DE102007006854A1 - Molecular signal-providing method for diagnostics and/or therapy-process control, involves quantifying signal of measuring volume by normalizing characteristic parameter of signal of volume to characteristic parameter of another signal - Google Patents

Molecular signal-providing method for diagnostics and/or therapy-process control, involves quantifying signal of measuring volume by normalizing characteristic parameter of signal of volume to characteristic parameter of another signal Download PDF

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Abstract

The method involves receiving a signal relevant for diagnostics and/or therapy process control in a measuring volume in an area to be characterized of an examining object. A characteristic size of the relevant signal is automatically regulated from another measuring volume. The signal of the former volume is quantified by normalizing a characteristic parameter of the signal of the former volume to a characteristic parameter of a relevant signal of the latter volume. A result of the quantification of the former signal is indicated and stored. Independent claims are also included for the following: (1) a computer program implementing a molecular signal-providing method (2) a device for the execution of a molecular signal-providing method.

Description

Die Erfindung betrifft ein molekulares signalgebendes Verfahren zur Diagnostik und Therapie-Verlaufskontrolle, sowie ein Computerprogramm und ein Gerät zur Durchführung eines molekularen, signalgebenden Verfahrens.The The invention relates to a molecular signaling method for Diagnostics and therapy follow-up, as well as a computer program and a machine to carry out a molecular, signaling process.

Viele lebensbedrohende Krankheiten lassen sich erst nach einer molekularen Untersuchung möglicherweise betroffener Zellen bestimmen. Beispielsweise die Frage, ob wuchernde Zellen gutartig (benign) oder bösartig (malign) sind, wird heute noch meist mittels eines invasiven Verfahrens wie einer Biopsie geklärt. Neben den grundsätzlichen Schwierigkeiten invasiver Verfahren, wie Schmerzen durch eine Punktion, mögliche Infektionen oder Gefährdungen durch eine evtl. nötige Anästhesie, bergen sie noch zusätzlich die Gefahr einer Verschleppung der Erreger aus dem punktierten Gewebe.Lots life-threatening diseases can only be diagnosed after a molecular Investigation possibly determine affected cells. For example, the question of whether proliferating Cells benign or malignant (malign), is still today mostly by means of an invasive procedure clarified as a biopsy. In addition to the fundamental Difficulties of invasive procedures, such as pain from a puncture, possible Infections or hazards by a possibly necessary Anesthesia, they still hold in addition the risk of carryover of the pathogens from the dotted tissue.

Dabei wird krankhaft verändertes Gewebe zumeist zunächst mittels Diagnoseverfahren wie Roentgen, Ultraschall oder Magnet-Resonanz-Tomographie lokalisiert, bevor zur Klärung der Gut- oder Bösartigkeit Gewebe entnommen wird.there becomes pathologically changed Tissue mostly initially using diagnostic methods such as X-ray, ultrasound or magnetic resonance tomography localized before for clarification goodness or malice Tissue is removed.

Neuerdings werden vermehrt auch molekulare signalgebende Verfahren, wie PET („positron emission tomography"), SPECT („single photon emission computed tomography"), MRS („magnetic resonance spectroscopy") oder PET-CT, eine Kombination von PET mit CT („computed tomography") eingesetzt, um eine genauere Lokalisiation insbesondere bösartiger Veränderungen vorzunehmen. Denn krankhaft veränderte Zellen haben veränderte Stoffwechsel- und Genaktivitäten und/oder bilden spezielle Eiweißstrukturen, die mittels molekularer signalgebender Verfahren sichtbar gemacht werden können.recently Increasingly, molecular signaling technologies, such as PET, are becoming increasingly popular ("Positron emission tomography "), SPECT ("single photon emission computed tomography "), MRS (" magnetic resonance spectroscopy ") or PET-CT, a Combination of PET with CT ("computed tomography "), a more precise localization, especially of malignant changes make. Because pathologically changed Cells have changed Metabolic and gene activities and / or form special protein structures, visualized by molecular signaling techniques can be.

