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1 *DE B * (19) Bundesrepublik Deutschland Deutsches Patent- und Markenamt (10) DE B (12) Patentschrift (21) Aktenzeichen: (22) Anmeldetag: (43) Offenlegungstag: (45) Veröffentlichungstag der Patenterteilung: (51) Int Cl. 8 : G01R 33/34 ( ) A61B 19/00 ( ) A61B 5/055 ( ) A61B 6/03 ( ) Innerhalb von drei Monaten nach Veröffentlichung der Patenterteilung kann nach 59 Patentgesetz gegen das Patent Einspruch erhoben werden. Der Einspruch ist schriftlich zu erklären und zu begründen. Innerhalb der Einspruchsfrist ist eine Einspruchsgebühr in Höhe von 200 Euro zu entrichten( 6 Patentkostengesetz in Verbindung mit der Anlage zu 2 Abs. 1 Patentkostengesetz). (73) Patentinhaber: Siemens AG, München, DE (72) Erfinder: Nistler, Jürgen, Erlangen, DE; Renz, Wolfgang, Dr., Erlangen, DE; Stocker, Stefan, Großenseebach, DE (56) Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften: DE B3 (54) Bezeichnung: Antenneneinheit für ein PET-MR-Gerät und Vorrichtung bestehend aus der Kombination eines Magnetresonanztomographen und einem Positronenemissionstomographen (57) Zusammenfassung: Eine Antenneneinheit für ein PET-MR-Gerät weist ein Tragrohr auf, in dem wenigstens eine Antenne für MR-Signale angeordnet ist, wobei das Tragrohr wenigstens einen durchlässigen Abschnitt und einen undurchlässigen Abschnitt aufweist, von denen der durchlässige Abschnitt für PET-Quanten eine höhere Durchlässigkeit aufweist als der undurchlässige Abschnitt, weiter aufweisend eine Schirmung für Hochfrequenzsignale, die außerhalb des Tragrohrs angeordnet ist und dieses umschließt. Zwischen dem Tragrohr und der Schirmung ist eine Zwischenlage angeordnet, die im Bereich des durchlässigen Abschnitts des Tragrohrs wenigstens teilweise aus einem für PET-Quanten zum durchlässigen Abschnitt vergleichbar durchlässigen Material besteht. 1/7

2 Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenneneinheit für ein PET-MR-Gerät aufweisend ein Tragrohr, in dem wenigstens eine Antenne für MR-Signale angeordnet ist, wobei das Tragrohr wenigstens einen durchlässigen und einen undurchlässigen Abschnitt aufweist, von denen der durchlässige Abschnitt für PET-Quanten eine höhere Durchlässigkeit aufweist als der undurchlässige Abschnitt, weiter aufweisend eine Schirmung für Hochfrequenzsignale, die außerhalb des Tragrohrs angeordnet ist und dieses umschließt. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung bestehend aus der Kombination eines Magnetresonanztomographen (MR) und einem Positronenemissionstomograhen (PET) [0002] Aus der DE B3 ist ein kombiniertes PET-MR-Gerät bekannt, das einen verkleinerten PET-Detektor enthält, der beispielsweise aus einem PET-Detektor mit polygonaler Anordnung der Detektorelemente oder einem PET-Detektorring besteht. Der PET-Detektor ist in axialer Richtung verkleinert. Die Verkleinerung des PET-Detektors ist möglich, weil die MR-Messung üblicherweise länger dauert als die PET-Messung, so dass ein verkleinerter PET-Detektor für die zeitlich sequentielle Aufnahme mehrerer PET-Schnittbilder durch mechanisches Verschieben des PET-Detektors verwendet werden kann. Da die MR-Messung wesentlich länger dauert, führt diese mechanische Verschiebung zu keiner Verlängerung der Messzeit. [0003] Für PET-MR-Kombigeräte ist es erforderlich, die für die Aufnahme der MR- und PET-Daten erforderlichen Einheiten innerhalb des MR-Magnets und der MR-Gradientenspule anzuordnen. Dabei ist es erforderlich, das HF-Sende-Empfangssystem für MR-Signale und den PET-Detektor möglichst integriert und klein auszuführen, damit die Öffnung des PET-MR-Geräts möglichst groß gewählt werden kann und möglichst viel Platz für