DE102008007968A1

DE102008007968A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Lagerverschiebung eines Fokusgebiets

Info

Publication number: DE102008007968A1
Application number: DE102008007968A
Authority: DE
Inventors: Florian Dr. Steinmeyer; Michael Dr. Zwanger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2009-08-20
Also published as: CN101502446A; US8386016B2; CN101502446B; US20090203987A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Lageverschiebung angegeben. Es werden eine Temperaturinformation ableitbar beinhaltende erste Bilddaten einer Körperregion (12) eines real positionierten Patienten (4) gewonnen. Es wird ein Fokusgebiet (16, 16') in der Körperregion (12) ermittelt, wobei ein Fokus eines Hyperthermieapplikators (6) auf das Fokusgebiet (16, 16') ausrichtbar ist. Es werden eine Temperaturinformation ableitbar beinhaltende zweite Bilddaten der Körperregion (12) des real positionierten Patienten (4) gewonnen und durch einen Vergleich der zweiten mit den ersten Bilddaten wird auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets (16, 16') geschlossen. Weiter wird eine entsprechende Vorrichtung (2) zur Ermittlung einer Lageverschiebung eines Fokusgebiets angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Lageverschiebung eines Fokusgebiets sowie eine entsprechende Vorrichtung. Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf das Gebiet einer Hyperthermieapplikation.
In den letzten Jahren findet in der medizinischen Krebsbehandlung in zunehmendem Maße eine hyperthermische Behandlung von Tumorgewebe Beachtung. Bei einer derartigen hyperthermischen Behandlung, kurz auch Hyperthermie genannt, wird das Tumorgewebe auf Temperaturen von über 42,5°C erwärmt. Die Hyperthermie wird bei der Krebsbehandlung häufig als eine eine Strahlen- und/oder Chemotherapie unterstützende Maßnahme eingesetzt. Bei einer hyperthermischen Behandlung von Tumorzellen, bei der diese auf Temperaturen von beispielsweise über 60°C erwärmt werden, man spricht in dem Zusammenhang häufig von einer Hitzetherapie, kommt es im Allgemeinen zu einer hitzebedingten Zerstörung der Tumorzellen.
Bei der Hyperthermie wird häufig zwischen einer Ganzkörperhyperthermie und einer lokalen Hyperthermie unterschieden. Eine Ganzkörperhyperthermie kann mitunter zu einer starken Belastung des Herz-Kreislaufsystems des Patienten, führen.
Bei einer lokalen Hyperthermie hingegen wird angestrebt, nur einen eng umgrenzten Bereich, beispielsweise nur das Tumorgewebe, zu überwärmen. Zur Erzielung einer Überwärmung, insbesondere einer lokalen Überwärmung, kommen beispielsweise Ultraschallwellen, Infrarotstrahlen, Mikrowellen oder Laserstrahlen zum Einsatz, welche jeweils in der Regel über einen entsprechenden Hyperthermieapplikator auf das zu erwärmende Gebiet, also z. B. auf das Tumorgewebe, fokussiert werden, wodurch das Tumorgewebe durch eine Überhitzung geschädigt oder gänzlich zerstört wird. In diesem Zusammenhang spricht man auch von einer thermischen Ablation oder Thermoablation.
Um beispielsweise die Effektivität einer derartigen lokalen Behandlung zu garantieren und die Zerstörung von gesundem Gewebe zu vermeiden, ist es notwendig, die Lage des Tumors genau zu kennen, um bei einer nachgeschalteten Behandlung die präzise Ausrichtung des Fokus' des Hyperthermieapplikators auf das zu erwärmende Gebiet zu gewährleisten.