Dies geschieht beispielsweise über spezielle Moleküle (Marker), die sich genau in den krankhaften Zellen anreichern und ein von dem molekularen Verfahren erkennbares Signal abgeben. Allerdings handelt es sich bei PET- und SPECT-Markern meist um radioaktive Substanzen, die z.B. intravenös vor der Untersuchung verabreicht werden müssen. Mittels MRS oder MRI („magnetic resonance imaging"), die ohne radioaktive Strahlenbelastung auskommen, ist es ebenfalls möglich, bestimmte krankhafte Zellen über spezifische, nicht radioaktive (MR)-Marker, welche sich in den krankhaften Zellen anreichern, zu lokalisieren. Es ist mit MRS oder MRI aber auch möglich krankhafte Zellen ohne Marker direkt aufgrund eines veränderten Stoffwechsels sichtbar zu machen.This happens, for example, over special molecules (Markers), which accumulate exactly in the diseased cells and emit a signal recognizable by the molecular method. Indeed For the most part, PET and SPECT markers are radioactive Substances which are e.g. intravenous must be administered before the examination. Using MRS or MRI ( "Magnetic "imaging"), It also works without radiation exposure possible, certain morbid cells over specific, non-radioactive (MR) markers that are found in the pathological Enrich cells, locate them. It's with MRS or MRI though also possible Diseased cells without markers directly due to an altered To make the metabolism visible.

Einige, in der Onkologie wichtige, mittels MRS nachweisbare Metaboliten sind beispielsweise N-Acetylaspartat (NAA), Laktat (Lac), und Cholin (Cho). Dabei ist z.B. das Signal von NAA in der Regel in Tumoren geringer als in gesundem Gewebe. Tumorgewebe oder auch Multiple-Sklerose-Plaques werden beispielsweise durch eine erhöhte Cho-Konzentration markiert.Some, important in oncology MRS detectable metabolites For example, N-acetyl aspartate (NAA), lactate (Lac), and choline (Cho). In this case, e.g. the signal from NAA is usually lower in tumors as in healthy tissue. Tumor tissue or multiple sclerosis plaques for example, by an increased Cho concentration marked.

Somit kann mittels der molekularen signalgebenden Verfahren bereits eine Unterscheidung maligner und benigner, veränderter Zellen erfolgen. Doch müssen die Ergebnisse dieser Verfahren immer noch durch Gewebeentnahmen verifiziert werden. Insbesondere ist bisher ohne Biopsie keine Quantifizierung der Malignität der untersuchten Zellen möglich.Consequently can by means of molecular signaling methods already a Distinguish malignant and benign, altered cells. But they have to Results of these procedures are still verified by tissue sampling become. In particular, so far without biopsy no quantification of malignancy the examined cells possible.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein automatisiertes, nicht-invasives Erkennen und Charakterisieren maligner Zellen zu ermöglichen.It Therefore, the object of the present invention is an automated, non-invasive detection and characterization of malignant cells enable.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Computerprogramm gemäß Anspruch 11 sowie ein Gerät zur Durchführung eines molekularen, signalgebenden Verfahrens gemäß Anspruch 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.The The object is achieved by a method according to claim 1, a computer program according to claim 11 as well as a device for execution a molecular signaling method according to claim 12. Further advantageous Embodiments are characterized by the features of the subclaims.

Erfindungsgemäß ist ein molekulares signalgebendes Verfahren zur Diagnostik und/oder Therapie-Verlaufskontrolle vorgesehen, das folgende Schritte umfasst:

  • – Signalaufnahme mindestens eines für die Diagnostik und/oder Therapieverlaufskontrolle relevanten Signals in einem ersten Messvolumen in einem zu charakterisierenden Bereich eines Untersuchungsobjekts,
  • – Signalaufnahme mindestens eines relevanten Signals in einem zweiten Messvolumen in einem Referenzbereich,
  • – Automatisierte Bestimmung von mindestens einer charakteristischen Größe des mindestens einen relevanten Signals aus dem ersten Messvolumen,
  • – Automatisierte Bestimmung von mindestens einer charakteristischen Größe des mindestens einen relevanten Signals aus dem zweiten Messvolumen,
  • – Quantifizierung des mindestens einen relevanten Signals des ersten Messvolumens durch Normieren der mindestens einen charakteristischen Größe des mindestens einen relevanten Signals des ersten Messvolumens auf eine charakteristische Größe eines relevanten Signals des zweiten Messvolumens,
  • – Anzeigen und/oder Speichern eines Ergebnisses der Quantifizierung des mindestens einen relevanten Signals.
According to the invention, a molecular signaling method for diagnosis and / or therapy follow-up is provided which comprises the following steps:
  • Signal recording of at least one signal relevant for the diagnosis and / or treatment course monitoring in a first measurement volume in a region of an examination subject to be characterized,
  • Signal acquisition of at least one relevant signal in a second measurement volume in a reference region,
  • Automated determination of at least one characteristic variable of the at least one relevant signal from the first measurement volume,
  • Automated determination of at least one characteristic variable of the at least one relevant signal from the second measurement volume,
  • Quantification of the at least one relevant signal of the first measurement volume by normalizing the at least one characteristic quantity of the at least one relevant signal of the first measurement volume to a characteristic size of a relevant signal of the second measurement volume,
  • Displaying and / or storing a result of the quantification of the at least one relevant signal.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren erlaubt ein automatisches, nicht-invasives Erkennen und Charakterisieren maligner Zellen. Dabei ist nur ein einziges Gerät zur Durchführung eines molekularen, signalgebenden Verfahrens nötig. Daher erfolgt die Charakterisierung der Malignität der Zellen innerhalb kurzer Zeit. Eine weitere Charakterisierung mittels Biopsie kann entfallen. Somit werden Kosten und Zeit gespart. Darüber hinaus werden dem Patienten die Unannehmlichkeiten und Risiken der Biopsie, sowie langes Warten auf Untersuchungsergebnisse erspart.An inventive method allows automatic, non-invasive detection and characterization of malignant cells. It is only one only device necessary to carry out a molecular signaling process. Therefore, the characterization of the malignancy of the cells takes place within a short time. Further characterization by means of biopsy can be omitted. This saves costs and time. In addition, the patient is spared the inconvenience and risks of biopsy, as well as long waiting for examination results.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Normieren der mindestens einen charakteristischen Größe ein Normieren der jeweiligen charakteristischen Größen des ersten und zweiten Messvolumens auf einheitliche Messbedingungen. Die Messbedingungen betreffen Parameter der jeweils durchgeführten Messung, die die jeweilige Signalstärke beeinflussen, wie z.B. eine Größe des Messvolumens oder, bei Verwendung eines MR-Geräts, die Stärke des Hauptmagnetfeldes. Somit kann auf einfache Weise erreicht werden, dass auch bei verschiedenen Messungen unter unterschiedlichen Bedingungen erhaltene Quantifizierungs-Werte vergleichbar sind. Dies ist insbesondere bei Therapieverlaufskontrollen vorteilhaft, da dort nicht immer mit demselben Gerät gemessen werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention normalizing the at least one characteristic quantity normalizing the respective characteristic sizes of first and second measurement volumes to uniform measurement conditions. The measurement conditions relate to parameters of the measurement carried out in each case, the respective signal strength affect, such as a size of the measuring volume or, when using an MR device, the strength of the main magnetic field. Thus, can be achieved in a simple manner that even at different Measurements obtained under different conditions Quantification values are comparable. This is especially true during therapy course checks advantageous because there is not always measured with the same device can be.

Zweckmäßig werden nicht-relevante Signale bei der Signalaufnahme unterdrückt oder nur relevante Signale angeregt. Insbesondere bei MRS erhält man wegen der oft geringen Konzentration eines nachzuweisenden Stoffwechselprodukts nur ein relativ schwaches Signal im Vergleich zu den meist sehr starken Signalen von Wasser und Fett. Die Unterdrückung nicht relevanter Signale bzw. eine Anregung nur relevanter Signale erlaubt daher eine genauere Diagnose.Be useful non-relevant signals suppressed during signal recording or only relevant signals excited. Especially with MRS you get because of the often low concentration of a metabolite to be detected only a relatively weak signal compared to the mostly very strong ones Signals of water and fat. The suppression of irrelevant signals or an excitation of only relevant signals therefore allows a more accurate diagnosis.

Vorteilhafterweise wird vor der Signalaufnahme mindestens ein tomographisches Übersichtsbild mindestens des Untersuchungsobjektes aufgenommen. In einem derartigen Übersichtsbild kann der zu charakterisierende Bereich genau lokalisiert und in einen Bezug zu einer morphologischen Umgebung im Untersuchungsobjekt gebracht werden. Für eine möglichst genaue Lokalisierung kann es sinnvoll sein, das Untersuchungsobjekt zwischen der Aufnahme des mindestens einen Übersichtsbildes und der Signalaufnahme in einem ersten Messvolumen nicht mehr zu bewegen.advantageously, at least one tomographic overview image is at least before the signal recording of the examination object. In such an overview picture the area to be characterized can be precisely localized and into one Related to a morphological environment in the object of study become. For one possible accurate localization, it may be useful to examine the subject between the recording of the at least one overview image and the signal recording no longer moving in a first measurement volume.

