DE102004043809B4 - Verfahren zum Kalibrieren einer kontrastmittelgestützten Perfusionsbildgebung - Google Patents

Verfahren zum Kalibrieren einer kontrastmittelgestützten Perfusionsbildgebung Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Kalibrieren einer kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung für einen Abschnitt einer Blutgefäßkreislaufes eines Probanden, bei dem:
– eine Bilddarstellung von Kontrastmittel-Meßdaten der kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung für den Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes mit einer Bilddarstellung von Angiographie-Meßdaten einer Angiographie-Messung des Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes koregistriert wird, indem zwischen der Bilddarstellung der Kontrastmittel-Meßdaten und der Bilddarstellung der Angiographie-Meßdaten eine optimierte Überlappung einer oder mehrerer Arterien in dem Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes gebildet wird, wodurch Bildelemente der Bilddarstellung der Kontrastmittel-Meßdaten und Bildelemente der Bilddarstellung der Angiographie-Meßdaten einander zuordenbar sind; und
– anschließend ein Kalibrierungsmaß für den Zusammenhang zwischen einer Signalintensität von Voxeln in der Bilddarstellung der Kontrastmittel-Meßdaten und einem den Voxeln jeweils zugehörigen Blutvolumen ermittelt wird, indem aus den Angiographie-Meßdaten abgeleitete, geometrische Parameter für eine oder alle Arterien in dem Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes den Voxeln aus den Kontrastmittel-Meßdaten der kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung zugeordnet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer kontrastmittelgestützten Perfusionsbildgebung.
  • In der Medizin wird in zunehmendem Maße die Frage nach dem Durchblutungszustand von Gewebe gestellt, welcher auch als Perfusion bezeichnet wird. Insbesondere bei schweren neu rologischen Erkrankungen wie dem Schlaganfall, dessen Ursache in einer teilweisen Minderperfusion des Gehirns liegt, kann dies eine wichtige Information darstellen.
  • Bildgebenden Verfahren kommt hierbei eine besondere Rolle zu, da diese Angaben zur Größe und zur räumlichen Verteilung der Perfusionsstörung liefern (vgl. Barbier et al.: Methodology of Brain Perfusion Imaging, J. Magn. Reson. Imaging 13 (2001) 496-520).
  • Die kontrastmittelgestützte Perfusionsbildgebung des menschlichen Gehirns mit der Kernspintomographie ist eine klinische Standarddiagnostik und steht damit in Konkurrenz zu Perfusionsdarstellungen mit der Positron-Emissions-Tomographie (PET) und der Computertomographie (CT). Von Bedeutung sind diese Methoden zur Diagnose neurologischer Erkrankungen, die mit einer gestörten Blutversorgung einhergehen, zum Beispiel einem Schlaganfall.
  • In dem Artikel von Calamante et al., „Quantification of Perfusion Using Bolus Tracking Magnetic Resonance Imaging in Stroke", Stroke 33 (2002) 1146–1151, werden Probleme und potentielle Implikationen diskutiert, die bei Messungen des zerebralen Blutflusses auftreten.
  • Aus dem Dokument WO 00/57777 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Hämodynamik mittels durch Kernspintomographie gewonnener Schichtaufnahmen bekannt.
  • Der Artikel von Calamante et al., „Estimation of bolus dispersion effects in perfusion MRI using image-based computational fluid dynamics", Neuroimage 19 (2003) 341–353, beschreibt eine theoretische Perfusionsberechnung auf der Grundlage angiographischer Meßdaten.
  • Bei einer kontrastmittelgestützten Perfusionsbildung wird dem Patienten ein paramagnetisches Kontrastmittel in einem kurzen Zeitintervall venös appliziert. Das An- und Abflutverhalten im Gehirn kann mit schnellen T2*-gewichteten Sequenzen mit einer typischen Zeitauflösung von einer Sekunde in Voxeln von ca. 2 × 2 × 5 mm3 dynamisch bestimmt werden. Es ist eine Vielzahl von Algorithmen publiziert, die gemessene Kontrastmittelverläufe in Parameter der zerebralen Perfusion übersetzen (vgl. zum Beispiel Helenius et al., Cerebral hemodynamics in a healthy population measured by dynamic susceptibility contrast MR imaging, Acta Radiologica, 44 (2003) 538–546). Insbesondere der physikalische Parameter Fluß als das Produkt aus Geschwindigkeit und Volumen ist hier von besonderer Bedeutung. Für die Absolutquantifizierung des Volumens wird allerdings ein geräte- und patientenspezifischer Zusammenhang zwischen gemessener MR-Signalveränderung und dem entsprechenden Blutvolumen in einem Voxel benötigt.