Dazu wird in der DE 694 28 146 T2 eine Ultraschallvorrichtung vorgeschlagen, bei der ein Patient während einer Hyperthermie-Behandlung so auf einen Behandlungstisch der Vorrichtung gelegt wird, dass der zu erwärmende Tumor über einer im Behandlungstisch befindlichen Behandlungsöffnung lokalisiert ist. Unterhalb der Behandlungsöffnung ist ein Ultraschallwellenapplikator fest angebracht, wodurch die relative Lage des Ultraschallwellenapplikators zu dem zu erwärmenden Gebiet fixiert wird. Nachteiligerweise kann dadurch aber eine Verschiebung der Lage des Ultraschallwellen-Fokus' relativ zu dem zu erwärmenden Gebiet, beispielsweise infolge einer Bewegung des Patienten, z. B. durch eine Atembewegung, und damit die Gefahr einer Schädigung gesunden Gewebes nicht gänzlich ausgeschlossen werden.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung einer Lageverschiebung eines Fokusgebiets anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine entsprechende Vorrichtung anzugeben.
Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach werden eine Temperaturinformation ableitbar beinhaltende erste Bilddaten einer Körperregion eines real positionierten Patienten gewonnen. Es wird ein Fokusgebiet in der Körperregion ermittelt, wobei ein Fokus eines Hyperthermieapplikators auf das Fokusgebiet ausrichtbar ist. Es werden eine Temperaturinformation ableitbar beinhaltende zweite Bilddaten der Körperregion des real positionierten Patienten gewonnen und durch einen Vergleich der zweiten mit den ersten Bilddaten wird auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets geschlossen.
Die Erfindung geht von der allgemeinen Überlegung aus, dass es beispielsweise für eine wirkungsvolle hyperthermische Behandlung, insbesondere eine thermische Ablation, eines Tumorgewebes notwendig ist, die Lage des Tumors präzise zu kennen, um bei der nachgeschalteten Behandlung den Fokus des Hyperthermieapplikators präzise auf ein zu erwärmende Gebiet, also auf ein Fokusgebiet in einer Körperregion des Patienten auszurichten. Das Fokusgebiet kann beispielsweise als ein Gebiet eines Tumorgewebes gegeben sein.
Die Erfindung erkennt, dass aufgrund der dem Hyperthermieapplikator inne wohnenden potentiellen Fähigkeit, ein Körpergewebe durch Überwärmung zu schädigen, beispielsweise auch die Gefahr einer Schädigung von gesundem, z. B. an ein Tumorgewebe angrenzendes Körpergewebe, besteht, insbesondere dann wenn eine Lageverschiebung des Fokusgebiets relativ zu dem Fokus' des Hyperthermieapplikators „übersehen" wird. Bei einem derartigen Übersehen ist es beispielsweise einem behandelnden Arzt nicht möglich, eine Schädigung gesunden Gewebes durch eine entsprechende Reaktion, beispielsweise durch eine Unterlassung einer Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators, zu vermeiden.
Eine Temperaturinformation beinhaltende Bilddaten, wie sie zur Kontrolle einer Hyperthermieapplikation eingesetzt werden, sind in der Regel für eine Sichtbarmachung einer Temperatur der Körperregion in Form eines Thermometriebildes optimiert. Aufgrund dessen zeigt eine Darstellung derartiger Bilddaten anatomische Details häufig nur sehr unscharf und verrauscht, so dass es beispielsweise einem Arzt nicht möglich ist, anhand anatomischer oder sonstiger optischer Landmarken zuverlässig eine Lageveränderung eines Patienten zu erkennen, um daraus auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets zu schließen.
Die Erfindung erkennt nun in überraschender Weise, dass sich diese Temperaturinformation beinhaltenden Bilddaten dennoch zum Erkennen einer Lageänderung heranziehen lassen. Hierzu wird durch einen Bilddatenvergleich auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets geschlossen. Bei diesem Bilddatenvergleich werden eine Temperaturinformation beinhaltende zweite Bilddaten mit eine Temperaturinformation beinhaltende ersten Bilddaten verglichen, d. h. ein zeitlich später gewonnener Bilddatensatz wird mit einem davor gewonnenen Bilddatensatz verglichen. Die eine Temperaturinformation beinhaltenden ersten Bilddaten werden im Wesentlichen gleich nach einer entsprechenden Positionierung des Patienten von einer Körperregion des Patienten gewonnen und liefern eine Art Referenz-Datensatz. Mittels eines derartigen Referenz-Datensatzes ist es möglich, eine Verschiebung des Fokusgebiets, beispielsweise infolge einer geringfügigen Bewegung des Patienten, automatisch und somit im Wesentlichen ohne zeitliche Verzögerung, sowie ohne die Notwendigkeit einer Interaktion eines Benutzers, z. B. eines Arztes, anhand einer Abweichung in den nachfolgend aufgenommenen Bilddaten festzustellen. Eine hohe Auflösung anatomischer Details ist hierzu nicht erforderlich.