zu untersuchende Patienten bereitgestellt ist. Das HF-Sende-Empfangs-System ist nahe des Patienten, um die Patientenöffnung herum angeordnet, damit sowohl HF-Strahlung in den Patienten zur Anregung der Magnetresonanz einstrahlbar ist, als auch resultierende Magnet-Resonanz-Signale durch das Empfangssystem detektierbar sind. Im Bereich des weiter außen liegenden PET-Detektors ist es erforderlich, das HF-Sende-Empfangssystem für PET-Strahlung möglichst durchlässig zu gestalten. PET-Strahlung wird nach ihrer Entstehung im Körper des Patienten auf ihrem Weg zum PET-Detektor beim Durchgehen von festen Stoffen und dem Gewebe des Patienten absorbiert oder gestreut. Diese Prozesse führen zu einer Abschwächung der PET-Strahlung, was die Leistungsfähigkeit des Systems negativ beeinträchtigt. [0004] Es ist notwendig, um das HF-Sende-Empfangssystem einen umlaufenden Hochfrequenzschirm vorzusehen, damit möglichst wenig Strahlung aus dem Sende-Empfangssystem abstrahlt. Der Hochfrequenzschirm besteht beispielsweise aus einseitig oder beidseitig kupferkaschierten Leiterplatten, wobei die Kupferlagen Dicken im Bereich von 9 bis 18 μm aufweisen und mit Schlitzungen versehen sind, um Gradientenwirbelströme zu unterdrücken. Der Hochfrequenzschirm muss dabei auf einer stabilen tragfähigen Struktur befestigt sein, damit eine definierte relative Position zur HF-Antenne einhaltbar ist und Lärmbildung vermieden wird. Die Struktur besteht bei bekannten Lösungen im Allgemeinen aus massivem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder vergleichbaren Material. Diese Materialien sind jedoch aufgrund der zu starken Dämpfung der PET-Strahlung nicht optimal. [0005] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antenneneinheit für ein PET-MR-Gerät anzugeben, das eine ausreichend geringe Dämpfung für PET-Strahlung aufweist. [0006] Diese Aufgabe wird durch einen Antenneneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Antenneneinheit umfasst ein Tragrohr, in dem eine Antenne für MR-Signale angeordnet ist. Das Tragrohr weist einen für PET-Quanten durchlässigen Abschnitt auf, durch den PET-Quanten aus dem Patienten relativ ungehindert zum darüber liegenden PET-Detektor außerhalb der Antenneneinheit gelangen können. Ferner weist die Antenneneinheit eine Schirmung für Hochfrequenzsignale auf, die außerhalb des Tragrohrs angeordnet ist und dieses umschließt. Zwischen dem Tragrohr und der Schirmung ist eine Zwischenlage angeordnet, die im Bereich des durchlässigen Abschnitts des Tragrohrs wenigstens teilweise aus einem für PET-Quanten zum durchlässigen Abschnitt vergleichbar durchlässigem Material besteht. Durch die Einführung der Zwischenlage ist es möglich, dem Hochfrequenzschirm eine ausreichend stabile Struktur zur Stabilisierung bereitzustellen, was auf dem Tragrohr aufgrund des durchlässigen Abschnitts nicht möglich ist. [0007] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Zwischenlage mehrschichtig aufgebaut und das durchlässige Material zwischen zwei tragfähigen Schichten angeordnet. Von den zwei tragfähigen Schichten steht eine Schicht in Kontakt mit dem Tragrohr und die andere in Kontakt zur Schirmung. Die tragfähigen Schichten sorgen für eine erhöhte Stabilität der Zwischenlage für den HF-Schirm. [0008] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Zwischenlage wenigstens einen das Tragrohr radial umlaufenden Versteifungsring. Dieser Versteifungsring ist bevorzugt außerhalb des durchlässigen Bereichs des Tragrohrs und des durchlässigen Materials angeordnet und stabilisiert 2/7

