DE10119455B4 - Verfahren zum Auswerten von Daten, die mittels der Magnetresonanztechnik erzeugt werden und spektroskopische Information beinhalten - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Auswerten von Daten, die mittels der Magnetresonanztechnik erzeugt werden und spektroskopische Information beinhalten, umfassend folgende Schritte:
– Detektieren wenigstens zweier Resonanzlinien eines Spektrums der Daten,
– Vergleichen der detektierten Resonanzlinien mit der relativen Lage, die die detektierten Resonanzlinien innerhalb des Spektrums zueinander aufweisen, mit Resonanzlinien bekannter Substanzen, wobei zum Vergleichen die detektierten Resonanzlinien mit der relativen Lage längs einer Frequenzachse des Spektrums gegen die Resonanzlinien bekannter Substanzen verschoben werden, und
– Zuordnen von bekannten Substanzen zu den detektierten Resonanzlinien bei einer Übereinstimmung des Vergleichens, wobei das Zuordnen gemäß einem Zustand des Verschiebens erfolgt, der hinsichtlich Überlappung und Anzahl von Resonanzlinien zwischen den detektierten Resonanzlinien und den Resonanzlinien bekannter Substanzen ein Maximum erzielt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswerten von Daten, die mittels der Magnetresonanztechnik erzeugt werden und spektroskopische Information beinhalten.
  • Die Magnetresonanzspektroskopie wird seit mehr als vier Jahrzehnten in der physikalischen, chemischen und biochemischen Grundlagenforschung z. B. als Analysetechnik oder zur Strukturaufklärung komplexer Moleküle eingesetzt. Dabei beruht die Magnetresonanzspektroskopie wie die Magnetresonanztomographie auf dem Prinzip der magnetischen Kernspinresonanz. Die primäre Zielsetzung der Spektroskopie ist jedoch nicht die Bildgebung, sondern eine Analyse eines Stoffes. Dabei sind Resonanzfrequenzen von Isotopen, die ein magnetisches Moment besitzen, beispielsweise 1H, 13C oder 31P, von einer chemischen Struktur von Molekülen abhängig, in denen vorgenannte Isotope gebunden sind. Eine Bestimmung der Resonanzfrequenzen erlaubt es deshalb, zwischen verschiedenen Stoffen zu differenzieren. Die Signalintensität bei den verschiedenen Resonanzfrequenzen gibt Aufschluss über eine Konzentration der entsprechenden Moleküle.
  • Wird ein Molekül in ein Grundmagnetfeld eines Magnetresonanzgeräts gebracht, wie dies bei der Spektroskopie geschieht, schirmen Elektronen des Moleküls das Grundmagnetfeld für Atomkerne des Moleküls ab. Durch diesen Effekt ändert sich das lokale Magnetfeld am Ort eines Atomkerns um wenige Millionstel des äußeren Grundmagnetfeldes. Die damit verbundene Variation der Resonanzfrequenz dieses Atomkerns wird als chemische Verschiebung bezeichnet. Moleküle können somit anhand ihrer chemischen Verschiebung identifiziert werden. Da Frequenzdifferenzen messtechnisch einfacher und genauer erfassbar sind als absolute Frequenzen, gibt man die chemische Ver schiebung relativ zu einem Referenzsignal, beispielsweise der Betriebsfrequenz des Magnetresonanzgeräts, in ppm an. Des Weiteren gibt es in der NMR-Spektroskopie keinen absoluten Maßstab, da Resonanzfrequenz und magnetische Flussdichte miteinander verknüpft sind. Daher verwendet man einen relativen Maßstab und misst die Frequenzdifferenz zwischen den Resonanzsignalen der zu untersuchenden Substanz und dem einer Referenzsubstanz, siehe auch das Fachbuch „Ein- und zweidimensionale NMR-Spektroskopie” von Horst Friebolin, VCH-Verlagsgesellschaft Weinheim, 2. Auflage, 1992, Seite 22.
