DE102007034953A1

DE102007034953A1 - Verfahren zur Bewegungsvorgänge berücksichtigenden Aufnahme von Messdaten eines Patienten und zugehörige medizinische Einrichtung

Info

Publication number: DE102007034953A1
Application number: DE102007034953A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dr. Feiweier; Ralf Ladebeck; Diana Martin; Hartwig Dr. Newiger; Josef Dr. Pfeuffer; Harald Dr. Werthner; Michael Dr. Szimtenings
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: CN101352348A; US8180128B2; DE102007034953B4; CN101352348B; US20090041318A1

Abstract

Verfahren zur Bewegungsvorgänge berücksichtigenden Aufnahme von Messdaten eines Patienten mittels einer sowohl für die Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten, insbesondere von Messdaten mit hoher zeitlicher Auflösung und/ von im Hiblick auf Bewegungsvorgänge interpolierbaren Messdaten, mit einem bildgebenden Verfahren und/oder mittels wenigstens eines Sensorelements als auch für die Aufnahme von nuklearmedizinischen Messdaten, insbesondere mit einer geringeren zeitlichen Auflösung, ausgebildeten medizinischen Einrichtung mit den folgenden Schritten: - Aufnahme nuklearmedizinischer Messdaten mit der medizinischen Einrichtung, - simultane Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten mit der medizinischen Einrichtung, - Ermittlung wenigstens einer wenigstens einen Bewegungsvorgangt des Patienten und/oder im Körper des Patienten betreffenden Bewegungsinformation durch Auswertung wenigstens eines Teils der aufgenommenen Messdaten mit hoher zeitlicher Auflösung seitens einer Recheneinrichtung der medizinischen Einrichtung und - in Abhängigkeit der wenigstens einen ermittelten Bewegungsinformation Anpassung wenigstens einer der Recheneinrichtung vorliegenden, zur Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Messdaten dienenden Schwächungskorrekturinformation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegungsvorgänge berücksichtigenden Aufnahme von Messdaten eines Patienten mittels einer sowohl für die Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten, insbesondere von Messdaten mit hoher zeitlicher Auflösung und/oder von im Hinblick auf Bewegungsvorgänge interpolierbaren Messdaten, mit einem bildgebenden Verfahren und/oder mittels wenigstens eines Sensorelements als auch für die Aufnahme von nuklearmedizinischen Messdaten, insbesondere mit einer geringeren zeitlichen Auflösung, ausgebildeten medizinischen Einrichtung und eine entsprechende bildgebende medizinische Einrichtung.
In der nuklearmedizinischen Bildgebung, beispielsweise in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), finden bei der Bildrekonstruktion verschiedentlich sogenannte Schwächungskorrekturen Verwendung. Bei der PET-Bildgebung werden die aus der Annihilation eines Positrons und eines Elektrons in entgegengesetzte Richtungen emittierten Lichtquanten im Idealfall von einem Detektorpaar registriert. Dies geschieht, indem zwei Ereignisse innerhalb eines definierten Koinzidenzintervalls gemessen werden. Dabei hängt die Wahrscheinlichkeit, dass diese beiden Lichtquanten ihren Weg ungestört und weitgehend geradlinig verfolgen, unter anderem vom Absorptionsverhalten der sich im Pfad befindenden Materie ab. Stark absorbierende Materialien wie z. B. Knochen, Kunststoff und Metalle führen zu einer Verringerung der Detektionsrate.
Dies bedeutet wiederum, dass ohne Korrekturmechanismen die Emissionsregionen, die „hinter" absorbierenden Bereichen liegen, im Bild mit zu geringer Intensität (also falscher Quantifizierung) oder sogar verzerrt (falls eine asymmetrische Absorptionsgeometrie vorliegt) dargestellt werden. Dem wird durch die sogenannte Schwächungskorrektur bzw. „attenuation correction" (AC) begegnet.
Im Rahmen der Schwächungskorrektur wird auf Grundlage von Modellen oder einer vorhergehenden Messung die räumliche Verteilung des Absorptionsverhaltens bestimmt. Ein solches Modell kann im einfachsten Fall sphärisch sein, wie beispielsweise bei Kopfaufnahmen. Die Messungen können mit unterschiedlichen Modalitäten bzw. den nuklearmedizinischen Detektoren selbst durchgeführt werden, beispielsweise mit einem PET-Detektor mit einer zusätzlichen rotierenden Röntgenquelle. Entscheidend ist, dass anhand der Messung eine Aussage darüber möglich ist, wie die räumliche Verteilung der absorbierenden Materialien im Untersuchungsbereich aussieht.
Bei Kombination von Modalitäten (insbesondere Hybridmodalitäten), mit denen sowohl die Erstellung von Magnetresonanztomographieaufnahmen als auch die Erstellung nuklearmedizinischer Aufnahmen möglich ist, wird die Schwächungskorrektur bzw. eine zugehörige Schwächungskorrekturkarte in aller Regel anhand magnetresonanztomographischer Daten erzeugt.