  • Eines der bekannten Verfahren ist die dynamische Kontrastmittelmessung im Kernspintomographen. Hierbei wird ein paramagnetisches Kontrastmittel intravenös als Bolus appliziert und dessen Ausbreitung räumlich und zeitlich detektiert. Die hierbei zum Einsatz kommende Meßmethode ist zumeist eine echo-planare Bildgebung (EPI), die eine hohe zeitliche Auflösung bei hinreichend großem Meßvolumen zuläßt. Dieses zur Gruppe der Gradienten-Echo-Sequenzen gehörende Verfahren liefert ein mit der Relaxationszeit T2* gewichtetes Bild, dessen zeitabhängige Signalintensität S(t) in jedem Voxel durch die Konzentration des Kontrastmittel C(t) gemäß C(t) ~ –log(S(t)/S(0)) (1)bestimmt ist. Dieses Verhalten gilt allerdings nur im Grenzfall niedriger Konzentration bzw. geringer Kapillardichte. In großen Arterien beispielsweise zerstören Sättigungs- und Partialvolumeneffekte sowie lokale Feldinhomogenitäten diesen Zusammenhang.
  • Aufgrund der physiologischen Variabilität des Körperkreislaufes in den das Blut transportierenden Gefäßen und des Auftretens von Dispersionseffekten erreicht das Kontrastmittel weder in einer festen Zeit noch in dem ursprünglichen, durch Art und Dauer der Injektion vorgegebenen Konzentrations-Zeit-Verlauf das Gehirn. Um die Quantifizierung von dieser stark variierenden Größe unabhängig zu machen, wird der Konzentrations-Zeit-Verlauf jedes Voxels (räumliche Verallgemeinerung des Pixels) mit dem in den hirnversorgenden Arterien mathematisch entfaltet C(t) = CArterie(t) × R(t). (2)
  • Als Quelle des arteriellen Signalverlaufs dienen hierbei ausgewählte Voxel, die in ihrer Signalcharakteristik (schneller, früher Anstieg der Konzentration auf hohen Wert) auf das Vorhandensein von Arterien im Inneren schließen lassen. Das Ergebnis der mathematischen Entfaltung beschreibt dann die Perfusion, d.h. den Durchblutungszustand in jedem Voxel mittels einer Residuumsfunktion R(t), die über die Parameter zerebrales Blutvolumen (CBV), zerebraler Blutfluß (CBF) und „Mean Transit Time" (MTT) charakterisiert wird. Nachteilig ist, daß die Parameter CBV und CBF hierbei von der Wahl des arteriellen Voxels und damit von CArterie(t) direkt abhängig sind. Für die Quantifizierung der Perfusionsparameter werden daher arterielle Voxel mit reproduzierbarem Signalverhalten benötigt.
  • Zweckmäßig erscheint deshalb die Auswertung auf Basis von Voxeln, die sich vollständig innerhalb einer Arterie befinden. Sie können zur Kalibrierung des zerebralen Blutvolumens (CBV) verwendet werden, indem ein globaler Kalibrationskoeffizient so bestimmt wird, daß das CBV dieses Voxels 100% erreicht und alle anderen Voxel der Messung entsprechend skaliert werden. Allerdings sprechen die bereits oben angegebenen Störfaktoren wie Sättigungs- und Partialvolumeneffekte sowie lokale Feldinhomogenitäten gegen die Verwendung der hierfür notwendigen großen Arterien. In der Praxis dienen daher meist kleinere, in das Voxel eingebettete Gefäße des Blutkreislaufes als Quelle für das gemessene arterielle Signal. Diese eingebetteten Gefäße füllen also nur ein Teilvolumen des betrachteten Voxels aus. Hier fehlt dann aber die Möglichkeit zur Kalibrierung des CBV, da der Volumenanteil dieser eingebetteten Gefäße am Voxel als auch der Beitrag des ebenfalls vom Kontrastmittel erreichbaren Restvolumens des Voxels nicht bekannt sind.