  • Eine Resonanzlinie eines Atomkerns kann in mehrere Linien aufgespaltet sein, wenn sich weitere Atomkerne mit einem magnetischen Moment in der Umgebung des beobachteten Atomkerns befinden. Die Ursache liegt in der sogenannten Spin-Spin-Kopplung zwischen den Atomkernen. Die magnetische Flussdichte des Grundmagnetfeldes, die ein Atomkern erfährt, hängt also nicht nur von der Elektronenhülle um diesen Atomkern ab, sondern auch von der Orientierung der Magnetfelder der Nachbaratome.
  • Unter klinischer Magnetresonanzspektroskopie wird die Magnetresonanzspektroskopie unter Verwendung klinischer Magnetresonanzgeräte verstanden. Die Verfahren der lokalisierten Magnetresonanzspektroskopie unterscheiden sich von denen der Magnetresonanzbildgebung im Wesentlichen dadurch, dass bei der Spektroskopie zusätzlich zur tomographischen Ortsauflösung auch die chemische Verschiebung aufgelöst wird. Zur Zeit dominieren in der klinischen Anwendung zwei Lokalisationsverfahren der Magnetresonanzspektroskopie. Dies sind einerseits auf Echoverfahren beruhende Einzelvolumentechniken, bei denen ein Spektrum eines zuvor ausgewählten Zielvolumens aufgezeichnet wird. Andererseits sind dies spektroskopische Bildgebungsverfahren, sogenannte CSI-Verfahren (Chemical Shift Imaging), die simultan die Aufzeichnung von Spektren vieler räumlich zusammenhängender Zielvolumina ermöglichen.
  • Spektroskopische Untersuchungsverfahren finden sowohl in der klinischen Phosphor- als auch in der Protonenspektroskopie Anwendung. Ein dreidimensionales CSI-Verfahren umfasst dabei beispielsweise folgende Schritte: Nach einem nichtschichtselektiven 90°-HF-Puls wird für eine definierte Zeit eine Kombination magnetischer Phasenkodiergradienten der drei Raumrichtungen eingeschaltet und danach das Magnetresonanzsignal in Abwesenheit jeglicher Gradienten ausgelesen. Vorgenanntes wird so oft mit anderen Kombinationen von Phasenkodiergradienten wiederholt, bis die gewünschte Ortsauflösung erreicht ist. Eine vierdimensionale Fouriertransformation der Magnetresonanzsignale liefert die gewünschte räumliche Verteilung der Resonanzlinien. Ein zweidimensionales CSI-Verfahren entsteht aus dem vorausgehend beschriebenen Dreidimensionalen, indem der vorgenannte, nichtschichtselektive HF-Puls durch eine schichtselektive Anregung, bestehend aus schichtselektivem HF-Puls und entsprechendem magnetischen Gradienten, ersetzt wird und eine Phasenkodierrichtung entfällt.
  • Die üblicherweise angewandten Einzelvolumentechniken beruhen auf einem Erfassen eines stimulierten Echos oder eines sekundären Spinechos. In beiden Fällen erfolgt eine Ortsauflösung durch aufeinanderfolgende selektive Anregungen dreier orthogonaler Schichten. Ein Zielvolumen ist dabei durch ein Schnittvolumen vorgenannter drei Schichten definiert. Nur die Magnetisierung des Zielvolumens erfährt alle drei selektiven HF-Pulse und trägt somit zum stimulierten Echo bzw. sekundären Spinecho bei. Das Spektrum des Zielvolumens erhält man durch eindimensionale Fouriertransformation eines dem stimulierten Echo bzw. dem sekundären Spinecho entsprechenden Zeitsignals.