Problematisch für die zur Bildrekonstruktion erforderliche Schwächungskorrektur ist jedoch, dass der Patient und gegebenenfalls weitere Bestandteile im Bildbereich, die dem Patienten zugeordnet bzw. an dessen Körper oder im Körper des Patienten angeordnet sind, bei Bewegungsvorgängen des Patienten ihre Position ändern können. Bei derartigen Bewegungsvorgängen, beispielsweise periodischen Bewegungsvorgängen wie der Atmung oder der Herzbewegung oder auch Bewegungen von Gliedmaßen und dergleichen, gibt die ursprünglich erstellte Schwächungskorrekturkarte nicht mehr die aktuelle Schwächung wieder, wodurch bei der Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Bilder in der bisher üblichen Art und Weise anhand der initialen Schwächungskorrekturkarte Fehler auftreten können.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zu Grunde, ein diesbezüglich verbessertes Verfahren anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Bewegungsvorgänge berücksichtigenden Aufnahme von Messdaten eines Patienten mittels eines sowohl für die Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten, insbesondere von Messdaten mit hoher zeitlicher Auflösung und/oder von im Hinblick auf Bewegungsvorgänge interpolierbaren Messdaten, mit einem bildgebenden Verfahren und/oder mittels wenigstens eines Sensorelements als auch für die Aufnahme von nuklearmedizinischen Messdaten, insbesondere mit einer geringeren zeitlichen Auflösung, ausgebildeten medizinischen Einrichtung vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist:

– Aufnahme nuklearmedizinischer Messdaten mit der medizini schen Einrichtung,
– simultan Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten mit der medizinischen Einrichtung,
– Ermittlung wenigstens einer wenigstens einen Bewegungsvorgang des Patienten und/oder im Körper des Patienten betreffenden Bewegungsinformation durch Auswertung wenigstens eines Teils der aufgenommenen bewegungsbezogenen Messdaten seitens einer Recheneinrichtung der medizinischen Einrichtung und
– in Abhängigkeit der wenigstens einen ermittelten Bewegungsinformation Anpassung wenigstens einer der Recheneinrichtung vorliegenden, zur Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Messdaten dienenden Schwächungskorrekturinformation.

Ausgangspunkt ist somit eine medizinische Einrichtung, insbesondere eine bildgebende medizinische Einrichtung, mit der zum einen die Aufnahme der nuklearmedizinischen Messdaten, insbesondere von PET-Messdaten, möglich ist, zum anderen die Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten z. B. mit höherer zeitlicher Auflösung, als dies im Rahmen des nuklearmedizinischen Verfahrens möglich ist. Die bewegungsbezogenen Messdaten können alternativ bzw. ergänzend auch zur Bewegungsermittlung zwischen zwei Bewegungsdetektionen interpoliert wer den. Dabei müssen die zeitlich hoch aufgelösten Daten nicht zwingend Bilddaten sein, sondern können z. B. auch mit einem oder mehreren Sensoren ermittelt werden (z. B. optisch). Die Informationen dieser Sensoren müssen sich nicht zwingend als Bild darstellen lassen.
Beispielsweise kann es sich bei einer bildgebenden medizinischen Einrichtung um eine Hybrideinrichtung handeln, die zur Aufnahme nuklearmedizinischer Messdaten ebenso ausgebildet ist wie beispielsweise zur Aufnahme von Magnetresonanzdaten bzw. Computertomographiedaten. Ergänzend oder alternativ kann statt der Möglichkeit der Aufnahme von Magnetresonanzdaten, Computertomographiedaten bzw. Ultraschalldaten und dergleichen bei einer erfindungsgemäßen medizinischen Einrichtung eine Messdatenaufnahme mit einem oder mehreren Sensorelementen vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein optischer oder elektrisch arbeitender Sensor verwendet werden, um Bewegungsvorgänge zeitlich hoch aufgelöst bzw. unter Verwendung von Interpolationsverfahren zu detektieren.
Während der nuklearmedizinischen Messung, also beispielsweise der PET-Messung, erfolgt simultan, also gegebenenfalls kontinuierlich oder in festen bzw. sich verändernden Abständen, die Aufnahme der bewegungsbezogenen Messdaten z. B. mit der höheren zeitlichen Auflösung im Vergleich zur nuklearmedizinischen Datenaufnahme. Diese bewegungsbezogenen Messdaten z. B. in Form von Messdaten mit einer höheren zeitlichen Auflösung sind Bilddaten bzw. andere Daten und dienen (gegebenenfalls unter anderem) dazu, die Bewegung des Untersuchungsobjekts bzw. von Anlagenbestandteilen der bildgebenden Einrichtung, die sich mit dem Patienten oder auf Grund der Beweglichkeit des Patienten bewegen, zu erfassen. Diese Messdaten haben somit (gegebenenfalls ergänzend zur Gewinnung sonstiger Informationen dazu) den Zweck, zumindest eine Bewegungsinformation zu gewinnen, die in irgendeiner Beziehung zur Bewegung des Patienten bzw. zur Bewegung von patientenbezogenen Einrichtungsteilen steht, also beispielsweise die Atmung des Patienten oder seine Herzbewegung bzw. die Bewegung des Kör pers oder am Körper bzw. in der Nähe befindlicher Objekte wie einer beweglichen Lokalspule und dergleichen betrifft.