  • Für den Fall von Studien, die mit Gruppen von Probanden oder Patienten arbeiten, wird dieses Problem durch die Festlegung eines Gruppenmittels des CBV auf physiologisch sinnvolle Normwerte erreicht. Diese Normwerte werden entweder der Literatur entnommen oder in einer parallel durchgeführten Vergleichsstudie mit einem Goldstandard, wie z.B. dem PET (PET – Positronen Emissions-Tomographie), ermittelt. Dieser Ansatz erlaubt jedoch keine Ermittlung von Parametern, aus denen Rückschlüsse über den Perfusionsstatus eines einzelnen Individuums ableitbar sind. Auch ist die Anwendung von Normwerten auf Patienten problematisch, da deren Krankheit diese potentiell beeinflussen kann.
  • Über die Bestimmung des Blutvolumens hinausgehend greift die Frage nach einer Kalibrierung von CBV auch direkt auf die Quantifizierung des CBF durch, da sich diese Größe aus dem Maximum der Residuumsfunktion bestimmt und daher mit dem CBV, dem Flächeninhalt der Residuumsfunktion, linear skaliert. Für die meisten Anwendungen in der Medizin ist aber der CBF die entscheidende Größe, da sie im Gegensatz zum CBV in der Lage ist, den Versorgungszustand von Gewebe zu beurteilen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Kalibrieren einer kontrastmittelgestützten Perfusionsbildgebung zu schaffen, welches eine genauere Bestimmung von perfusionsrelevanten Parametern unterstützt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
  • Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Kalibrieren einer kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung für einen Abschnitt eines Blutgefäßkreislaufes eines Probanden vor, bei dem eine Bilddarstellung von Kontrastmittel-Meßdaten der kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung für den Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes mit einer Bilddarstellung von Angiographie-Meßdaten einer Angiographie-Messung des Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes koregistriert wird, indem zwischen der Bilddarstellung der Kontrastmittel-Meßdaten und der Bilddarstellung der Angiographie-Meßdaten eine optimierte Überlappung einer oder mehrerer Arterien in dem Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes gebildet wird, wodurch Bildelemente der Bilddarstellung der Kontrastmittel-Meßdaten und Bildelemente der Bilddarstellung der Angiographie-Meßdaten einander zuordenbar sind; und anschließend ein Kalibrierungsmaß für den Zusammenhang zwischen einer Signalintensität von Voxeln in der Bilddarstellung der Kontrastmittel-Meßdaten und einem den Voxeln jeweils zugehörigen Blutvolumen ermittelt wird, indem aus den Angiographie-Meßdaten abgeleitete, geometrische Parameter für eine oder alle Arterien in dem Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes den Voxeln aus den Kontrastmittel-Meßdaten der kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung zugeordnet werden.