  • Bei der klinischen Protonenspektroskopie werden häufig die intensiven Wassersignale unterdrückt. Ein Verfahren zur sogenannten Wasserunterdrückung ist beispielsweise die CHESS-Technik, bei der die Kernseins der Wassermoleküle zunächst durch schmalbandige 90°-HF-Pulse selektiv angeregt werden und ihre Quermagnetisierung anschließend durch das Schalten von magnetischen Feldgradienten dephasiert wird. Für ein sich unmittelbar anschließendes Spektroskopieverfahren steht somit – im Idealfall – keine nachweisbare Magnetisierung der Wassermoleküle mehr zur Verfügung.
  • Für ein vorgebbares, zu untersuchendes Volumen wird beispielsweise mit einem der vorausgehend beschriebenen Verfahren ein Magnetresonanzsignal erzeugt, das im Zeitbereich aufgenommen und das durch eine Fouriertransformation in ein zugehöriges Spektrum überführt wird, wobei beispielsweise ein Realteil oder ein Betrag des Spektrums dargestellt wird. Dabei ist das Spektrum durch Resonanzlinien, die auch als Spitzen bezeichnet werden, charakterisiert. Diese Resonanzlinien oder Spitzen treten zumeist in Form spitzer, glockenförmiger Kurven in Erscheinung. Jeder der Resonanzlinien oder Spitzen ist dabei ein maximaler Amplitudenwert zuordenbar, der wiederum einen zugehörigen Frequenzwert der Resonanzlinie bestimmt, der für die Resonanzlinie und damit für eine ganz bestimmte, im Volumen enthaltene magnetresonanzsignalgebende Substanz charakteristisch ist. Des Weiteren gibt ein Integralwert für eine der Resonanzlinien oder Spitzen in einem Absorptionsspektrum darüber Aufschluss, welche Konzentration die zugehörige Substanz im untersuchten Volumen aufweist. Ferner ist jeder der Resonanzlinien oder Spitzen eine sogenannte Halbwertsbreite zuordenbar. Dabei ist die Halbwertsbreite einer Resonanzlinie diejenige Breite in Richtung der Frequenzachse, die die Resonanzlinie bei der Hälfte ihres maximalen Amplitudenwertes aufweist.
  • Ziel eines Auswertens eines Spektrums ist es schließlich, anhand der Resonanzlinien die im untersuchten Volumen enthaltenen Substanzen zu identifizieren und deren Konzentration innerhalb des Volumens zu bestimmen. Dabei sollen vorgenannte Informationen möglichst in einem vollautomatischen Auswerteverfahren gewonnen werden und einem Betrachter des Spektrums, beispielsweise einem diagnostizierenden Arzt, zur weiteren Interpretation zur Verfügung gestellt werden. Das Auswerten T insbesondere von klinischen in-vivo-Magnetresonanzspektren zielt dabei darauf ab, das Spektrum bzw. dessen Zeitsignal zunächst von diversen Artefakten, wie Frequenzverschiebungen, Phasenverschiebungen und Basislinienverzerrungen, zu befreien. Daran anschließend wird zum Identifizieren und Quantifizieren der im untersuchten Volumen enthaltenen Substanzen ein Einpassen von theoretischen Kurven an das Spektrum bzw. dessen zugehöriges Zeitsignal durchgeführt.
  • In dem eingangs schon zitierten Fachbuch von Horst Friebolin ist auch ein rechnergestütztes Verfahren zur Spektrenzuordnung in der 13C-NMR-Spektroskopie beschrieben. Basis dazu ist eine Datenbank, worin möglichst viele Referenzspektren mit allen Messdaten, wie Linienzahl, Linienlagen, Kopplungskonstanten, Multiplizitäten usw. gespeichert sind. Nach Eingabe der Lage aller 13C-NMR-Signale des gemessenen Spektrums sucht dieses Verfahren als erstes identische Spektren. Wird kein identisches Spektrum gefunden, werden ähnliche Spektren gesucht. Derartige Suchprogramme gibt es auch für 1H-NMR-Spektren. Der Aufbau der Spektrendateien ist jedoch schwieriger und aufwendiger als die für 13C-NMR-Spektren.