Die Bewegungsinformation, die aus den bewegungsbezogenen Messdaten mit der hohen zeitlichen Auflösung bzw. durch Interpolation zwischen Bewegungsdetektionen gewonnen wurde, dient schließlich dazu, eine Schwächungskorrekturinformation bzw. mehrere Schwächungskorrekturinformationen, beispielsweise in Form einer Schwächungskorrekturkarte, anzupassen bzw. zu korrigieren, um eine Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Daten ausgehend von einer „korrekten" (aktuellen) Schwächungskorrekturkarte zu erhalten.
Somit wird erfindungsgemäß die Schwächungskorrekturinformation, die der Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Daten zu Grunde liegt, bewegungskorrigiert, so dass die Schwächungskorrekturinformation dem aktuellen Bewegungszustand des Patienten bzw. von mit der Bewegung des Patienten in Verbindung bzw. im Zusammenhang stehenden Teilen der medizinischen Einrichtung angepasst ist.
Die anzupassende Schwächungskorrekturinformation ist in der Recheneinrichtung abgespeichert, beispielsweise als initiale Information aus einer zu Beginn der Datenaufnahme erfolgten Schwächungskorrekturmessung.
Damit kann, da die Exaktheit der Schwächekorrekturinformationen einen direkten Einfluss auf die nuklearmedizinische Bildqualität und die Quantifizierbarkeit hat, eine deutlich verbesserte nuklearmedizinische Bildgebung erreicht werden.
Mit besonderem Vorteil wird erfindungsgemäß wenigstens eine einen Bestandteil einer Schwächungskorrekturkarte für einen Messdatenaufnahmebereich bildende Schwächungskorrekturinformation angepasst. In diesem Fall findet als eine Nachführung der Schwächungskorrekturkoeffizienten für die Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Daten durch die Bewegungskorrekturvorschriften aus dem Messdatenaufnahmeverfahren z. B. mit einer hohen zeitlichen Auflösung bzw. mit dem die interpolierbaren Daten gewonnen wurden dazu Verwendung, eine Schwächungskorrekturkarte für einen entsprechenden Untersuchungsbereich bzw. Aufnahmebereich im Körper eines Patienten bzw. für einen Aufnahmebereich der (bildgebenden) medizinischen Einrichtung geeignet anzupassen. Es wird somit eine Schwächungskorrekturkarte bewegungskorrigiert, die für den Aufnahmebereich insgesamt die räumliche Verteilung des Absorptionsverhaltens des Gewebes bzw. der sonstigen Materialien im Aufnahmebereich wiedergibt.
Wenigstens eine initiale Schwächungskorrekturinformation, insbesondere eine initiale Schwächungskorrekturkarte, kann zur späteren Anpassung aus bereits aufgenommenen bewegungsbezogenen Messdaten ermittelt werden. Damit also zu Anfang der Messdatenaufnahme Schwächungskorrekturdaten vorliegen, die eine umgehende bzw. spätere Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Messdaten erlauben, wird also eine initiale Schwächungskorrekturinformation, in der Regel eine Mehrzahl solcher Informationen, vorzugsweise in Form einer initialen Schwächungskorrekturkarte ermittelt, wozu bereits früher aufgenommene bewegungsbezogene Messdaten bzw. entsprechende Bildaufnahmen verwendet werden, beispielsweise eine Schwächungskorrekturkarte, die anhand magnetresonanztomographischer Daten erzeugt wurde. Diese initiale Schwächungskorrekturkarte bzw. die initalen Schwächungskorrekturinformationen werden dann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens später unter Berücksichtigung der ermittelten Bewegungsinformation für die Patientenbewegung korrigiert.
Die wenigstens eine Schwächungskorrekturinformation kann unter Verwendung wenigstens einer aus der wenigstens einen Bewegungsinformation bestimmten Abbildungsvorschrift für eine Bewegungskorrektur der nuklearmedizinischen Messdaten angepasst werden. Damit können Abbildungsvorschriften verwendet werden, die gegebenenfalls ohnehin für eine allgemeine Bewegungskorrektur ermittelt wurden.
Vorteilhafterweise werden die wenigstens eine oder mehrere der Recheneinrichtung vorliegende Schwächungskorrekturinformationen als statische oder bewegliche Schwächungskorrekturinformationen klassifiziert, wobei insbesondere alle Schwächungskorrekturinformationen einer Schwächungskorrekturkarte für einen Messdatenaufnahmebereich entsprechend klassifiziert werden. Die eine Schwächungskorrekturinformation bzw. die mehreren Schwächungskorrekturinformationen werden also als statisch bzw. beweglich eingeordnet, je nachdem, ob sie statische oder bewegliche Messdatenaufnahmebereiche betreffen. Entsprechend wird eine Schwächungskorrekturkarte in statische und bewegliche Anteile separiert. Stammt die Schwächungskorrekturinformation, die der Recheneinrichtung vorliegt, aus einer Anpassung in Abhängigkeit wenigstens einer Bewegungsinformation, so wird diese, falls eine Anpassung im Sinne einer bewegungsbedingten Veränderung stattgefunden hat, bewegliche Anteile betreffen.