Die Bilddaten werden mit dem für eine Hyperthermieapplikation vorhandenen Bildgewinnungsgerät erstellt.
Die Lageverschiebung wird insbesondere automatisch ermittelt und beispielsweise als ein Verschiebungsvektor oder eine entsprechende Matrix erfasst. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, den zeitlichen Verlauf der Lageverschiebung des Fokusgebiets zu erfassen und auszuwerten. Ebenso kann es sinnvoll sein, die Lageverschiebung, z. B. die die Lageverschiebung repräsentierenden Verschiebungsvektoren, abzuspeichern. Dies eröffnet die Möglichkeit, aus zeitlich unabhängigen Messungen, ein „Verschiebungsprofil" zu erstellen, welches z. B. eine Aussage darüber erlaubt, wie häufig eine Lageverschie bung auftritt und wie „groß" diese jeweils ist. Auch ist es möglich, daraus eine mittlere Lageverschiebung zu ermitteln, woraus man gegebenenfalls einen „Erwartungswert" für eine Lageverschiebung ableiten kann.
Bei den Bilddaten handelt es sich häufig um 2D-Bilddaten, oder auch um 3D-Bilddaten, die von einer Körperregion des real positionierten Patienten gewonnen werden. Die Körperregion umfasst das vorgesehene Fokusgebiet, z. B. ein Tumorgewebe.
Die Bilddaten beinhalten eine Temperaturinformation. Dazu werden die Bilddaten beispielsweise von einem Magnetresonanztomographen (MRT) aufgenommen. Die Temperaturabhängigkeit verschiedener „MRT-relevanter" Parameter, beispielhaft genannt sei hier die Temperaturabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von Wasser, erlauben eine nicht-invasive, ortsaufgelöste Temperaturmessung. Dadurch ist es möglich, anhand der Bilddaten eine Temperatur der Körperregion zu ermitteln und in Form eines Thermometriebildes darzustellen. Eine derartige insbesondere unmittelbare Sichtbarmachung der Temperatur der Körperregion eröffnet einem Arzt gegebenenfalls die Möglichkeit, den Verlauf einer hyperthermischen Behandlung, insbesondere einer thermischen Ablation, z. B. eines Tumorgewebes anhand des Thermometriebildes zu beurteilen.
Der Fokus eines Hyperthermieapplikators ist auf das Fokusgebiet ausrichtbar. Im Falle einer Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators kann das Fokusgebiet mittels des Hyperthermieapplikators gezielt überwärmt werden, was, wie schon mehrfach angedeutet, besonders im Rahmen einer Tumorbehandlung vorgesehen sein kann. Der Hyperthermieapplikator kann beispielsweise als ein fokussierbarer Ultraschallapplikator vorliegen, als eine Laserquelle oder als ein Mikrowellenapplikator.
Zweckmäßigerweise wird bei einer ermittelten Lageverschiebung ein Fehlerfall festgestellt, was insbesondere die Möglichkeit eröffnet, eine Maßnahme, beispielsweise ein Unterlassen einer Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators, als Reaktion auf die Lageverschiebung des Fokusgebiets einzuleiten oder beispielsweise den Applikator entsprechend der Verschiebung nachzuführen.