  • Die DE 198 49 231 C2 beschreibt ein Verfahren zum Verifizieren der Synthese organischer Moleküle mittels NMR-Spektren. Ein Teilschritt des dort beschriebenen Verfahrens beinhaltet die Zuordnung von Signalbereichen zu Substrukturen aufgrund von NMR-Spektren einer früheren Messreihe und/oder aufgrund theoretisch berechneter Spektraldaten.
  • Es stehen verschiedene Auswerteverfahren zur Verfügung, bei denen allerdings bestimmte typische spektrale Eigenschaften in Abhängigkeit von unterschiedlichen, zu untersuchenden Volumina, beispielsweise unterschiedlichen anatomischen Regionen, als gegeben vorausgesetzt werden und/oder Startparameter des Auswerteverfahrens vom Benutzer selbsttätig vorzugeben sind. In dem Artikel von K. Young et al. ”Automated Spectral Analysis II: Application of Wavelet Shrinkage for Characterization of Non-Parameterized Signals”, Magnetic Resonance in Medicine 40 (1998), Seiten 816–821, ist beispielsweise ein Auswerteverfahren beschrieben, bei dem ein parametrisches Modell für interessierende spektrale Komponenten mit einer nichtparametrischen Beschreibung von unbekannten spektralen Komponenten kombiniert wird. Dabei greift des Auswerteverfahrens bei einem zu untersuchenden Volumen eines Hirns auf in allgemeinen Spektren von Hirnen hervorstechende Resonanzlinien von Metaboliten in Verbindung mit angenommener relativer Konzentration vorgenannter Metaboliten zurück.
  • Werden vorgenannte Auswerteverfahren beispielsweise mit Spektren konfrontiert, die bezüglich den hervorstechende Resonanzlinien erzeugenden Substanzen atypisch sind, so führt das Auswerten zu völlig falschen Ergebnissen oder zum Abbrechen ohne ein Ergebnis. Dies tritt in der klinischen Magnetresonanzspektroskopie insbesondere bei Spektren von anatomischen Regionen auf, die pathologisches Gewebe beinhalten, weil die im pathologischen Gewebe enthaltenen Substanzen von Fall zu Fall sehr stark variieren.
  • In der EP 0 434 870 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Shim des Magnetfeldes bei der Magnetresonanzspektroskopie beschrieben. Dabei werden für jedes Voxel Spektroskopiedaten gewonnen. In den Spektroskopiedaten wird die Frequenz des Protonenpeaks detektiert. Aus der Lage des Protonenpeaks werden dann Ströme für Shimspulen abgeleitet. Der Protonenpeak wird mit einem „Peak-Picker” gefunden, der zunächst Resonanzlinien im Spektrum feststellt und dann diese Resonanzlinien auf eine korrekte Fett-Wasser-Trennung hin untersucht. Wenn dieser Test positiv ist, wird die Spitze bei der höheren Frequenz Wasser zugeordnet.
  • In der Veröffentlichung von Koradi/Billeter/Engeli/Güntert/Wüthrich: „Automated Peak Picking and Peak Integration in Macromolecular NMR Spectra Using AUTOPSY”, erschienen 1998 im Journal of Magnetic Resonance, Vol. 135, pp. 288–297, ist ein Verfahren beschrieben, mit dem eine Liste der spektralen Peaks mit der genauen Frequenzverschiebung und dem Intensitätsintegral erstellt werden kann.
  • Die Veröffentlichung von Provencher: „Estimation of Metabolite Concentrations from Localized in Vivo Proton NMR Spectra”, erschienen 1993 in Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 30, pp. 672–679, beschreibt ein Verfahren zur Analyse eines in-vivo Spektrums mit Hilfe einer Linearkombination von in-vitro Modellspektren. Unterschiede zwischen dem in-vivo Spektrum und den in-vitro Modell-Spektren in der Phase, der Basislinie und der Linienform werden mit einem Regularisierungsverfahren ausgeglichen.