Als Beispiele für statische Anteile sind andererseits solche zu nennen, die auf die Absorption durch einen Patiententisch (der während einer Messung in der Regel unbewegt ist) bzw. Verkleidungsteile der medizinischen Einrichtung zurückzuführen sind. Bewegliche Anteile bzw. Schwächungskorrekturinformationen betreffen den Patienten und bei einer entsprechenden, insbesondere bildgebenden, medizinischen Einrichtung unter Umständen vorhandene bewegliche (flexible) Lokalspulen mit undefinierten Positionen sowie Patientenfixierungen und dergleichen.
Diese Klassifizierung erfolgt vorzugsweise zunächst initial und wird dann, in Abhängigkeit von den Bewegungsinformationen, die bei der erfindungsgemäßen Messdatenaufnahme erhalten werden, angepasst. Eine einmalige Festsetzung fester statischer (einrichtungsspezifischer) Anteile ermöglicht es, die Anpassung einer Schwächungskorrekturkarte auf bestimmte Bereiche zu beschränken.
Insbesondere ist somit in dem Fall, dass eine Klassifizierung in statische und bewegliche Schwächungskorrekturinformationen bereits zumindest einmal durchgeführt wurde, eine sich daran anschließende Anpassung wenigstens einer Schwächungskorrekturinformation derart durchführbar, dass ausschließlich solche Schwächungskorrekturinformationen berücksichtigt werden, die schon als beweglich klassifiziert wurden. Gegebenenfalls können aber auch bestimmte in einer Schwächungskarte benachbarte Bereiche berücksichtigt werden. Damit können erfindungsgemäß die beweglichen Anteile einer Attenuation-Correction-Card mit den simultan aufgenommenen Bewegungsinformationen korrigiert werden, so dass auf diese Weise eine Verbesserung der nuklearmedizinischen Bildqualität, insbesondere bei starker Bewegung, erreicht wird. Werden nur die als bewegliche Korrekturinformationen klassifizierten Schwächungskorrekturinformationen berücksichtigt, so vereinfacht sich der Berechnungsaufwand, da für die statischen Anteile eine Korrektur nicht erforderlich ist, so dass dementsprechend durch die ausschließliche Verwendung der beweglichen Schwächungskorrekturinformationen keine nachteilige Beeinflussung der Bildqualität auftritt.
Beispielsweise kann wenigstens eine eine Absorption durch einen Patiententisch und/oder wenigstens ein Verkleidungsteil der und/oder eine feste Lokalspule (für Magnetresonanzaufnahmen) der medizinischen Einrichtung betreffende Schwächungskorrekturinformation als statische Schwächungskorrekturinformation klassifiziert werden und/oder wenigstens eine den Patienten und/oder eine flexible Lokalspule für eine Magnetresonanzdatenaufnahme und/oder eine Patientenfixierung betreffende Schwächungskorrekturinformation als bewegliche Schwächungskorrekturinformation klassifiziert werden. Die statischen Schwächungskorrekturinformationen betreffen also beispielsweise den während der Messdatenaufnahme unbeweglichen Patiententisch (falls dieser während der Datenaufnahme bewegt wird, ist eine Klassifizierung als bewegliche Schwächungskorrekturinformation erforderlich) bzw. Teile der Verkleidung oder andere unbewegliche Teile der bildgebenden medizinischen Einrichtung. Solche Informationen, die bewegliche Einrichtungsbestandteile und den Patienten direkt betreffen, können als bewegliche Schwächungskorrekturinformationen klassifiziert und dann im Rahmen einer Anpassung beispielsweise der Schwächungskorrekturkarte berücksichtigt werden. Beispielhaft zu nennen sind der Patient selbst bzw. bestimmte Körperteile des Patienten, eine möglicherweise vorhandene flexible Lokalspule für Magnetresonanzaufnahmen bzw. Patientenfixierungen und dergleichen.
Aus den aufgenommenen bewegungsbezogenen Messdaten (z. B. mit hoher zeitlicher Auflösung) kann wenigstens eine eine Relativbewegung des Patienten zu einem statischen Bestandteil der medizinischen Einrichtung betreffende Bewegungsinformation ermittelt und zur Anpassung der wenigstens einen Schwächungskorrekturinformation verwendet werden. Damit wird berücksichtigt, wie sich der Patient im Verhältnis zu statischen Komponenten im Gesichtsfeld der Modalitäten) bewegt. Durch eine derartige Definition von Relativbewegungen kann die statische Position beispielsweise einer Patientenliege oder eines anderen Einrichtungsbestandteils wie von (festen) Lokalspulen mit definierter Position in geeigneter Weise mit dem bewegten Anteil bzw. Körperteil des Patienten in einer Schwächungskorrekturkarte zusammengefasst werden.