  • Mit Hilfe der Koregistrierung der Meßergebnisse verschiedener Verfahren, die einerseits den Verlauf der Verteilung des Kontrastmittels und andererseits eine Angiographie eines Abschnitts des Blutkreislaufes betreffen, wird eine für den Probanden individuelle Meßwertauswertung der kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung ermöglicht. Hierdurch werden Fehlerquellen ausgeschlossen, die bei einer Kalibrierung der kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung auf Basis von Mittelwerten für Gruppen von Probanden auftreten können, ausgeschlossen. Insgesamt wird die Auswertegenauigkeit der ermittelten Meßwerte des Probanden für die kontrastmittelbasierte Perfusionsbildgebung erhöht.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der genutzten Meßverfahren;
  • 2A eine MR-Angiographie eines Kopfes als MIP-Darstellung;
  • 2B eine Ko-Registrierung einer Bilddarstellung der Meßdaten der MR-Angiographie gemäß 2A mit einer Bilddarstellung einer Schicht aus einer T2*-gewichteten Bildgebung;
  • 2C eine auf das Volumen der T2*-gewichteten Schicht beschränkte Darstellung, hier dargestellt mit Hilfe einer überlagerten, schwarz dargestellten lokalen MIP-Darstellung;
  • 3A eine rechteckige Auswahl aus der T2*-gewichteten Schicht nach Anwendung der Marching-Cube-Rekonstruktion;
  • 3B die gleiche rechteckige Auswahl wie in 3A, jedoch in isometrischer Projektion senkrecht zu der Schicht;
  • 3C das Ergebnis einer Klassifikation, bei der rauschbedingte Artefakte entfernt sind;
  • 3D die Auswahl eines einzelnen arteriellen Segments zur weiteren Analyse;
  • 4A die Unterteilung eines arteriellen Segments in Voxelgruppen senkrecht zur Schichtführung;
  • 4B ein T2*-gewichtetes Bild bestehend aus wesentlich größeren Voxeln;
  • 4C die Überlagerung des in Voxelgruppen unterteilten arteriellen Segments mit einem T2*-gewichteten Bild;
  • 4D das Ergebnis einer Optimierung der Position mit dem Ziel eines maximalen Korrelationskoeffizienten zwischen der relativen Konzentration, berechnet aus T2*-Bildern, und dem Volumenanteil des arteriellen Segments je T2*-Voxel; und
  • 5 einen Zusammenhang zwischen relativer Konzentration und berechneten Volumenanteilen je T2*-Voxel im Falle ausgeglichener Kontrastmittelkonzentration innerhalb der Blutgefäße.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 ein Verfahren zum Kalibrieren einer kontrastmittelgestützen Perfusionsbildgebung erläutert. Wesentliches Element des Ausführungsbeispiels ist es, daß das zerebrale Blutvolumen (CBV) mit Hilfe einer MR-Bildgebungstechnik (MR – Magnetresonanz), der MR-Angiographie, kalibriert wird.
  • Bei dem Verfahren werden MR-Bildungstechniken, die als solche bekannt sind, kombiniert, um den Zusammenhang zwischen Blutvolumen und Signalintensität in der individuellen Meßsituation und für Individuen zu kalibrieren. Dazu werden große Arterien des Gehirns mit einer hochaufgelösten MR-Angiographie (Auflösung derzeit ca. 0,5 × 0,5 × 1 mm3) aufgenommen und mit einer schnellen T2*-gewichteten Bildgebung koregistriert (aufeinandergelegt). Die räumliche Lage einer oder mehrerer Arterien wird auf dem Kontrastmittelbild verändert, bis eine möglichst große Übereinstimmung zwischen beiden Meßdatendarstellungen besteht. Nachdem die optimale Übereinstimmung ermittelt wurde, kann für jedes Voxel, das die Arterie(n) passiert, ein Partialvolumentanteil der Arterie(n) am jeweiligen Voxel ermittelt werden (Volumetrie). Mittels des Betrachten mehrerer Voxel ergibt sich ein Zusammenhang zwischen der Signalintensität in der T2*-gewichteten Bildgebung und dem Blutvolumen in den Voxel. Eine individuelle Kalibrierung wird so ermöglicht.
  • Bei dem Verfahren werden gemessene Rohdaten automatisch verarbeitet. Hierzu wird eine übliche Computervorrichtung genutzt, die über eine ausreichende Rechenkapazität verfügt, um die Bilddaten zu verarbeiten. Zum Ausführen des Verfahrens ist auf der genutzten Computervorrichtung, beispielsweise ein Personalcomputer, ein Anwendungsprogramm installiert, um die erfaßten Meßdaten der Bildgebungstechniken zu verarbeiten, wie dies im folgenden detailliert erläutert wird.