  • In dem Fachbuch „On-line Rechner in der Chemie” von Dieter Ziessow, Walter de Gruyter, 1973 ist auf den Seiten 188 bis 191 und 300 bis 304 eine Basislinien- und Phasenkorrektur bei NMR-Spektren beschrieben. Zur Basislinienkorrektur berechnet man aus einem signalfreien Teil den Mittelwert der Basislinie und subtrahiert diesen von allen Messwerten. Geeignet dazu ist ein Endbereich des Messsignals, bei dem wegen des Messprinzips der Signalanteil gering und bei genügender Segmentgröße sein Mittelwert annähernd Null ist. Mittels der Phasenkorrektur sollen aus den gemessenen Spektren reine Absorptions- und Dispersionsspektren gebildet werden, die eine Auswertung erleichtern.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Auswerten von Daten, die mittels der Magnetresonanztechnik erzeugt werden und spektroskopische Information beinhalten, zu schaffen, das unter anderem unabhängig von unterschiedlichsten, zu untersuchenden Volumina ein zuverlässiges Ergebnis liefert.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Gemäß Anspruch 1 umfasst ein Verfahren zum Auswerten von Daten, die mittels der Magnetresonanztechnik erzeugt werden und spektroskopische Information beinhalten, folgende Schritte: Detektieren wenigstens zweier Resonanzlinien eines Spektrums der Daten, Vergleichen der detektierten Resonanzlinien mit der relativen Lage, die die detektierten Resonanzlinien innerhalb des Spektrums zueinander aufweisen, mit Resonanzlinien bekannter Substanzen, wobei zum Vergleichen die detektierten Resonanzlinien mit der relativen Lage längs einer Frequenzachse des Spektrums gegen die Resonanzlinien bekannter Substanzen verschoben werden, und Zuordnen von bekannten Substanzen zu den detektierten Resonanzlinien bei einer Übereinstimmung des Vergleichen, wobei das Zuordnen gemäß einem Zustand des Verschiebens erfolgt, der hinsichtlich Überlappung und Anzahl von Resonanzlinien zwischen den detektierten Resonanzlinien und den Resonanzlinien bekannter Substanzen ein Maximum erzielt.
  • Dadurch, dass das Verfahren auf jegliche Annahmen bezüglich in einem untersuchten Volumen enthaltenen Substanzen und deren Eigenschaften verzichtet, arbeitet das Verfahren insbesondere auch bei einem Fehlen normalerweise vorhandener Substanzen und/oder bei einem Auftreten üblicherweise nicht erwarteter Substanzen innerhalb des untersuchten Volumens fehlerfrei und bricht nicht ab. Dabei basiert das Verfahren darauf, dass die relative Lage wenigstens zweier im Spektrum detektierter Resonanzlinien zueinander, trotz der eingangs beschriebenen Artefakte, durch ein Vergleichen mit Resonanzlinien bekannter Substanzen ein sicheres Zuordnen von bekannten Substanzen zu den detektierten Resonanzlinien erlaubt. Davon ausgehend sind weitere Eigenschaften der bereits detektierten und zugeordneten Resonanzlinien ermittelbar und Startparameter für weitere Verfahren zum Detektieren, Zuordnen und Analysieren weiterer Resonanzlinien gewinnbar, so dass die einzelnen Auswerteschritte quasi allgemeingültig und vollautomatisch ablaufen können und zu verlässlichen Ergebnissen führen. Damit ist das Verfahren unter anderem in der klinischen Routine anwendbar. Die medizinische Interpretation wird vereinfacht und Fehlaussagen aufgrund falscher spektraler Auswertungen werden vermieden. Dazu gehört auch, dass bei einem nicht möglichen Detektieren wenigstens zweier Resonanzlinien und/oder einem nicht möglichen Zuordnen das Spektrum verworfen wird. Beim Auswerten von CSI-Daten können ferner Querinformationen aus benachbarten Voxeln in das Verfahren mit einfließen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung.