Anhand des mindestens einen Übersichtsbildes kann z.B. das erste Messvolumen auf einfache Weise in den zu charakterisierenden Bereich eingepasst werden. Liegt das erste Messvolumen ausschließlich in dem zu charakterisierenden Bereich, werden keine, evtl. störenden, Signale von nicht-interessierenden Bereichen mitgemessen, sondern die Signalaufnahme findet zielgenau nur in dem zu charakterisierenden Bereich statt.Based of the at least one overview picture can e.g. the first measurement volume in a simple way in the characterizing Be fitted area. Is the first measurement volume exclusively in the area to be characterized, none, possibly disturbing, Measured signals from non-interest areas, but the signal recording takes place accurately only in the characterizing Area instead.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Referenzbereich außerhalb des Untersuchungsobjektes angeordnet. So wird auf einfache und sichere Weise erreicht, dass Stoffe im Referenzbereich unbeeinflusst von das Untersuchungsobjekt beeinflussenden Maßnahmen, wie beispielsweise Medikamentengabe, Bestrahlung, Chemotherapie etc., sind. Damit kann ein im Referenzbereich befindlicher Stoff stets als eindeutige Referenz dienen.In A preferred embodiment of the invention is the reference range outside of the examination object arranged. So will be easy and safe Way that substances in the reference range are unaffected by the examination object influencing measures, such as Medication, radiation, chemotherapy, etc., are. So that can a reference substance is always a clear reference serve.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Referenzbereich an einer festen, definierten Position innerhalb eines Detektionsbereichs eines Geräts zur Durchführung des molekularen signalgebenden Verfahrens angeordnet. Durch die feste, definierte Position kann eine Messung der Referenzsubstanz ohne langwieriges Einstellen des Zielvolumens vorgenommen werden.In Another preferred embodiment is the reference range at a fixed, defined position within a detection area of a device to carry out arranged the molecular signaling method. By the fixed, defined position can be a measurement of the reference substance without lengthy adjustment of the target volume.

Besonders schnell und damit kosteneffizient lässt sich das Verfahren durchführen, indem Position und Ausdehnung des Referenzbereichs für eine automatisierte Einpassung des zweiten Messvolumens in den Referenzbereich in einer Speichereinheitdes Geräts zur Durchführung des Verfahrens gespeichert wird.Especially The process can be carried out quickly and thus cost-effectively by: Position and extent of the reference range for an automated fit of the second measurement volume in the reference area in a storage unit of the apparatus for performing the Procedure is saved.

Weiterhin ist ein Computerprogramm vorgesehen, das ein erfindungsgemäßes Verfahren auf einer Recheneinheit implementiert, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird und ein Gerät zur Durchführung eines molekularen, signalgebenden Verfahrens, insbesondere ein MR-Gerät, mit einem Referenzbereich definierter Ausdehnung an fester Position innerhalb eines Detektionsbereichs des Geräts.Farther a computer program is provided which is a method according to the invention implemented on a computational unit when it is on the arithmetic unit accomplished will and a device to carry out a molecular, signaling method, in particular an MR device, with a reference range defined expansion at a fixed position within a detection range of the device.

Das erfindungsgemäße Gerät zur Durchführung eines molekularen, signalgebenden Verfahrens weist den Vorteil auf, dass es eine einfache Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt.The Device according to the invention for carrying out a molecular, signaling method has the advantage that it's a simple design the method according to the invention allowed.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungs beispielen sowie anhand der Zeichnungen. Die aufgeführten Beispiele stellen keine Beschränkung der Erfindung dar. Es zeigen:Further Advantages and details of the present invention will become apparent from the embodiment examples described below and based on the drawings. The listed Examples are not limiting of the invention. It shows:

1 eine schematische Skizze eines erfindungsgemäßen Geräts zur Durchführung eines molekularen, signalgebenden Verfahrens, am Beispiel eines MR-Geräts, 1 1 a schematic sketch of a device according to the invention for carrying out a molecular, signaling method, using the example of an MR device,

2 ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Diagnostik und/oder Therapie-Verlaufskontrolle. 2 a schematic flow diagram of the method for diagnosis and / or therapy monitoring.

1 zeigt eine schematische Skizze eines Geräts zur Durchführung eines molekularen, signalgebenden Verfahrens, am Beispiel eines MR-Geräts in stark vereinfachter Darstellung. 1 shows a schematic diagram of an apparatus for performing a molecular, signaling method, using the example of an MR device in a highly simplified representation.