Vorteilhafterweise wird auf einen Abstand des lageverschobenen Fokusgebiets zu dem ermittelten Fokusgebiet geschlossen, der Abstand mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen und bei einer Überschreitung des Schwellwerts durch den Abstand der Fehlerfall festgestellt. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass durch den Schwellwert ein „Toleranzbereich" vorgegebenen wird im Rahmen dessen eine Verschiebung des Fokusgebiets tolerierbar ist und toleriert wird, ohne dass ein Fehlerfall festgestellt wird. Der Schwellwert kann dabei als ein fester Wert vorgegeben werden oder er wird beispielsweise von Messung zu Messung verändert. Es ist insbesondere auch möglich, den Schwellwert in Abhängigkeit von einer betrachteten Verschiebungsrichtung unterschiedlich vorzugeben, das heißt z. B., dass der Schwellwert für eine Verschiebung in x-Richtung ein anderer sein kann, als für eine Verschiebung in y- oder z-Richtung. Der Schwellwert kann automatisch durch eine entsprechende Steuervorrichtung vorgegeben werden. Alternativ wird der Schwellwert beispielsweise von einem Arzt über eine Benutzeroberfläche mittels eines Mauszeigers oder mittels einer Tastatureingabe gesetzt, was eine sehr einfache Bedienbarkeit erlaubt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei einem festgestellten Fehlerfall ein Warnsignal abgegeben. Das Warnsignal kann sowohl akustischer als auch optischer Natur sein. Mit dem Warnsignal ist es möglich, beispielsweise einen Arzt eindeutig und eindringlich auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets aufmerksam zu machen, so dass dieser gegebenenfalls darauf entsprechend reagieren kann. Ein akustisches Warnsignal bietet sich in diesem Zusammenhang besonders an, da dessen Wahrnehmung z. B. durch einen Arzt unabhängig von dessen Blickrichtung ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem festgestellten Fehlerfall eine Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators verhindert. Bei einer schon laufenden Behandlung wird insbesondere ein Weiterbetrieb des Hyperthermieapplikators verhindert. Dadurch ist es möglich, eine Schädigung gesunden Gewebes in jedem Fall zu verhindern, auch wenn beispielsweise der Arzt das Warnsignal nicht wahrgenommen hat, indem insbesondere der Beginn einer hyperthermischen Behandlung verhindert wird, beziehungsweise indem gegebenenfalls eine bereits gestartete Behandlung abgebrochen wird.
Vorzugsweise wird der Fokus des Hyperthermieapplikators der verschobenen Lage des Fokusgebiets angeglichen. Dadurch wird gewährleistet, dass aus einer Lageverschiebung des Fokusgebiets im Falle einer Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators, keine Gefahr einer Schädigung gesunden Gewebes erwächst.
In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein das Fokusgebiet umfassender Gewebebereich der Körperregion ermittelt und auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets wird durch einen Vergleich der zweiten den Gewebebereich repräsentierenden Bilddaten mit den ersten den Gewebebereich repräsentierenden Bilddaten geschlossen. Der ermittelte Gewebebereich umfasst beispielsweise das Tumorgewebe oder ein Organ oder ist durch das Tumorgewebe oder das Organ vollständig vorgegeben. In dieser Ausführung der Erfindung wird also nicht der jeweils komplette Datensatz der ersten und der zweiten Bilddaten miteinander verglichen. Der Vergleich findet vielmehr anhand eines jeweils reduzierten Datensatzes der angesprochenen Bilddaten statt. Dadurch wird zum einen die zu verarbeitende Datenmenge erheblich verringert, wodurch beispielsweise ein Rechner mit einer geringeren Rechenkapazität erforderlich ist. Zum anderen werden dadurch Bewegungen, die außerhalb des Gewebebereichs erfolgen und die üblicherweise keinen Einfluss auf die Lage des Fokusgebiets nehmen, außer acht gelassen.
Zweckmäßigerweise wird die Lageverschiebung mittels einer Kreuzkorrelation der Bilddaten ermittelt. Von einer Kreuzkorrelation spricht man, wenn man beispielsweise eine Zeitreihe mit einer zeitversetzten anderen Zeitreihe vergleicht, beispielsweise x(t) mit y(t + Verschiebung). Hier werden die ersten Bilddaten mit den zeitlich danach aufgenommenen zweiten Bilddaten verglichen. Durch den Bilddatenvergleich mittels einer Kreuzkorrelation wird auf einen bekannten und schnellen Algorithmus zurückgegriffen, zu dessen Ausführung man z. B. auf existierende Software zurückgreifen kann.