3 die Struktur zusätzlich. [0009] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Zwischenlage und das Tragrohr in Längsrichtung jeweils eine zueinander konisch verlaufende Kontaktfläche auf. Demgemäß ist die Innenseite der Zwischenlage bezüglich ihres Innenradius in Längsrichtung beispielsweise kleiner werdend ausgeführt während der Außenradius des Tragrohrs dem angepasst in Längsrichtung ebenfalls kleiner werdend ausgeführt ist. Die Kontaktfläche zwischen Tragrohr und Zwischenlage ist folglich in Längsrichtung der Antenneneinheit konisch verlaufend. Dadurch ist es möglich, dass Tragrohr aus der Zwischenlage zu entfernen, um beispielsweise Wartungsarbeiten an beiden Einheiten getrennt durchführen zu können. Die konisch zulaufende Kontaktfläche ermöglicht eine einfache Entnahme und Wiedereinführung des Tragrohrs in die Zwischenlage. Der Hochfrequenzschirm kann während dieser Wartungsarbeiten auf der Außenseite der Zwischenlage, die zylindrisch ist, verbleiben. [0010] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen: [0011] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines PET-MR-Kombigeräts und [0012] Fig. 2 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Antenneneinheit. [0013] Die Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen sich bevorzugt auf einem kombinierten PET-MR-Gerät verwenden. Ein kombiniertes Gerät hat den Vorteil, dass sowohl MR- als auch PET-Daten isozentrisch gewonnen werden können. Dies ermöglicht, das Untersuchungsvolumen innerhalb der interessierenden Region mit den Daten der ersten Modalität (PET) genau zu definieren und diese Informationen in der weiteren Modalität (z. B. Magnetresonanz) zu nutzen. Eine Übertragung der Volumeninformation der interessierenden Region von einem externen PET- auf ein MR-Gerät ist zwar möglich, jedoch ist ein erhöhter Aufwand für die Registrierung der Daten gegeben. Im Allgemeinen lassen sich an der auf dem PET-Datensatz ausgewählten interessierenden Region sämtliche mit Magnetresonanz oder sonstigen bildgebenden Verfahren bestimmbaren Daten ermitteln. Beispielsweise können statt der Spektroskopiedaten auch fmr-daten, Diffusions-Karten, T1 oder T2 gewichtete Bilder oder quantitative Parameter-Karten mittels Magnetresonanzuntersuchungen in der interessierenden Region gewonnen werden. Ebenfalls können Methoden der Computertomographie (z. B. Perfusionsmessung, Mehrfachenergiebildgebung) oder Röntgen eingesetzt werden. Vorteilhaft an dem beschriebenen Verfahren ist jeweils, dass sich die interessierende Region mittels des PET-Datensatzes sehr gezielt auf eine spezifisch vorliegende Pathologie des Patienten einengen lässt. [0014] Ergänzend ist jedoch auch möglich, durch Verwendung mehrerer so genannter Tracer verschiedene biologische Eigenschaften im PET-Datensatz darzustellen und so die interessierende Region und das dadurch festgelegte Volumen noch weiter zu optimieren oder mehrere verschiedene Untersuchungsvolumina auf einmal auszuwählen, die dann in nachfolgenden Untersuchungen analysiert werden. [0015] Die Fig. 1 zeigt eine bekannte Vorrichtung 101 zur überlagerten MR- und PET-Bilddarstellung. Die Vorrichtung 101 besteht aus einer bekannten MR-Röhre 102. [0016] Die MR-Röhre 102 definiert eine Längsrichtung z, die sich orthogonal zur Zeichnungsebene der Fig. 1 erstreckt. [0017] Wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist, sind koaxial innerhalb der MR-Röhre 102 mehrere, um die Längsrichtung z paarweise gegenüberliegend angeordnete PET-Detektionseinheiten 103 angeordnet. Die PET-Detektionseinheiten 103 bestehen vorzugsweise aus einem APD-Fotodiodenarray 105 mit einem vorgeschalteten Array aus LSO-Kristallen 104 und einer elektrischen Verstärkerschaltung (AMP) 106. Die Erfindung ist aber nicht auf die PET-Detektionseinheiten 103 mit dem APD-Fotodiodenarray 105 und