  • Bei der Messung der Rohdaten wird eine überlappende Messung auf Höhe einer Schicht 10 gemäß 1 ausgeführt. Angiographie-Daten werden so gemessen, daß eine Vielzahl von Ästen der Arteria cerebri media sich innerhalb des Meßvolumens befindet. Zur Evaluierung kann die Berechnung eines MIP(MIP – „maximum intensity projection")-Maps erfolgen.
  • Bei der Messung der Rohdaten werden beispielsweise die folgenden Meßverfahren verwendet:
    • (i) Dynamische T2*-gewichtete Bildgebung (Beispiel: TE 54 ms; TR 0.8 s; TA 60 s; Matrix 128×128; 8 Schichten; Field-of-View 256 mm, Schichtdicke 6 mm) mit paramagnetischem Kontrastmittel (Beispiel: 20 ml 0.5 M Gd-DTPA und nachfolgend 20 ml physiologische Kochsalzlösung, Förderrate 4 ml/s); und
    • (ii) Time-of-flight MR-Angiographie (Beispiel: TE 6,5 ms; TR 39 ms; Matrix 128×128; 8 Schichten; Field-of-View 256 mm, Schichtdicke 0,875 mm, Field-of-View 200 × 200 × 56 mm).
  • 2A zeigt eine MR-Angiographie eines Kopfes in einer Darstellung als MIP-Darstellung. Die Projektionsrichtung steht hierbei senkrecht auf den T2*-gewichteten Schichten über das volle Volumen der MR-Angiographie.
  • Zur Auswertung der Meßdaten wird gemäß 2B eine Ko-Registrierung einer Bilddarstellung der Meßdaten der MR-Angiographie (vgl. 2A) mit einer Bilddarstellung der Schicht 10 aus der T2*-gewichteten Bildgebung ausgeführt, was bedeutet, daß die Bilddarstellungen der mit Hilfe der beiden Meßverfahren ermittelten Rohdaten aufeinandergelegt werden. Die in den gemessenen Rohdaten von der Kernspintomographie-Messung enthaltenen Lageinformationen definieren eine affine Transformation, die den Datenraum (Voxelraum) in ein kartesisches Koordinatensystem überführt.
  • Im nächsten Schritt wird eine lokale MIP-Darstellung (MIP-Map) ermittelt, die auf die ausgewählte T2*-gewichtete Schicht 10 beschränkt ist, um geeignete arterielle Segmente (vgl. 2C) für eine anschließende 3D-Rekonstruktion auszuwählen. Dies geschieht mittels Auswahl eines rechteckigen Areals, das im weiteren zu verwendende Segmente einschließt. 2C zeigt eine auf das Volumen der T2*-gewichteten Schicht 10 beschränkte Darstellung, hier dargestellt mit Hilfe einer überlagerten, schwarz dargestellten lokalen MIP-Map. Diese Darstellung dient später der Auswahl von Regionen für die 3D-Segmentierung.
  • Es folgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb des ausgewählten rechteckigen Areals eine dreidimensionale Rekonstruktion der Oberfläche der Arterien aus den mit der MR-Angiographie erhobenen Volumendaten mittels eines Marching-Cube-Algorithmus' (vgl. 3A, 3B). 3A zeigt eine rechteckige Auswahl aus der T2*-gewichteten Schicht 10 nach Anwendung der Marching-Cube-Rekonstruktion. Die kürzeste Seitenlänge ist hier die Schichtdicke. 3B zeigt die gleiche rechteckige Auswahl wie in 3A, jedoch in isometrischer Projektion senkrecht zu der Schicht 10. Es wird ein Schwellenwert für die Signalintensität der Volumendaten bestimmt unter visueller Inspektion der Rekonstruktion in Echtzeit. Der Schwellenwert wird bevorzugt so gesetzt, daß rauschbedingte Rekonstruktionsartefakte in der Umgebung der Gefäße gerade im Entstehen begriffen sind. Die gesamte dreidimensionale Rekonstruktion erfolgt in einem zu den T2*-Daten kongruenten Raum, der in Schichtrichtung um einen ganzzahligen Faktor höher aufgelöst war (Beispiel: Faktor 5, horizontale Auflösung der T2*-Bildgebung: 2 mm, Auflösung des Rekonstruktionraumes: 0.4 mm) und auf den der angiographischer Datensatz linear interpoliert wurde.
