反的圆周方向上增大。6. 根据权利要求1所述的组合式成像组件（70)，其中，所述MR成像系统具有等中心 (28)，所述等中心具有穿过所述等中心(28)的纵轴(29)，并且所述多个(M个)核探测器模块 (71、72)关于所述MR成像系统的纵轴(29)径向分布； 其中，由所述相位移位单元生成的所述多个(M个)移位时钟信号包括与所述参考时钟 信号具有第一相位关系（Φι)的多个时钟信号以及与所述参考时钟信号具有第二相位关系 (φ2)的多个时钟信号，并且所述第一相位关系不同于所述第二相位关系;并且 其中，每个核探测器模块被配置为接收所述第一相位关系（Φ i)的时钟信号或所述第二 相位关系（φ2)的时钟信号，使得邻近的核探测器模块每个接收不同相位关系的时钟信号。7. 根据权利要求1所述的组合式成像组件（70)，其中，所述多个(Μ个）核探测器模块 (71、72)中的每个模块(120)包括(Ν个)相邻的子模块(12U122)的阵列;并且 其中，所述相位移位单元还被配置为生成用于为所述(ΝΧΜ个)子模块（121、122)中的 每个计时的额外的移位时钟信号； 其中，由所述相位移位单元生成的所述(ΝΧΜ个)移位时钟信号包括与所述参考时钟信 号具有第一相位关系（Φι)的多个时钟信号以及与所述参考时钟信号具有第二相位关系 (Φ2)的多个时钟信号，并且其中，所述第一相位关系不同于所述第二相位关系;并且 其中，所述定时控制单元(80)还被配置为向所述多个(Ν X Μ个)子模块（121、122)中的 每个子模块供应移位时钟信号，使得每个子模块接收所述第一相位关系（Φ:)的时钟信号 或所述第二相位关系（Φ2)的时钟信号，并且使得最相邻的子模块每个接收不同相位关系 的时钟信号。8. 根据权利要求6或7所述的组合式成像组件(70)，其中，所述第一相位关系（ΦΟ与所 述第二相位关系（Φ 2)是反相的。9. 根据权利要求1所述的组合式成像组件(70)，其中，i)所述相位移位单元被配置为生 成具有时变伪随机互相位关系的多个(M个)移位时钟信号，或者ii)所述频率移位单元被配 置为生成具有时变伪随机互频率关系的多个(M个)移位时钟信号。10. 根据权利要求1至8中的任一项所述的组合式成像组件(70)，其中，所述MR成像系统 具有等中心(28)，所述等中心具有穿过所述等中心(28)的纵轴(29);并且 i)所述相位移位单元或者ii)所述频率移位单元被配置为生成组合干扰信号，所述组 合干扰信号具有在垂直于所述MR成像系统的纵轴(29)的平面中的幅值轮廓（152);其中，所 述幅值轮廓（152)随着绕所述MR成像系统的纵轴(29)的旋转角以各向异性的方式或非旋转 对称的方式变化。11. 根据权利要求1-10中的任一项所述的组合式成像组件(70)，还包括至少一个RF辐 射生成单元，所述至少一个RF福射生成单元被定位为邻近所述(M个)核探测器模块中的一 个； 其中，所述相位移位单元和所述频率移位单元中的至少一个还被配置为生成用于为所 述至少一个RF福射生成单元计时的移位时钟信号； 其中，所述定时控制单元(80)还被配置为向所述RF辐射生成单元供应移位时钟信号， 使得由所述RF辐射生成单元接收到的所述移位时钟信号的相位或频率中的至少一个相对 于由所述邻近的核探测器模块接收到的所述移位时钟信号被相互移位。12. 根据权利要求11所述的组合式成像组件(70)，其中，用于为所述至少一个RF辐射生 成单元计时的所述移位时钟信号与用于为所述邻近的核探测器模块计时的移位时钟信号 是反相的。13. 根据权利要求1至12中的任一项所述的组合式成像组件(70)，其中，所述参考时钟 信号具有频率谱，并且所述多个(M个)移位时钟信号的时域总和具有组合频率谱，所述组合 频谱具有不存在于所述参考时钟信号的频率谱中的至少一个额外的谱分量。14. 根据权利要求13所述的组合式成像组件(70)，其中，所述至少一个额外的谱分量位 于所述预定频率区间(B1)之外。15. 根据权利要求1-14中的任一项所述的组合式成像组件(70)，其中，所述核成像系统 为PET成像系统，并且每个核探测器模块(71、72)为伽马光子探测模块； 其中，每个伽马光子探测模块还包括时间戳单元（171、172)，所述时间戳单元被配置为 生成时间戳(tr"tM=16)，所述时间戳(tr"tM=1)指示相对于由所述伽马光子探测模块(71、 72)接收到的移位时钟信号（71a、72a)的对由所述伽马光子探测模块接收到的伽马光子的 探测时间； 其中，所述定时控制单元(80)还包括定时校正单元（173)，所述定时校正单元被配置为 接收所述时间戳(tdM=16)，并且被配置为确定针对每个伽马光子探测模块(71、72)的校 正时间戳，所述校正时间戳指示对伽马光子的探测时间，所述确定基于所述参考时钟信号 以及由所述伽马光子探测模块接收到的以下项中的至少一个:i)至少一个移位时钟信号的 相位移位和ii)至少一个移位时钟信号的频率移位。16. -种用于降低对组合式成像组件(70)中的MR成像系统的干扰的方法，所述组合式 成像组件包括所述MR成像系统和核成像系统;其中： 所述MR成像系统对预定频率区间(B1)内的信号作出响应;并且 所述核成像系统具有多个(M个)核探测器模块(71、72); 所述方法包括以下步骤： 根据参考时钟信号生成多个(M个)移位时钟信号，其中，所述(M个)移位时钟信号中的 至少一个在频率和相位中的至少一个上相对于所述参考时钟信号被移位;并且 利用所述移位时钟信号为所述(M个)核探测器模块计时，使得被供应到所述(M个)核探 测器模块的所述(M个)移位时钟信号中的两个或更多个在频率或相位中的至少一个上被相 互移位。17. 根据权利要求16所述的方法，其中，所述参考时钟信号具有频率谱，并且所述多个 (M个)移位时钟信号的时域总和具有组合频率谱，所述组合频率谱具有不存在于所述参考 时钟信号的频率谱中的至少一个额外的谱分量。18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述至少一个额外的谱分量位于所述预定频率 区间(B1)之外。19. 一种具有指令的计算机程序产品，所述指令当在处理器上被运行时令所述处理器 执行根据权利要求16-18中的任一项所述的方法。
【文档编号】G01R33/48GK105849576SQ201480040946
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年7月9日
【发明人】B·魏斯勒, P·K·格布哈特, J·A·C·魏纳, V·舒尔茨
【申请人】皇家飞利浦有限公司