dem vorgeschalteten Array aus LSO-Kristallen 104 beschränkt, sondern zur Detektion können gleichsam auch anders geartete Fotodioden, Kristalle und Vorrichtungen verwendet werden. [0018] Die Bildverarbeitung zur überlagerten MRund PET-Bilddarstellung erfolgt durch einen Rechner 107. [0019] Entlang ihrer Längsrichtung z definiert die MR-Röhre 102 ein zylindrisches, erstes Gesichtsfeld. Die Vielzahl der PET-Detektionseinheiten 103 definiert entlang der Längsrichtung z ein zylindrisches, zweites Gesichtsfeld. Erfindungsgemäß stimmt das zweite Gesichtsfeld der PET-Detektionseinheiten 103 im wesentlichem mit dem ersten Gesichtsfeld der MR-Röhre 102 überein. Realisiert wird dies durch eine entsprechende Anpassung der Anordnungsdichte der PET-Detektionseinheiten 103 entlang der Längsrichtung z. [0020] In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittbildansicht dargestellt. Im Außenbereich ist eine PET-Detektoreinheit 1 angeordnet, die beispielsweise aus LSO-Kristallen aufgebaut ist. Die PET-Detektoreinheit 1 ist von einer PET-Gantry 3, die gleichzeitig eine Gradientenspule 3/7

4 umfasst, gehaltert. Sowohl die PET-Detektoreinheit 1 als auch die PET-Gantry 3 sind senkrecht zur Zeichenebene radial umlaufend ausgeführt und umschließen eine Patientenöffnung 5. Innerhalb der Patientenöffnung 5 ist ein HF-Sende-Empfangssystem 7 angeordnet. Dieses besteht aus einem Tragrohr 9, das beispielsweise aus GFK oder einer anderen Vergussmasse besteht. Alternativ kann es als Wickelrohr mit Schaumeinsatz ausgeführt sein. Auf der Innenseite des Tragrohrs 9 befindet sich nach Einbau in das PET-MR-Gerät eine hier nicht dargestellte Verkleidung. [0021] Das Tragrohr ist mehrstückig ausgeführt und umfasst in seiner Mitte einen Abschnitt 11, der für PET-Strahlung aus durchlässigem Material besteht (z. B. Rohacell ). Der durchlässige Abschnitt 11 und ein benachbarter Abschnitt 13 des Tragrohrs 9 sind dünnwandiger ausgeführt als außen liegende Abschnitte des Tragrohrs 9. Dadurch ist auf der Außenseite des Tragrohrs zu wenig mechanische Stabilität zur Aufbringung eines Hochfrequenzschirms gegeben. [0022] Der Radius des Tragrohrs 9 steigt von einem geringeren Radius an einer Seite des Tragrohrs 15 im Verlauf zu einer anderen Seite 17 des Tragrohrs linear an, ist also konisch. Innerhalb des Tragrohrs verlaufen HF-Kabel 19, im Bereich der Abschnitte 13 befinden sich zur HF-Antenne gehörende Kondensatoren 21. Außerhalb des Tragrohrs 9 ist eine Zwischenlage 23 angeordnet, die aus zwei tragfähigen Schichten 25 und 27 besteht. Diese tragfähigen Schichten 25 und 27 bestehen beispielsweise aus GFK der Stärke 2 mm. Die tragfähige Schicht 25 ist radial von ihrem Verlauf in Längsrichtung dem Verlauf des Tragrohrs 9 angepasst. Sie ist folglich ebenso konisch wie das Tragrohr 9. Im Bereich des durchlässigen Materials 11 des Tragrohrs 9 befindet sich auf gleicher Höhe innerhalb der Zwischenlage 23 zwischen den tragfähigen Schichten 25 und 27 ein Schaumstoffmaterial 29, das ebenfalls eine erhöhte Durchlässigkeit für PET-Quanten aufweist. Innerhalb dieser Schicht können ebenfalls Kondensatoren 21 angeordnet sein. [0023] Außerhalb des für PET durchlässigen Bereichs sind zwischen den tragfähigen Schichten 25 und 27 zwei Versteifungsringe 31 angeordnet, die die beiden tragfähigen Schichten 25 und 27 gegeneinander stabilisieren und ebenfalls radial um das Tragrohr 9 herumlaufen. Die Zwischenlage 23 ist von einem Hochfrequenzschirm 33 umgeben, der die gesamte Antenneneinheit abschirmt. [0024] Durch die konische Ausführung der Grenzfläche zwischen dem Tragrohr 9 und der Zwischenlage 23 ist es auf einfache Weise möglich, das Tragrohr 9 aus der Zwischenlage 23 zu