Vorteilhafterweise wird die Lageverschiebung unter Einbeziehung einer Bildschärfeinformation der Bilddaten ermittelt. Mit der Bildschärfe wird hier ein Kriterium bezeichnet, das sich an Kanten sehen und messen lässt. Je abrupter in einer Bilddarstellung der Übergang von Dunkel zu Hell ist, desto größer ist die Bildschärfe. In dieser Ausgestaltung der Erfindung wird der Umstand ausgenutzt, dass beispielsweise an einer Grenze eines Tumorgewebes oder eines Organs in der Regel ein abrupter Helligkeitssprung zu verzeichnen ist. Dadurch ist es möglich, die Grenze beispielsweise eines Tumorgewebes anhand der Bildschärfeinformation zu identifizieren. Die Bildschärfeinformation kann beispielsweise auch dazu genutzt werden, um mittels einer „Kantenfilterung" die Bilddaten zu modulieren, derart dass z. B. die Grenze des Tumorgewebes gegenüber einem umgrenzenden Körpergewebe verstärkt wird, so dass diese Grenze, verbildlicht gesprochen, noch schärfer hervortritt. Dadurch wird die Detektion einer Lageverschiebung des Fokusgebiets, beispielsweise mittels einer Kreuzkorrelation, zusätzlich erheblich erleichtert.
Die auf eine Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des auf eine Vorrichtung gerichteten Patentanspruchs. Demnach umfasst die Vorrichtung zur Ermittlung einer Lageverschiebung eines Fokusgebiets einen Hyperthermieapplikator, dessen Fokus ausrichtbar ist, ein Bildgewinnungsgerät und eine Steuervorrichtung. Das Bildge winnungsgerät ist dafür eingerichtet, erste und zweite jeweils eine Temperaturinformation beinhaltende Bilddaten einer Körperregion eines real positionierten Patienten zu gewinnen. Die Steuervorrichtung ist dafür vorbereitet, ein Fokusgebiet in der Körperregion zu ermitteln, ein Ausrichten eines Fokus' des Hyperthermieapplikators auf das Fokusgebiet anzusteuern und durch einen Vergleich der zweiten mit den ersten Bilddaten auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets zu schließen.
Die für das Verfahren geschilderten Vorteile können dabei sinngemäß auf die Vorrichtung übertragen werden.
Wie vorbeschrieben, ist es besonders vorteilhaft, das Bildgewinnungsgerät als ein MRT-Gerät auszugestalten, da mittels des MRT-Geräts sowohl die Gewinnung der eine Temperaturinformation beinhaltenden Bilddaten möglich ist, als auch die häufig hochauflösend konzipierte Bildaufnahme zur Ermittlung des Fokusgebiets. Dadurch kann beispielsweise ein Umlagern des Patienten vermieden werden, was insbesondere im Hinblick auf die Vermeidung einer Lageveränderung des Patienten zwischen den verschiedenen Aufnahmen günstig ist.
Die Steuervorrichtung ist beispielsweise als ein Rechner gegeben oder auf einem Rechner durch Software realisiert.
Für eine Verarbeitung der Bilddaten ist die Steuervorrichtung zweckmäßigerweise mit dem Bildgewinnungsgerät datentechnisch verbunden.
Zur Ansteuerung des Hyperthermieapplikators ist die Steuervorrichtung mit dem entsprechenden Hyperthermieapplikator verbunden.
Für eine Abgabe eines Warnsignals kann die Steuervorrichtung beispielsweise eine Signalvorrichtung umfassen oder mit einer derartigen Signalvorrichtung über eine Schnittstelle verbunden sein.
Für eine Ermittlung des Fokusgebiets in der mittels der Bilddaten erfassten Körperregion, sowie gegebenenfalls für eine Ermittlung des das Fokusgebiet umfassenden Gewebebereichs umfasst die Steuervorrichtung beispielsweise ein entsprechendes Datenverarbeitungsprogramm.