Unabhängig davon können die stationären Elemente bzw. Einrichtungsbestandteile für jeden Typ einer (z. B. bildgebenden) medizinischen Einrichtung wie beispielsweise einen Scanner und dergleichen einmalig definiert und dann in einer Recheneinrichtung im System gespeichert werden.
Als bewegungsbezogene Messdaten können erfindungsgemäß Magnet resonanzdaten und/oder Computertomographiedaten und/oder Ultraschalldaten und/oder Sensordaten, insbesondere wenigstens eines optischen und/oder elektrischen Sensorelements, und/oder als zeitlich geringer aufgelöste nuklearmedizinische Messdaten Positronen-Emissions-Tomographiedaten und/oder Single-Photon-Emission-Computed-Tomography-Daten aufgenommen werden. Die bewegungsbezogenen z. B. zeitlich hoch aufgelösten Messdaten können also beispielsweise Daten eines schnellen bildgebenden Verfahrens wie der Magnetresonanztomographie oder der Computertomographie oder auch Ultraschalldaten sein. Gegebenenfalls kann die Bewegungsinformation auch aus einer Kombination mit unterschiedlichen bildgebenden Verfahren gewonnener Messdaten bestimmt werden, beispielsweise aus Fusionsbildern aus der Computertomographie und eines Ultraschallverfahrens. Darüber hinaus oder alternativ können Sensorelemente verwendet werden, die Sensordaten als Messdaten liefern. Dabei können die Sensordaten optisch bzw. elektrische Daten und dergleichen sein, aus denen Bewegungsinformationen gewonnen werden können, beispielsweise Kameradaten und dergleichen.
Das nuklearmedizinische Verfahren kann neben der PET ein weiteres nuklearmedizinisches Verfahren sein, bei dem Schwächungskorrekturinformationen zum Einsatz kommen. Gegebenenfalls können auch mehrere nuklearmedizinische Verfahren kombiniert miteinander im Rahmen der Messdatenaufnahme mit der (bildgebenden) medizinischen Einrichtung verwendet werden.
Parallel zur Messdatenaufnahme kann erfindungsgemäß in Abhängigkeit der wenigstens einen ermittelten Bewegungsinformation eine Bewegungskorrektur für wenigstens einen Teil der nuklearmedizinischen Messdaten in Echtzeit durch die Recheneinrichtung durchgeführt werden. Die Bewegungsinformation wird also nicht nur für die Korrektur der Schwächungskorrekturkoeffizienten bzw. deren Anpassung verwendet, sondern ebenso für eine Bewegungskorrektur der nuklearmedizinischen Messdaten, insbesondere in Echtzeit mitführend zur weiter fortlaufenden Messdatenaufnahme. Diese Bewegungskorrektur kann unter Berücksichtigung von Abbildungsvorschriften für die Patientenbewegung erfolgen, die aus den bewegungsbezogenen Messdaten z. B. eines zeitlich hoch aufgelösten Verfahrens gewonnen wurden. Selbstverständlich kann die Anpassung der Schwächungskorrekturinformation ebenso mit einer Bewegungskorrektur kombiniert werden, die nicht in Echtzeit, sondern im Nachhinein beispielsweise auf die abgespeicherten Rohdaten des nuklearmedizinischen Verfahrens angewendet wird. In jedem Fall wird dann die Bewegungsinformation nicht nur für die Anpassung einer Schwächungskorrekturkarte und dergleichen verwendet, sondern ebenso für eine (allgemeine) Bewegungskorrektur zur Verbesserung der Bildqualität der nuklearmedizinischen Aufnahmen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine medizinische Einrichtung, z. B. eine bildgebende medizinische Einrichtung, die zur simultanen Bewegungsvorgänge berücksichtigenden Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten eines Patienten, insbesondere von Messdaten mit einer hohen zeitlichen Auflösung und/oder von im Hinblick auf Bewegungsvorgänge interpolierbaren Messdaten, und für die Aufnahme von nuklearmedizinischen Messdaten, insbesondere mit einer geringeren zeitlichen Auflösung, ausgebildet ist und zudem eine Recheneinrichtung zur Ermittlung wenigstens einer wenigstens einen Bewegungsvorgang des Patienten und/oder im Körper des Patienten betreffenden Bewegungsinformation durch Auswertung wenigstens eines Teils der aufgenommenen bewegungsbezogenen Messdaten und zur Anpassung wenigstens einer der Recheneinrichtung vorliegenden, zur Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Messdaten dienenden Schwächungskorrekturinformation in Abhängigkeit der wenigstens einen ermittelten Bewegungsinformation aufweist. Dabei ist die (z. B. bildgebende) medizinische Einrichtung insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens wie vorstehend geschildert ausgebildet.
Die medizinische Einrichtung weist also eine nuklearmedizinische Aufnahmeeinrichtung wie einen Positronen-Emissions-Tomographen auf. Daneben ist die Einrichtung beispielsweise als Hybridmodalität außerdem zur Aufnahme von Magnetresonanzdaten und/oder Computertomographiedaten bzw. Ultraschalldaten ausgebildet. Ergänzend oder alternativ zu bildgebenden Verfahren können für die Aufnahme von Messdaten mit einer hohen zeitlichen Auflösung Sensorelemente wie optische oder elektrische Sensoren vorgesehen sein. Diese Sensorelemente dienen also dazu, Bewegungsinformationen zu gewinnen, die ergänzend oder alternativ zu Magnetresonanzdaten und dergleichen ermittelt werden.