  • Die Figur zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Auswerten von Daten, die mittels der Magnetresonanztechnik erzeugt werden und spektroskopische Information beinhalten. Dabei wird in einem ersten Schritt S1 des Ablaufdiagramms zum Detektieren wenigstens zweier Resonanzlinien eines zu analysierenden, nicht irgendwie vorverarbeiteten Spektrum wie folgt vorgegangen: Eine Fensterfunktion, die beispielsweise rechteckförmig ist, wird längs einer Frequenzachse des Spektrums schrittweise über das Spektrum geschoben. Dabei werden je Verschiebeschritt für die jeweils in den Fensterbereich fallenden Amplitudenwerte des Spektrums Mittelwerte gebildet. Amplitudenwerte des Spektrums, die vorgenannte Mittelwerte um einen vorgebbaren Wert überschreiten, werden detektiert und Bereichen zugewiesen, die sich um mögliche Resonanzlinien des Spektrums herum erstrecken. Innerhalb eines der vorgenannten Bereiche wird dabei ein maximaler Amplitudenwert, in Verbindung mit dem ihm zugehörigen Frequenzwert, als Charakteristika einer der Resonanzlinien des Spektrums detektiert.
  • Vorgenanntes Vorgehen zum Detektieren von Resonanzlinien des Spektrums beinhaltet als Parameter lediglich den vorgebbaren Wert und eine Fensterbreite. Dabei sind der vorgebbare Wert und die Fensterbreite ihrerseits automatisch einstellbar. Der vorgebbare Wert wird so eingestellt, dass mit einer hohen Sicherheit Resonanzlinien nicht zum Rauschen gehören, d. h. die Resonanzlinien werden nicht in Bereichen des Spektrums detektiert, die eine kleine Varianz innerhalb des Spektrums aufweisen. Damit das Vorgehen unabhängig von unterschiedlichen Formen von Resonanzlinien ist, kommt ein Bereich von Fenster breiten zur Anwendung, wobei ein unterer Grenzwert für die Fensterbreite von entscheidender Bedeutung ist. In vorteilhafter Weise wird dabei der untere Grenzwert als das Doppelte einer maximalen Halbwertsbreite der erwarteten Resonanzlinien gewählt. Falls damit beispielsweise weniger als drei Resonanzlinien detektiert werden, wird vorausgehend Beschriebenes mit einem kleineren Grenzwert wiederholt.
  • Die gemäß vorausgehendem Vorgehen detektierten Resonanzlinien umfassen nicht notwendigerweise alle Resonanzlinien des Spektrums, aber sie umfassen die dominanten Resonanzlinien. Die so detektierten Resonanzlinien werden ohne jegliche vorab aufgestellte Annahmen bezüglich zu erwartender dominanter Resonanzlinien ermittelt. Selbst bei einem Fehlen von Substanzen, die normalerweise in einem bestimmten, zu untersuchenden Volumen enthalten sind, arbeitet das vorausgehend beschriebene Verfahren fehlerfrei.
  • Nach dem Detektieren von Resonanzlinien gemäß dem Schritt S1 erfolgt in einem sich daran anschließenden Schritt S2 des Ablaufdiagramms ein Vergleichen der detektierten Resonanzlinien mit der relativen Lage, die die detektierten Resonanzlinien innerhalb des Spektrums zueinander aufweisen, mit Resonanzlinien bekannter Substanzen. Dabei werden die detektierten Resonanzlinien mit der relativen Lage längs der Frequenzachse verschoben und mit jedem Verschieben deren Überlappung mit Resonanzlinien bekannter Substanzen ausgewertet. Dabei sind die Resonanzfrequenzwerte bekannter Substanzen in einer Datenbank hinterlegt. Es wird dabei diejenige Verschiebung ermittelt, die hinsichtlich Überlappung und Anzahl von Resonanzlinien zwischen detektierten Resonanzlinien und Resonanzlinien bekannter Substanzen ein Maximum erzielt.