  • Die 3D-rekonstruierten Daten werden nach Zusammengehörigkeit und Oberflächeninhalt in Cluster eingeteilt. Ziel ist die Unterscheidung zwischen realen Objekten und rauschbedingten Artefakten. Dazu wird die vom Marching-Cube-Algorithmus zurückgegebene Triangulation der Oberfläche verwendet und daraus eine eindeutige Vertexliste generiert. Beginnend mit einem beliebig ausgewählen Vertex kann die Erreichbarkeit anderer Vertices über das Dreiecksnetz geprüft werden, bis die Auswahl an noch nicht erreichten Vertices erschöpft und damit ein Cluster generiert ist. Das Verfahren wird auf die Vertices, die noch zu keinem Clu ster gehören, solange angewendet, bis alle Vertices einem Cluster zugeordnet sind. Die Cluster werden nach Oberflächeninhalt sortiert und aus den größten Vertretern erfolgt die Auswahl eines arteriellen Segments 30. 3C zeigt das Ergebnis einer Klassifikation nach der Größe der Segmente, bei der rauschbedingte Artefakte entfernt sind. 3D zeigt eine Darstellung eines ausgewählten arteriellen Segments 30, mit dem die weitere Analyse durchgeführt wird.
  • Für das Segment 30 erfolgt dann die Bestimmung des Volumenanteils je Voxel des Rekonstruktionraumes anhand der Lagebeziehung zum Cluster (innen/außen) und anschließend deren Zusammenfassung in Voxelgruppen senkrecht zur Schichtebene. 4A zeigt die Unterteilung eines arteriellen Segments in Voxelgruppen senkrecht zur Schichtführung. Für jeden dieser Gruppen wird der Volumenanteil des Gefäßes am Gesamtvolumen bestimmt. Der Volumenanteil wird damit zweidimensional hochaufgelöst kartiert.
  • Anschließend wird diese in Schichtrichtung hochaufgelöste Volumenverteilung mit einer Darstellung von T2*-Meßdaten zu einem frühen Zeitpunkt überlagert, bei dem das applizierte Kontrastmittel die Arterien gerade erreicht hat und das Kapillarbett in der Regel noch kein Kontrastmittel enthält. 4B zeigt ein T2*-gewichtetes Bild bestehend aus wesentlich größeren Voxeln. Die zu diesem Zeitpunkt mit der MR-Angiographie Gemeinsamkeit der ausschließlichen Darstellung der Arterien wird zur Lagekorrektur der angiographischen Rekonstruktion mit den T2*-gewichteten Bilddaten benutzt.
  • Dazu wird die Position des 3D-rekonstruierten Gefäßes mit dem Ziel maximaler linearer Korrelation zwischen Konzentration und Volumenanteil in Schichtrichtung variiert. 4C zeigt das T2*-gewichtete Bild nach 4B überlagert mit der Volumenverteilung des arteriellen Segments. 4D zeigt das Ergebnis einer Optimierung der Position. Ziel ist hierbei ein maximaler Korrelationskoeffizient zwischen der relativen Konzentration, berechnet aus T2*-Bildern, und dem Volumenanteil des arteriellen Segments je T2*-Voxel. Das ermittelte Lageoptimum wird im folgenden für die Kalibrierung des Blutvolumens verwendet. Dazu werden Konzentration und Volumen zu einem späten Zeitpunkt, bei dem die Konzentration des Kontrastmittels vollständig ausgeglichen ist, ausgewertet.
  • Unter den Annahme, daß sich die Kontrastmittelkonzentration zu diesem Zeitpunkt überall im Blutkreislauf ausgeglichen hat, ist die gemessene Konzentration proportional zum Blutvolumen innerhalb eines Voxels. Außerhalb des rekonstruierten Segments liegt es in Form kleinerer Gefäße bis hin zum Kapillarbett vor. Dieser Anteil ist der Messung durch die MR-Angiographie nicht zugänglich und liefert zu jedem Voxel einen zufälligen Beitrag. Dieser rechnet sich mit dem beobachtbaren, im rekonstruierten Gefäßsegment befindlichen Blutvolumen zu einem Gesamtblutvolumen je Voxel zusammen. Die vom ausgewählten arteriellen Segment mit unterschiedlichen Volumenanteilen durchdrungenen T2*-Voxel dienen im letzten Schritt der Analyse zur Kalibrierung des Blutvolumens.