Die medizinische Einrichtung weist darüber hinaus eine Recheneinrichtung auf, die aus den hoch aufgelösten Daten wenigstens eine Bewegungsinformation ableitet, die daraufhin verwendet wird, um eine Schwächungskorrekturinformation an den aktuellen Bewegungszustand des Systems bzw. des Patienten anzupassen. Hierzu sind auf der Recheneinrichtung entsprechende Messdatenverarbeitungsalgorithmen implementiert. Insbesondere kann die Recheneinrichtung eine angepasste Schwächungskorrekturkarte erzeugen, die auf den Bewegungsinformationen, die aktuell neu ermittelt wurden, basiert. Die Anpassung der Schwächungskorrekturkarte erfolgt somit mitführend zur weiteren Datenaufnahme während der Messung, so dass Fehler, die insbesondere bei starker Bewegung entstehen können, vermieden werden, um die Bildqualität hoch zu halten.
Weiter Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Zeichnungen sowie aus den Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipskizze zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine erfindungsgemäße bildgebende medizinische Einrichtung und
3 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Anpassung einer Schwächungskorrekturkarte.
In der 1 ist eine Prinzipskizze zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei erfolgt gemäß dem Kästchen a eine Aufnahme nuklearmedizinischer Messdaten mit einer bildgebenden medizinischen Einrichtung, während gemäß dem Kästchen b simultan eine Aufnahme von zeitlich hoch aufgelösten bzw. im Hinblick auf Bewegungsvorgänge interpo lierbaren bewegungsbezogenen Messdaten als Bilddaten bzw. Daten optischer und/oder elektrischer Sensoren, z. B. eines Positionssensors, der die Atembewegung in einer Dimension erfasst, ebenfalls mit der medizinischen Einrichtung erfolgt. Die nuklearmedizinischen Messdaten sind dabei beispielsweise PET-Messdaten, während die bewegungsbezogenen Messdaten Daten aus der Magnetresonanztomographie, der Computertomographie, Ultraschalldaten bzw. Daten optischer oder elektrischer und anderer Sensorelemente sein können, wobei gegebenenfalls auch eine Kombination unterschiedlicher Verfahren zur Aufnahme der z. B. zeitlich hoch aufgelösten bewegungsbezogenen Messdaten zum Einsatz kommen kann.
In der Folge wird, beispielsweise in bestimmten Zeitintervallen noch während die Messdatenaufnahme läuft, gemäß dem Kästchen c wenigstens eine wenigstens einen Bewegungsvorgang des Patienten und/oder im Körper des Patienten betreffende Bewegungsinformation durch Auswertung wenigstens eines Teils der aufgenommenen bewegungsbezogenen Messdaten, im Hinblick auf ihre hohe zeitliche Auflösung bzw. durch Interpolation, seitens einer Recheineinrichtung der bildgebenden medizinischen Einrichtung ermittelt. Ist die Zeitauflösung der Bewegungsdetektion nicht hinreichend hoch, so kann zwischen zwei Bewegungsdetektionen interpoliert werden.
Diese eine bzw. diese mehreren Bewegungsinformationen dienen dann dazu, gemäß dem Kästchen d in Abhängigkeit der wenigstens einen ermittelten Bewegungsinformation wenigstens eine der Recheneinrichtung vorliegende, zur Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Messdaten dienenden Schwächungskorrekturinformation anzupassen.
Danach oder parallel kann die Messdatenaufnahme weitergeführt werden, wie durch die Pfeile angedeutet wird, die vom Kästchen d zu den Kästchen a und b führen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also die gemäß dem Kästchen c aus den bewegungsbezogenen Daten ermittelten Bewe gungsinformationen auf die Daten der Attenuation-Correction angewandt, um zumindest die beweglichen Anteile einer entsprechenden Schwächungskorrekturkarte bzw. allgemein eine Schwächungskorrekturinformation, die Bewegungseinflüssen unterliegt, anzupassen, diese also gegebenenfalls in Abhängigkeit der aufgenommenen Bewegungsvorgänge des Patienten, also beispielsweise der Bewegung der Gliedmaßen, des Körpers oder von Bewegungsvorgängen im Körper wie der Atmung und dergleichen bzw. von mit der Patientenbewegung im Zusammenhang stehenden Einrichtungsteilen, zu korrigieren. Bei einer Anpassung auf einer Schwächungskorrekturkarte erfolgt die Korrektur zweckmäßigerweise für die beweglichen Anteile der Schwächungskorrekturkarte, wobei die als solche identifizierten statischen Anteile unverändert bleiben. Diese Klassifikation lässt sich anhand der Bewegungsinformationen aus den Aufnahmen einmal ermitteln, mit der Folge, dass die statischen Teile für die Zukunft für die Anpassung nicht mehr berücksichtigt werden. Des Weiteren können von vorneherein für die (bildgebende) medizinische Einrichtung spezifische stationäre bzw. statische Elemente definiert werden, beispielsweise ein für den Aufnahmebetrieb immer gleich in Position gebrachter Patiententisch, Verkleidungsteile und dergleichen.
Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße bildgebende medizinische Einrichtung 1, die einen Tomographen 2 im dargestellten Fall für die Aufnahme von Magnetresonanzdaten sowie PET-Messdaten aufweist. In anderen Ausführungsbeispielen können andere Bildaufnahmeverfahren wie beispielsweise die Computertomographie oder Ultraschallverfahren zum Einsatz kommen. Ebenso können andere nuklearmedizinische Aufnahmeverfahren vorgesehen sein. Des Weiteren können die Bewegungsvorgänge mit Sensorelementen wie optischen oder elektrischen Sensoren verfolgt werden.
Bei dem hier im Ausführungsbeispiel vorgesehenen Tomographen 2 ist eine Patientenliege 3 vorhanden, auf der sich ein Patient 4 für die Messdatenaufnahme befindet.
Des Weiteren verfügt die bildgebende medizinische Einrichtung 1 über eine Recheneinrichtung 5 mit einem zugeordneten Bildschirm 6 mit einer Eingabevorrichtung in Form einer Tastatur. Mit dem Tomographen 2 werden simultan zeitlich hoch aufgelöste Magnetresonanzdaten und nuklearmedizinische PET-Messdaten aufgenommen. Aus den zeitlich hoch aufgelösten Magnetresonanzdaten ermittelt die mit dem Tomographen 2 über eine Datenverbindung verbundene Recheneinrichtung 5 Bewegungsinformationen, die sie schließlich dafür verwendet, eine Schwächungskorrekturkarte für die PET-Daten geeignet anzupassen. Diese Anpassung wird dabei in diesem Ausführungsbeispiel so durchgeführt, dass in einer intial vorliegenden Schwächungskorrekturkarte statische und bewegliche Anteile der bildgebenden medizinischen Einrichtung 1 voneinander separiert werden. Die statischen Anteile betreffen dabei solche Anteile, die auf die Absorption durch feste (unbewegliche) Einrichtungselemente zurückzuführen sind. Dies sind im gezeigten Beispiel die bereits für die Aufnahme in Position gebrachte Patientenliege 3 sowie eine feste, hier lediglich angedeutet dargestellte, lokale Spule 8. Ein beweglicher Anteil ist demgegenüber je nach Aufnahmebereich z. B. auf die Patientenfixierung 7, die sich mit dem Patienten 4 bewegt, zurückzuführen.
Die beweglichen Anteile der Schwächungskorrekturkarte werden nun mit den simultan zu den nuklearmedizinischen Daten aufgenommenen Bewegungsinformationen korrigiert, wodurch eine Verbesserung der Bildqualität der nuklearmedizinischen Bilddaten, besonders in dem Fall, dass starke Bewegungsvorgänge vorliegen, erreicht wird. Diese Bewegungskorrektur der Schwächungskorrekturkarte kann im Laufe der Messung bei Vorliegen neuer Bewegungsinformationen mehrfach durchgeführt werden.
Die 3 zeigt schließlich eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Anpassung einer Schwächungskorrekturkarte 9. Die Schwächungskorrekturkarte 9, die hier lediglich skizziert dargestellt ist, zeigt, wie hier durch die unterschiedlichen Schraffuren 10a–10f angedeutet ist, die räumliche Verteilung des Absorptionsverhaltens im Messdatenaufnahmebereich.
Die Schwächungskorrekturkarte 9 wird nun bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in statische Anteile 11 sowie bewegliche Anteile 12 der entsprechend separierten Schwächungskorrekturkarte 13 aufgeteilt. Zur Verdeutlichung sind die statischen Anteile 11 von den beweglichen Anteilen 12 durch Linien 14 getrennt dargestellt. Für die beweglichen Anteile 12 wird in der Folge die Bewegungsinformation aus dem Verfahren mit hoher zeitlicher Auflösung herangezogen, um eine angepasste Schwächungskorrekturkarte 15 zu erhalten, die hinsichtlich der beweglichen Anteile an den aktuellen Bewegungszustand angepasst ist, also hier unterschiedlichen Korrekturinformationen gemäß den Schraffuren 16a–16d im Vergleich zu den ursprünglichen Schraffuren 10a, 10c, 10e und 10f der beweglichen Anteile zeigt. Der unveränderte statische Anteil ist hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mehr gezeigt.
So kann durch die Verwendung einer auf dem aktuellen Stand befindlichen Schwächungskorrekturkarte, also der gegebenenfalls mehrfach während der Datenaufnahme angepassten Schwächungskorrekturkarte 15, eine Verbesserung der nuklearmedizinischen Bildqualität insbesondere in dem Fall, dass eine starke Bewegung vorliegt, erreicht werden.