Ein starker Hauptmagnet 55 erzeugt das für die MR-Untersuchung nötige Hauptmagnetfeld. Mit Gradientenspulen 56 werden bei einer Messung magnetische Gradientenfelder zur selektiven Schichtanregung und zur Ortskodierung des Messsignals erzeugt. Die Anregung der Kernspins in einem Untersuchungsobjekt erfolgt über magnetische Hochfrequenz-Anregungspulse, die über MR-Spulen 57 eingestrahlt werden. Die von den angeregten Kernspins ausgesendeten Signale werden von MR-Spulen 57 empfangen. Das Untersuchungsobjekt, hier der Torso eines auf einer Patientenliege 58 gelagerten Patienten P, befindet sich in einem Detektionsbereich 52 des Geräts 51.A strong main magnet 55 generates the main magnetic field necessary for the MR examination. With gradient coils 56 During a measurement, magnetic gradient fields are generated for selective slice excitation and for spatial coding of the measured signal. The excitation of the nuclear spins in an examination subject takes place via magnetic radio-frequency excitation pulses, which are transmitted via MR coils 57 be irradiated. The signals emitted by the excited nuclear spins are from MR coils 57 receive. The examination object, here the torso of one on a patient couch 58 stored patient P, is located in a detection area 52 of the device 51 ,

In dem Detektionsbereich 52 des Geräts 51 ist ein zu charakterisierender Bereich 1 des Untersuchungsobjektes, beispielsweise ein Tumor in einer Brust und, außerhalb des Untersuchungsobjekts, ein Referenzbereich 2 angeordnet. Der Referenzbereich hat dabei eine definierte und bekannte Ausdehnung und ist an einer festen Position angeordnet.In the detection area 52 of the device 51 is a region to be characterized 1 of the examination object, for example a tumor in a breast and, outside the examination subject, a reference area 2 arranged. The reference region has a defined and known extent and is arranged at a fixed position.

Ein von dem Gerät 51 gewonnenes Bild und/oder Signal wird über eine Bedienkonsole 59 einem Anwender dargestellt und/oder in einer Speichereinheit 54 gespeichert. Eine zentrale Recheneinheit 53 steuert die einzelnen Anlagekomponen ten, insbesondere während der Aufnahme der Messdaten, und ist dabei so ausgebildet, dass mit ihr das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Dazu ist beispielsweise ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ausführbar auf der Recheneinheit 53 installiert und Position und Ausdehnung des Referenzbereiches sind abrufbar in der Speichereinheit 54 gespeichert.One from the device 51 obtained image and / or signal is via a control panel 59 presented to a user and / or in a storage unit 54 saved. A central processing unit 53 controls the individual Anlagekomponen th, especially during the recording of the measured data, and is designed so that with it the inventive method can be performed. For this purpose, for example, a computer program according to the invention can be executed on the arithmetic unit 53 installed and position and extent of the reference area are available in the memory unit 54 saved.

In 2 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Diagnostik und/oder Therapie-Verlaufskontrolle dargestellt.In 2 a flow diagram of the method for diagnosis and / or therapy follow-up is shown.

Anhand eines Übersichtsbildes 20, das zumindest das Untersuchungsobjekt zeigt, besser jedoch anhand mehrerer Übersichtsbilder, z.B. in drei verschiedenen Orientierungen, wird ein erstes Messvolumen 3 in den zu charakterisierenden Bereich 1 eingepasst. Dies kann geschehen, indem beispielsweise eine Länge, eine Höhe und eine Breite des ersten Messvolumens 3 so angepasst, ausgerichtet und positioniert werden, dass das erste Messvolumen 3 möglichst ausschließlich in dem zu charakterisierenden Bereich 1 liegt. In einer einfachen Ausführungsvariante der Erfindung kann dieser Schritt manuell ausgeführt werden. Wenn möglich, ist bei der Aufnahme des mindestens einen Übersichtsbildes 20 ein Aufnahmemodus zu wählen, der eine gute Erkennbarkeit des zu charakterisierenden Bereichs 1 erlaubt. In dem Beispiel eines Tumors in einer Brust als zu charakterisierendem Bereich 1 ist in Verbindung mit einem MR-Gerät als Aufnahmegerät beispielsweise eine kontrastmittelverstärkte Aufnahme besonders geeignet.Based on an overview picture 20 , which shows at least the object to be examined, but better on the basis of several overview images, eg in three different orientations, becomes a first measurement volume 3 in the area to be characterized 1 fitted. This can be done by, for example, a length, a height and a width of the first measurement volume 3 be adjusted, aligned and positioned so that the first measurement volume 3 preferably exclusively in the area to be characterized 1 lies. In a simple embodiment of the invention, this step can be carried out manually. If possible, when taking the at least one overview image 20 to choose a recording mode, the good visibility of the area to be characterized 1 allowed. In the example of a tumor in a breast as a region to be characterized 1 is particularly suitable in connection with an MR device as a recording device, for example, a contrast agent-enhanced recording.