  • In der Datenbank werden beispielsweise diejenigen Resonanzfrequenzwerte bekannter Substanzen gespeichert, wie sie üblicherweise bei Umgebungsbedingungen der in-vivo-Spektroskopie auftreten. Davon ausgenommen sind beispielsweise Substanzen, deren Frequenzwerte eine starke Temperaturabhängigkeit auf weisen, was beispielsweise für Wasser zutrifft. Ferner werden in der Datenbank weitere Eigenschaften der bekannten Substanzen wie T2- und/oder T2*-Zeiten gespeichert. Für die Datenbank ist es in Abhängigkeit von unterschiedlichen Untersuchungsobjekten oder von unterschiedlichen zu untersuchenden Bereichen eines Objekts zumeist ausreichend, die wichtigsten Substanzen gemäß der bekannten Literatur zu hinterlegen. Gegebenenfalls wird in Abhängigkeit von zu untersuchenden anatomischen Regionen der Inhalt der Datenbank entsprechend angepasst.
  • Das Vorgehen gemäß dem Schritt S2 basiert dabei darauf, dass eine Differenz zwischen den Frequenzwerten zweier detektierter Resonanzlinien für die Substanzen, die die beiden detektierten Resonanzlinien hervorrufen, charakteristisch ist und dass die Substanzen durch ein Vergleichen dieser Differenz mit Differenzen zwischen Resonanzfrequenzwerten bekannter Substanzen identifizierbar sind.
  • In einem an den Schritt S2 anschließenden Schritt S3 des Ablaufdiagramms erfolgt ein Zuordnen von bekannten Substanzen zu den detektierten Resonanzlinien gemäß derjenigen Verschiebung des Schrittes S2, die hinsichtlich Überlappung und Anzahl von Resonanzlinien das Maximum erzielt.
  • Im Falle, dass die Frequenzwerte der detektierten und zugeordneten Resonanzlinien von zugehörigen Resonanzfrequenzwerten der Datenbank abweichen, wird in einem weiteren Schritt S4 des Ablaufdiagramms die Frequenzachse des Spektrums bezüglich den aus der Datenbank bekannten Resonanzfrequenzwerten neu skaliert und somit eine grundmagnetfeldbedingte Frequenzverschiebung des Spektrums korrigiert.
  • Ist im dritten Schritt S3 eine auf Wasser zurückzuführende Spitze detektiert worden, so kann in einem weiteren Schritt S5 des Ablaufdiagramms eine rechnerische Wasserunterdrückung durchgeführt werden. Dabei werden neben den für die Spitze des Wassers bereits ermittelten Eigenschaften wie zugehöriger Frequenz- und Amplitudenwert weitere Eigenschaften wie die Breite der Spitze aus dem Spektrum ermittelt und beim rechnerischen Entfernen der Spitze des Wassers entsprechend verwendet. Die Wasserunterdrückung ist dabei prinzipiell im Zeit- oder Frequenzbereich durchführbar.
  • In einem weiteren Schritt S6 des Ablaufdiagramms wird eine Basislinienkorrektur des Spektrums durchgeführt. Dabei werden die bisher detektierten und zugeordneten Resonanzlinien berücksichtigt, beispielsweise indem die Frequenzbereiche um die bisher detektierten Resonanzlinien von einem Ermitteln der Basislinie ausgenommen werden. Auch die Basislinienkorrektur ist prinzipiell wieder im Zeit- oder Frequenzbereich durchführbar.