entfernen. Wartungsarbeiten an Kondensatoren 21 und den HF-Kabeln 19 sind somit ohne weiteres möglich. Durch die Versteifungsringe 31 und die tragfähigen Schichten 25 und 27 ist die Zwischenlage stabil genug, um auch ohne das Tragrohr 9 tragfähig für den Hochfrequenzschirm zu sein. Durch die konische Form der Anbindung zwischen der Zwischenlage 23 und dem Tragrohr 9 ist eine starre Anbindung gewährleistet, ebenso wie eine reproduzierbare Positionierung des Hochfrequenzschirms 33. Weiterhin ist vorteilhaft, dass sich mechanische Verformungen des Tragrohrs 9 (beispielsweise durch Einführung einer Patientenliege in die Patientenöffnung 5) durch die Kopplung des Hochfrequenzschirms 33 und des Tragrohrs 9 kaum auf die Eigenschaften des gesamten Sendeund Empfangssystems auswirken. Dies bringt ebenfalls bei nicht PET-kompatiblen Anordnungen Vorteile. [0025] Befindet sich ein Patient, dem ein PET-Aktives Radionuklid injiziert wurde innerhalb der Patientenöffnung 5, so werden bei der Emission von PET-Quanten diese auf dem Weg vom Patienten zum PET-Detektor 1 durch den durchlässigen Abschnitt 11 des Tragrohrs 9 und das durchlässige Schaumstoffmaterial 29 der Zwischenlage ohne nennenswerte Abschwächung zum Detektor gelangen. Bei einer eventuell stattfindenden Abschwächungskorrektur sind diese Verluste nicht zu berücksichtigen. Sie fallen im Vergleich zu den vom Patientengewebe herrührenden Abschwächungen gering aus. Patentansprüche 1. Antenneneinheit für ein PET-MR-Gerät, aufweisend ein Tragrohr (9), in dem wenigstens eine Antenne für MR-Signale angeordnet ist, wobei das Tragrohr (9) wenigstens einen durchlässigen Abschnitt (11) und einen undurchlässigen Abschnitt (13) aufweist, von denen der durchlässige Abschnitt (11) für PET-Quanten eine höhere Durchlässigkeit aufweist als der undurchlässige Abschnitt (13), weiter aufweisend eine Schirmung für Hochfrequenzsignale, die außerhalb des Tragrohrs (9) angeordnet ist und dieses umschließt, wobei zwischen dem Tragrohr (9) und der Schirmung eine Zwischenlage (23) angeordnet ist, die im Bereich des durchlässigen Abschnitts (11) des Tragrohrs (9) wenigstens teilweise aus einem für PET-Quanten zum durchlässigen Abschnitt vergleichbar durchlässigen Material besteht. 2. Antenneneinheit nach Anspruch 1, bei der die Zwischenlage (23) mehrschichtig aufgebaut ist und das durchlässige Material zwischen zwei tragfähigen Schichten (25, 27) angeordnet ist, wobei die eine Schicht (25) in Kontakt mit dem Tragrohr (9) steht und die andere Schicht (27) in Kontakt zur Schirmung steht. 3. Antenneneinheit nach Anspruch 2, bei der zwi- 4/7

5 schen den Schichten wenigstens ein das Tragrohr (9) radial umlaufender Versteifungsring (31) angeordnet ist. 4. Antenneneinheit nach Anspruch 3, bei der der Versteifungsring (31) außerhalb des Bereichs des durchlässigen Materials angeordnet ist. 5. Antenneneinheit nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Zwischenlage (23) derart ausgebildet ist, dass das Tragrohr (9) aus ihr entnehmbar ist. 6. Antenneneinheit nach Anspruch 1, bei der die Zwischenlage (23) und das Tragrohr (9) in Längsrichtung eine konisch verlaufende Kontaktfläche aufweisen. 7. Vorrichtung (101) bestehend aus der Kombination eines Magnetresonanzzotomographen (MR) und einem Positronenemissionstomographen (PET), bei der das MR-HF-Sende-Empfangssystem und die PET-Detektoreinheit (102) innerhalb des Magneten und der Gradientenspule des MR-Tomographen angeordnet sind, wobei das MR-HF-Sende-Empfangssystem eine Antenneneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst. Es folgen 2 Blatt Zeichnungen DE B /7

6 Anhängende Zeichnungen 6/7

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