  • Dazu werden die berechneten Volumenanteile je T2*-Voxel in der Umgebung des arteriellen Segments 30 gegen die relative Konzentration je T2*-Voxel aufgetragen. 5 zeigt einen Zusammenhang zwischen relativer Konzentration und den berechneten Volumenanteilen je T2*-Voxel im Falle ausgeglichener Kontrastmittelkonzentration innerhalb der Blutgefäße. Jeder Kreis der grafischen Darstellung markiert ein Voxel. Die gemessene Konzentration setzt sich zusammen aus unbestimmten Anteilen außerhalb des arteriellen Segments moduliert mit den zwischen den Voxeln untereinander variierenden Volumenanteilen des Segments. Den Fußpunkt der Geraden stellen die T2*-Voxel dar, in denen kein Teil des Segments liegt. Der Anstieg der Geraden stellt den Umrechnungsfaktor zwischen gemessener, relativer Konzentration des Kontrastmittels zu einem späten Zeitpunkt der Messung und dem Blutvolumen (ohne Berücksichtigung von Hämatokrit-Korrekturen o.ä.) dar und kann nachfolgend global auf den gesamten T2*-gewichteten Datensatz zur Kalibrierung angewendet werden.
  • Das Verfahren wurde unter Bezugnahme auf ein T2*-gewichtetes Bildgebungsverfahren und Meßdaten von einer MR-Angiographie-Messung näher beschrieben. Grundsätzlich ist das Verfahren zur Kalibrierung für beliebige kontrastmittelgestützte Perfusionsbildgebung nutz bar, wobei zur Ermittlung der geometrischen Parameter der Arterien auch Bilddarstellungen von Meßdaten anderer Meßverfahren nutzbar sind, wenn diese eine Koregistrierung erlauben.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Kalibrieren einer kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung für einen Abschnitt einer Blutgefäßkreislaufes eines Probanden, bei dem: – eine Bilddarstellung von Kontrastmittel-Meßdaten der kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung für den Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes mit einer Bilddarstellung von Angiographie-Meßdaten einer Angiographie-Messung des Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes koregistriert wird, indem zwischen der Bilddarstellung der Kontrastmittel-Meßdaten und der Bilddarstellung der Angiographie-Meßdaten eine optimierte Überlappung einer oder mehrerer Arterien in dem Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes gebildet wird, wodurch Bildelemente der Bilddarstellung der Kontrastmittel-Meßdaten und Bildelemente der Bilddarstellung der Angiographie-Meßdaten einander zuordenbar sind; und – anschließend ein Kalibrierungsmaß für den Zusammenhang zwischen einer Signalintensität von Voxeln in der Bilddarstellung der Kontrastmittel-Meßdaten und einem den Voxeln jeweils zugehörigen Blutvolumen ermittelt wird, indem aus den Angiographie-Meßdaten abgeleitete, geometrische Parameter für eine oder alle Arterien in dem Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes den Voxeln aus den Kontrastmittel-Meßdaten der kontrastmittelbasierten Perfusionsbildgebung zugeordnet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Angiographie-Meßdaten einer MR-Angiographie-Messung für die Koregistrierung der Angiographie-Meßdaten und der Kontrastmittel-Meßdaten verwendet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kontrastmittel-Meßdaten einer T2*-gewichteten Bildgebung für die Koregistrierung der Angiographie-Meßdaten und der Kontrastmittel-Meßdaten verwendet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen Parameter aus den Angiographie-Meßdaten mittels einer 3D-Rekonstruktion einer oder aller Arterien in dem Abschnitt des Blutgefäßkreislaufes abgeleitet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der 3D-Rekonstruktion ein Marching-Cube-Algorithmus verwendet wird.
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