  • In einem weiteren Schritt S7 des Ablaufdiagramms werden neben den bisher detektierten und zugeordneten Resonanzlinien weitere Resonanzlinien innerhalb des Spektrums, beispielsweise mittels einem komplexen Fit-Verfahren detektiert und zugeordnet. Dabei werden als Startparameter für das komplexe Fit-Verfahren die bereits bekannten Eigenschaften wie Linienbreiten und Phasen der bisher detektierten und zugeordneten Resonanzlinien herangezogen. Mit vorgenannten Startparametern ist das komplexe Fit-Verfahren im Zeit- oder Frequenzbereich durchführbar.
  • Mit Abschluss des komplexen Fit-Verfahrens gemäß dem Schritt S7 liegen unter anderem auch Informationen über die Phasen aller detektierten Resonanzlinien vor, so dass mit vorgenannten Informationen in einem weiteren Schritt S8 des Ablaufdiagramms im Sinne einer Phasenkorrektur das Spektrum im Frequenzbereich in ein Absorptionsspektrum transformiert wird.
  • Schließlich wird in einem weiteren Schritt S9 des Ablaufdiagramms auf Grundlage des Absorptionsspektrums ein Integralwert für jede detektierte und zugeordnete Spitze bestimmt. Dabei ist der Integralwert einer der Resonanzlinien ein Maß für die relative Konzentration der zugehörigen Substanz innerhalb des untersuchten Volumens.
  • In einer anderen Ausführungsform wird anstelle des beim Schritt S2 beschriebenen Verschiebens das Vergleichen beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Kreuzkorrelationsverfahrens durchgeführt.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Auswerten von Daten, die mittels der Magnetresonanztechnik erzeugt werden und spektroskopische Information beinhalten, umfassend folgende Schritte: – Detektieren wenigstens zweier Resonanzlinien eines Spektrums der Daten, – Vergleichen der detektierten Resonanzlinien mit der relativen Lage, die die detektierten Resonanzlinien innerhalb des Spektrums zueinander aufweisen, mit Resonanzlinien bekannter Substanzen, wobei zum Vergleichen die detektierten Resonanzlinien mit der relativen Lage längs einer Frequenzachse des Spektrums gegen die Resonanzlinien bekannter Substanzen verschoben werden, und – Zuordnen von bekannten Substanzen zu den detektierten Resonanzlinien bei einer Übereinstimmung des Vergleichens, wobei das Zuordnen gemäß einem Zustand des Verschiebens erfolgt, der hinsichtlich Überlappung und Anzahl von Resonanzlinien zwischen den detektierten Resonanzlinien und den Resonanzlinien bekannter Substanzen ein Maximum erzielt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dominante Resonanzlinien des Spektrums detektiert werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei bei einer Differenz zwischen einem Frequenzwert einer der detektierten Resonanzlinien und einem Resonanzfrequenzwert der zugeordneten bekannten Substanz eine grundmagnetfeldbedingte Frequenzverschiebung des Spektrums korrigiert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei einem Zuordnen von Wasser als einer der bekannten Substanzen die Resonanzlinie des Wassers rechnerisch aus dem Spektrum entfernt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Basislinienkorrektur des Spektrums durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Bereiche des Spektrums basislinienkorrigiert werden, die frei von detektierten Resonanzlinien sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Eigenschaften der detektierten und zugeordneten Resonanzlinien als Startparameter für ein weiteres Verfahren zum Detektieren und Zuordnen weiterer Resonanzlinien verwendet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mit einer Phasenkorrektur, basierend auf Phasenwerten der detektierten und zugeordneten Resonanzlinien, ein Absorptionsspektrum der Daten gebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wenigstens für eine der detektierten und zugeordneten Resonanzlinien ein Integralwert berechnet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Eigenschaften der bekannten Substanzen in einer Datenbank gespeichert werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Eigenschaften Resonanzfrequenzwerte, T2- und/oder T2*-Zeiten umfassen.
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Koradi, R. u.a.: Automated Peak Picking and Peak Integration in Macromolecular NMR Spectra Using AUTOPSY. In: Journal of Magnetic Resonance, 1998, Vol. 135, S. 288-297 *
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