In einem nächsten Schritt, erfolgt eine Signalaufnahme 11 mindestens eines für die Diagnostik und/oder Therapieverlaufkontrolle relevanten Signals, beispielsweise das Signal des Metaboliten Cholin, in dem ersten Messvolumen 3. Dabei werden vorteilhafter Weise nicht-relevante oder sogar störende Signale unterdrückt, oder durch selektive Anregung nur relevante Signale detektiert.In a next step, a signal recording takes place 11 at least one signal relevant to the diagnosis and / or course of therapy control, for example the signal of the metabolite choline, in the first measurement volume 3 , In this case, advantageously non-relevant or even disturbing signals are suppressed, or detected by selective excitation only relevant signals.

Im Falle der MRS kann dies beispielsweise durch so genanntes „Spectral editing" erreicht werden. Dabei werden die Resonanzsignale bestimmter Stoffe gezielt beeinflusst. Als Beispiel sei die Wassersignalunterdrückung durch die bekannte CHESS-Technik (CHESS: „chemical shift selective") genannt. Auch Resonanzsignale von Fett können auf ähnliche Weise unterdrückt werden.in the In the case of MRS, this can be done, for example, by so-called "Spectral editing " become. The resonance signals of certain substances are targeted affected. As an example, let the water signal suppression by the well-known CHESS technique (CHESS: "chemical shift selective") also called resonance signals of fat can to similar ones Way suppressed become.

Weiterhin kann es sinnvoll sein, Signale, die durch eine ungewünschte Bewegung des Untersuchungsobjektes entstehen zu unterdrücken bzw. zu korrigieren. Dies kann beispielsweise durch eine Fixierung des Untersuchungsobjektes oder, wenn dies nicht ausreicht z.B. auch durch eine Frequenzkorrektur (bei MRS), geschehen.Farther It may be useful to receive signals due to an unwanted movement of the examination object arise to suppress or correct. This can for example by a fixation of the examination object or, if insufficient, e.g. also by a frequency correction (at MRS), done.

Da Ausdehnung und Position des Referenzbereichs bekannt sind, kann direkt nach der Signalaufnahme im ersten Messvolumen 3 eine Signalaufnahme 12 mindestens eines relevanten Signals, insbesondere eines Referenzstoffs, in einem zweiten Messvolumen 4 in dem Referenzbereich 2 erfolgen.Since expansion and position of the reference area are known, can be directly after the signal recording in the first measurement volume 3 a signal recording 12 at least one relevant signal, in particular a reference substance, in a second measurement volume 4 in the reference area 2 respectively.

Nach der jeweiligen Signalaufnahme 11, 12 der relevanten Signale wird eine automatische Bestimmung 13, 14 mindestens einer charakteristischen Größe des jeweiligen relevanten Signals durchgeführt. Als charakteristische Größe kommen beispielsweise Intensitätswerte, z.B. in Graustufen, oder Integrale über Signalpeaks in Frage.After the respective signal recording 11 . 12 the relevant signals become an automatic determination 13 . 14 performed at least one characteristic size of the respective relevant signal. For example, intensity values, for example in gray levels, or integrals via signal peaks can be considered as a characteristic variable.

Beispielsweise bei einer MRS-Messung eines Tumors in einer Brust ist z.B. das Signal von Cholin ein relevantes Signal des ersten Messvolumens. Mittels eines Fitalgorithmus, z.B. eines Gauß- oder Lorentz-Fits, wird der Verlauf des Cholin-Peaks angefittet und anschließend das Integral berechnet. Ein möglicher Referenzstoff, dessen Signal ein relevantes Signal des zweiten Messvolumens ist, ist beispielsweise ebenfalls Cholin, in bekannter Konzentration, oder auch kostengünstige isotonische Kochsalzlösung. Hier wird der Signalpeak auf gleiche Weise angefittet und sein Integral berechnet.For example, in an MRS measurement of a tumor in a breast, the signal of choline, for example, is a relevant signal of the first measurement volume. By means of a fitting algorithm, for example a Gaussian or Lorentz fit, the course of the choline peak is fitted and then the integral is calculated. A possible reference substance whose signal is a relevant signal of the second measurement volume, for example, is also choline, in a known concentration, or even inexpensive isotonic saline solution. Here is the signal peak in the same Wei se fitted and calculated its integral.