Claims

Verfahren zur Bewegungsvorgänge berücksichtigenden Aufnahme von Messdaten eines Patienten (4) mittels einer sowohl für die Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten, insbesondere von Messdaten mit hoher zeitlicher Auflösung und/oder von im Hinblick auf Bewegungsvorgänge interpolierbaren Messdaten, mit einem bildgebenden Verfahren und/oder mittels wenigstens eines Sensorelements als auch für die Aufnahme von nuklearmedizinischen Messdaten, insbesondere mit einer geringeren zeitlichen Auflösung, ausgebildeten medizinischen Einrichtung (1) mit den folgenden Schritten: – Aufnahme nuklearmedizinischer Messdaten mit der medizinischen Einrichtung (1) (a), – simultan Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten mit der medizinischen Einrichtung (1) (b), – Ermittlung wenigstens einer wenigstens einen Bewegungsvorgang des Patienten (4) und/oder im Körper des Patienten (4) betreffenden Bewegungsinformation durch Auswertung wenigstens eines Teils der aufgenommenen Messdaten mit hoher zeitlicher Auflösung seitens einer Recheneinrichtung (5) der medizinischen Einrichtung (1) (c) und – in Abhängigkeit der wenigstens einen ermittelten Bewegungsinformation Anpassung wenigstens einer der Recheneinrichtung (5) vorliegenden, zur Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Messdaten dienenden Schwächungskorrekturinformation (d).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine einen Bestandteil einer Schwächungskorrekturkarte (9, 13, 15) für einen Messdatenaufnahmebereich bildende Schwächungskorrekturinformation angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine initiale Schwächungskorrekturinformation, insbesondere eine initiale Schwächungskorrekturkarte (9, 13, 15), zur späteren Anpassung aus bereits aufgenommenen Aufnahmen bewegungsbezogenen Messdaten ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schwächungskorrekturinformation unter Verwendung wenigstens einer aus der wenigstens einen Bewegungsinformation bestimmten Abbildungsvorschrift für eine Bewegungskorrektur der nuklearmedizinischen Messdaten angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine oder mehrere der Recheneinrichtung (5) vorliegende Schwächungskorrekturinformationen als statische oder bewegliche Schwächungskorrekturinformationen klassifiziert werden, insbesondere dass alle Schwächungskorrekturinformationen einer Schwächungskorrekturkarte (9, 13, 15) für einen Messdatenaufnahmebereich entsprechend klassifiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine anschließende Anpassung unter ausschließlicher Berücksichtigung der als beweglich klassifizierten Schwächungskorrekturinformationen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine eine Absorption durch einen Patiententisch und/oder wenigstens ein Verkleidungsteil und/oder eine feste Lokalspule (8) der medizinischen Einrichtung (1) betreffende Schwächungskorrekturinformation als statische Schwächungskorrekturinformation und/oder wenigstens eine den Patienten (4) und/oder eine flexible Lokalspule für eine Magnetresonanzdatenaufnahme und/oder eine Patientenfixierung (7) betreffende Schwächungskorrekturinformation als bewegliche Schwächungskorrekturinformation klassifiziert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den aufgenommenen Messdaten wenigstens eine eine Relativbewegung des Patienten (4) zu einem statischen Bestandteil der medizinischen Einrichtung (1) betreffende Bewegungsinformation ermittelt und zur Anpassung der wenigstens einen Schwächungskorrekturinformation verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als bewegungsbezogene Messdaten Magnetresonanzdaten und/oder Computertomographiedaten und/oder Ultraschalldaten und/oder Sensordaten, insbesondere wenigstens eines optischen und/oder elektrischen Sensorelements, und/oder als zeitlich geringer aufgelöste nuklearmedizinische Messdaten Positronen-Emissions-Tomographiedaten und/oder Single-Photon-Emission-Computed-Tomography-Daten aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Messdatenaufnahme in Abhängigkeit der wenigstens einen ermittelten Bewegungsinformation eine Bewegungskorrektur für wenigstens einen Teil der nuklearmedizinischen Messdaten in Echtzeit durch die Recheneinrichtung (5) durchgeführt wird.
Medizinische Einrichtung (1), ausgebildet zur simultanen Bewegungsvorgänge berücksichtigenden Aufnahme von bewegungsbezogenen Messdaten eines Patienten (4), insbesondere von Messdaten mit hoher zeitlicher Auflösung und/oder von im Hinblick auf Bewegungsvorgänge interpolierbaren Messdaten, mit einem bildgebenden Verfahren und/oder mittels wenigstens eines Sensorelements und für die Aufnahme von nuklearmedizinischen Messdaten, insbesondere mit einer geringeren zeitlichen Auflösung, mit einer Recheneinrichtung (5) zur Ermittlung wenigstens einer wenigstens einen Bewegungsvorgang des Patienten (4) und/oder im Körper des Patienten (4) betreffenden Bewegungsinformation durch Auswertung wenigstens eines Teils der aufgenommenen bewegungsbezogenen Messdaten und zur Anpassung wenigstens einer der Recheneinrichtung (5) vorliegenden, zur Rekonstruktion der nuklearmedizinischen Messdaten dienenden Schwächungskorrekturinformation in Abhängigkeit der wenigstens einen ermittelten Bewegungsinformation, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.