Die Steuervorrichtung kann auch eine Benutzeroberfläche umfassen oder mit einer Benutzeroberfläche verbunden sein. Über eine derartige Benutzeroberfläche ist es beispielsweise für einen Arzt möglich, einen Schwellwert „per Hand" mittels eines Mauszeigers oder einer Tastatureingabe zu setzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt in einer schematischen Darstellung:
1 Vorrichtung zur Ermittlung einer Lageverschiebung eines Fokusgebiets.
1 zeigt eine Vorrichtung 2 zur Ermittlung einer Lageverschiebung eines Fokusgebiets. Mit der Vorrichtung 2 kann eine hyperthermische Behandlung eines Tumorgewebes eines Patienten 4 durchgeführt werden.
Anhand der Darstellung soll insbesondere ein Verfahrensablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden.
Die dargestellte Vorrichtung 2 umfasst einen Hyperthermieapplikator 6, ein als ein Magnetresonanztomographie-Gerät 8 (MRT-Gerät) ausgeführtes Bildgewinnungsgerät, sowie einen Rechner als Steuervorrichtung 10.
Mittels des MRT-Geräts 8 werden zunächst hochauflösende Bildaufnahmen einer rumpfseitigen Körperregion 12 des real positionierten Patienten 4 gewonnen. Bei den entsprechenden Bildaufnahmen handelt es sich um 2D-Bildaufnahmen, welche in einem Scan-Betrieb des MRT-Geräts 8 aufgenommen sind. Alterna tiv hierzu ist es selbstverständlich auch möglich, hochauflösende 3D-Bilddaten der Körperregion 12 zu gewinnen. Die 2D-Bildaufnahmen liefern eine sehr detaillierte Darstellung anatomischer Merkmale der Körperregion 12, so dass aus der hier nicht dargestellten hochauflösenden Bildaufnahme die genaue Lage eines in der Körperregion 12 befindlichen Tumorgewebes 14 ersichtlich wird. Basierend auf der Lage des Tumorgewebes 14 ermittelt die Steuervorrichtung 10 ein Fokusgebiet 16 in der Körperregion 12, wie es beispielsweise für eine nachfolgende hyperthermische Behandlung des Tumorgewebes 14 benötigt wird. Das Fokusgebiet 16 stimmt hier im Wesentlichen überein mit dem Gebiet des Tumorgewebes 14. Zur Ermittlung des Fokusgebiets 16 umfasst die Steuervorrichtung 10 eine entsprechende Bildverarbeitungssoftware, mit deren Hilfe der Arzt das Therapievolumen vorgibt.
Der Hyperthermieapplikator 6 ist als ein ausrichtbarer Ultraschallapplikator ausgeführt und ist von der Steuervorrichtung 10 zu einer Ausrichtung seines Fokus' auf das Fokusgebiet 16 ansteuerbar.
Im Falle einer Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators 6 ist es insbesondere bei ausgerichtetem Fokus möglich, eine gezielte Überwärmung des Fokusgebiets 16 und damit des Tumorgewebes 14 zu erzielen, um dadurch beispielsweise eine Zerstörung des Tumorgewebes 14 zu erreichen.
Zur Erzielung einer Überwärmung erzeugt der Hyperthermieapplikator 6 intensive Ultraschallwellen. Um eine Ausrichtung der intensiven Ultraschallwellen zu dem Fokusgebiet 16 des Patienten 4 zu ermöglichen, ist der Hyperthermieapplikator 6 unter dem Patienten 4 an einem Behandlungstisch 24 des MRT-Geräts 8 angebracht. Um eine dämpfungsarme Ausbreitung der Ultraschallwellen zu ermöglichen, befindet sich in nicht sichtbarer Weise ein Wasserbeutel oder -bad in unmittelbaren Kontakt zwischen dem Patienten 4 und dem Hyperthermieapplikator 6.
Mittels des MRT-Geräts 8 werden nun erste und zweite eine Temperaturinformation beinhaltende Bilddaten der Körperregion 12 des Patienten 4 gewonnen, wobei die zweiten Bilddaten zeitlich nach den ersten Bilddaten gewonnen werden. Die Verwendung des MRT-Geräts 8 erlaubt es, die Temperaturinformation beinhaltenden Bilddaten mit demselben Gerät wie die hochauflösenden Bildaufnahmen zu gewinnen.