Sind alle nötigen charakteristischen Größen bestimmt kann mit der Quantifizierung 15 begonnen werden. Dabei ist es vorteilhaft zunächst die charakteristischen Größen auf einheitliche Messbedingungen zu normieren 17, 18. D.h. die charakteristischen Größen werden z.B. mit einem Faktor multipliziert, der die, die Messergebnisse der Signalaufnahmen beeinflussenden, Parameter auf Einheitswerte normiert. Beispielsweise das Integral über einen Signalpeak wächst linear mit dem betreffenden Messvolumen.Are all necessary characteristic quantities determined with the quantification 15 to be started. It is advantageous first to normalize the characteristic quantities to uniform measurement conditions 17 . 18 , This means that the characteristic quantities are multiplied, for example, by a factor which normalizes the parameters influencing the measurement results of the signal recordings to unit values. For example, the integral over a signal peak grows linearly with the relevant measurement volume.

Zur abschließenden Quantifizierung des mindestens einen relevanten Signals des ersten Messvolumens wird eine Normierung 19 der mindestens einen charakteristischen Größe des zugehörigen relevanten Signals des ersten Messvolumens auf eine charakteristische Größe eines relevanten Signals des zweiten Messvolumens durchgeführt. Hierzu wird etwa in dem bereits des Öfteren herangezogenen Beispiel einer MRS-Untersuchung eines Brusttumors z.B. das auf einheitliche Messbedingungen normierte Integral des Signalpeaks von Cholin aus dem ersten Messvolumen durch das auf einheitliche Messbedinungen normierte Integral eines Signalpeaks von isotonischer Kochsalzlösung aus dem zweiten Messvolumen dividiert. Die so erhaltenen Quantifizierungs-Werte sind zum einen bei verschiedenen Patienten aber auch bei Untersuchungen an verschiedenen Geräten vergleichbar. Insbesondere muss die beladungsabhängige Sensitivität einer MR-Spule nicht extra berücksichtigt werden, da die Signalaufnahme sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Messvolumen 11, 12 bei gleicher Beladung durchgeführt wurde.For the final quantification of the at least one relevant signal of the first measurement volume is a normalization 19 the at least one characteristic variable of the associated relevant signal of the first measurement volume is performed on a characteristic variable of a relevant signal of the second measurement volume. For example, in the already frequently used example of an MRS examination of a breast tumor, for example, the normalized to uniform measurement conditions integral of the signal peak of choline from the first measurement volume is divided by the uniform measurement conditions normalized integral of a signal peak of isotonic saline from the second measurement volume. The quantification values thus obtained are comparable on the one hand with different patients but also with investigations on different devices. In particular, the load-dependent sensitivity of an MR coil does not have to be taken into account separately, since the signal recording takes place both in the first and in the second measurement volume 11 . 12 was carried out at the same loading.

Bei der Verwendung verschiedener Referenzstoffe ist für eine gewährbare Vergleichbarkeit darauf zu achten zu kennzeichnen, auf welchen Referenzstoff sich die jeweiligen Quantifizierungs-Werte beziehen.at the use of different reference substances is there for allowable comparability to pay attention to indicate on which reference substance the respective Obtain quantification values.

In einem letzten Schritt 16 werden die Ergebnisse der Quantifizierung des mindestens einen relevanten Signals angezeigt und/oder für eine spätere Verwendung oder Weiterverarbeitung gespeichert.In a last step 16 the results of the quantification of the at least one relevant signal are displayed and / or stored for later use or further processing.

Claims (12)

Molekulares signalgebendes Verfahren zur Diagnostik und/oder Therapie-Verlaufskontrolle umfassend folgende Schritte: – Signalaufnahme (11) mindestens eines für die Diagnostik und/oder Therapieverlaufskontrolle relevanten Signals in einem ersten Messvolumen (3) in einem zu charakterisierenden Bereich (1) eines Untersuchungsobjekts, Signalaufnahme (12) mindestens eines relevanten Signals in einem zweiten Messvolumen (4) in einem Referenzbereich (2), – Automatisierte Bestimmung (13) von mindestens einer charakteristischen Größe des mindestens einen relevanten Signals aus dem ersten Messvolumen (3), – Automatisierte Bestimmung (14) von mindestens einer charakteristischen Größe des mindestens einen relevanten Signals aus dem zweiten Messvolumen (4), – Quantifizierung (15) des mindestens einen relevanten Signals des ersten Messvolumens (3) durch Normieren (17, 18, 19) der mindestens einen charakteristischen Größe des mindestens einen relevanten Signals des ersten Messvolumens (3) auf eine charakteristische Größe eines relevanten Signals des zweiten Messvolumens (4), – Anzeigen und/oder Speichern (16) eines Ergebnisses der Quantifizierung des mindestens einen relevanten Signals.Molecular signaling method for diagnosis and / or therapeutic follow-up comprising the following steps: - Signal recording ( 11 ) at least one signal relevant for the diagnostics and / or therapeutic process control in a first measurement volume ( 3 ) in a region to be characterized ( 1 ) of an examination object, signal recording ( 12 ) at least one relevant signal in a second measurement volume ( 4 ) in a reference area ( 2 ), - Automated determination ( 13 ) of at least one characteristic size of the at least one relevant signal from the first measurement volume ( 3 ), - Automated determination ( 14 ) of at least one characteristic size of the at least one relevant signal from the second measurement volume ( 4 ), - quantification ( 15 ) of the at least one relevant signal of the first measurement volume ( 3 ) by normalizing ( 17 . 18 . 19 ) of the at least one characteristic variable of the at least one relevant signal of the first measurement volume ( 3 ) to a characteristic size of a relevant signal of the second measurement volume ( 4 ), - Display and / or Save ( 16 ) of a result of the quantification of the at least one relevant signal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Normieren (17, 18, 19) der mindestens einen charakteristischen Größe ein Normieren (17, 18) der jeweiligen charakteristischen Größen des ersten und zweiten Messvolumens (3, 4) auf einheitliche Messbedingungen umfasst.Method according to claim 1, wherein said normalizing ( 17 . 18 . 19 ) of the at least one characteristic variable normalize ( 17 . 18 ) of the respective characteristic quantities of the first and second measurement volumes ( 3 . 4 ) to uniform measurement conditions. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei bei der Signalaufnahme (11, 12) nicht-relevante Signale unterdrückt, oder nur relevante Signale angeregt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein in the signal recording ( 11 . 12 ) suppresses non-relevant signals, or only relevant signals are excited. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vor der Signalaufnahme (11, 12) mindestens ein tomographisches Übersichtsbild (20) mindestens des Untersuchungsobjektes aufgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein before the signal recording ( 11 . 12 ) at least one tomographic overview image ( 20 ) is recorded at least of the examination object. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das erste Messvolumen (3) anhand des mindestens einen Übersichtsbildes (20) in den zu charakterisierenden Bereich (1) eingepasst wird.Method according to claim 4, wherein the first measuring volume ( 3 ) based on the at least one overview image ( 20 ) in the area to be characterized ( 1 ) is fitted. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Referenzbereich (2) außerhalb des Untersuchungsobjektes angeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the reference range ( 2 ) is arranged outside the examination object. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Referenzbereich (2) an einer festen, definierten Position innerhalb eines Detektionsbereichs (52) eines Geräts zur Durchführung des molekularen signalgebenden Verfahrens (51) angeordnet ist.Method according to claim 6, wherein the reference range ( 2 ) at a fixed, defined position within a detection range ( 52 ) of a device for carrying out the molecular signaling method ( 51 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei Position und Ausdehnung des Referenzbereichs (2) für eine automatisierte Einpassung des zweiten Messvolumens (4) in den Referenzbereich (2) in einer Speichereinheit (54) des Geräts zur Durchführung des Verfahrens (51) gespeichert ist.Method according to claim 6 or 7, wherein position and extent of the reference area ( 2 ) for an automated fitting of the second measuring volume ( 4 ) in the reference area ( 2 ) in a storage unit ( 54 ) of the device for carrying out the method ( 51 ) is stored. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Signal, das von dem Metaboliten Cholin stammt, ein relevantes Signal ist.Method according to one of the preceding claims, wherein a signal derived from the metabolite choline is relevant Signal is. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Integral eines Signalpeaks eine charakteristische Größe ist.Method according to one of the preceding claims, wherein an integral of a signal peak is a characteristic quantity. Computerprogramm, das ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auf einer Recheneinheit (53) implementiert, wenn es auf der Recheneinheit (53) ausgeführt wird.Computer program comprising a method according to one of Claims 1 to 10 on a computer unit ( 53 ) when it is executed on the arithmetic unit ( 53 ) is performed. Gerät zur Durchführung eines molekularen, signalgebenden Verfahrens, insbesondere ein MR-Gerät (51), mit einem Refe renzbereich (2) definierter Ausdehnung an fester Position innerhalb eines Detektionsbereichs (52) des Geräts.Device for carrying out a molecular, signaling method, in particular an MR device ( 51 ), with a reference area ( 2 ) defined extension at a fixed position within a detection range ( 52 ) of the device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5617861A (en) * 1994-02-16 1997-04-08 Huntington Medical Research Institutes Magnetic resonance spectral analysis of the brain for diagnosis of clinical conditions

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