Insgesamt wird es durch die Verwendung des MRT-Geräts 8 ermöglicht, die verschiedenen Aufnahmen zu tätigen, ohne dass eine Umlagerung des Patienten 4 notwendig wird, was insbesondere im Hinblick auf eine Vermeidung einer Lageverschiebung des Patienten 4 von Vorteil ist.
Aufgrund der Temperaturabhängigkeit verschiedener „MRT-relevanter" Parameter beinhalten die angesprochenen Bilddaten eine Temperaturinformation. Beispielsweise kann die Temperaturinformation aus der Phaseninformation des Messsignals entnommen werden. Anhand der Bilddaten wird ein Thermometriebild 20 der Körperregion 12 ermittelt und, wie 1 skizzenhaft zeigt, auf einem Monitor 22 dargestellt. Durch das Thermometriebild 20 wird einem Arzt an sich losgelöst von der Therapie die Möglichkeit eröffnet, eine Temperaturerhöhung in der erfassten Körperregion 12 zu erkennen und beispielsweise den Verlauf einer durchgeführten hyperthermischen Behandlung des Tumorgewebes 14 zu beurteilen.
In 1 ist sowohl das aus den ersten Bilddaten gewonnene, als auch das aus den zweiten Bilddaten gewonnene Thermometriebild 20, 20' skizzenhaft dargestellt.
Um die zeitliche Abfolge zu illustrieren, sind in 1 zwei Monitore 22, 22' dargestellt, wobei die gestrichelte Darstellung des einen Monitors 22' andeutet, dass das dargestellte Thermometriebild 20' anhand der ersten Bilddaten in der Vergangenheit gewonnen wurde. Die ersten Bilddaten bzw. das aus ihnen gewonnene Thermometriebild 20' repräsentie ren/repräsentiert die „unverschobene" Lage des Fokusgebiets 16.
Wie bereits dargelegt, ist es bei einer Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators 6 möglich, beispielsweise im Rahmen einer hyperthermischen Behandlung des Tumorgewebes 14, eine gezielte Überwärmung des Fokusgebiets 16 und damit des Tumorgewebes 14 herbeizuführen, was beispielsweise in einer Zerstörung des Tumorgewebes 14 resultiert. Aufgrund der dem Hyperthermieapplikator 6 inne wohnenden potentiellen Fähigkeit ein Körpergewebe durch Überwärmung zu schädigen, besteht beispielsweise auch die Gefahr einer Schädigung von gesundem, beispielsweise an das Tumorgewebe 14 angrenzenden Körpergewebes, insbesondere dann wenn eine Lageverschiebung des Fokusgebiets 16 relativ zu dem Fokus' des Hyperthermieapplikators 6 „übersehen" wird. Um ein Übersehen einer Lageverschiebung des Fokusgebiets 16 zuverlässig zu vermeiden, führt die Vorrichtung 2 einen automatisierten Bilddatenvergleich anhand der ersten und der zweiten Bilddaten durch und schließt daraus auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets 16.
An dieser Stelle sei noch einmal wiederholt, dass die ersten Bilddaten die „unverschobene" Ausgangslage des Fokusgebiets 16' repräsentieren. Dadurch ist es möglich, die ersten Bilddaten als eine Art Referenz-Datensatz zur Ermittlung einer Lageverschiebung des Fokusgebiets 16 zu verwenden.
Zur Ermittlung einer Lageverschiebung vergleicht die Steuervorrichtung 10, ganz allgemein gesprochen, einen zeitlich später gewonnenen Bilddatensatz jeweils mit dem Referenz-Datensatz. Hier heißt das, dass die zweiten Bilddaten mit den ersten Bilddaten verglichen werden.
Die Ergebnisse des Bilddatenvergleichs werden von der Steuereinheit 10 hinsichtlich einer Lageverschiebung des Fokusgebiets 16 ausgewertet, so dass eine Verschiebung des Fokusgebiets 16 automatisch und somit im Wesentlichen ohne zeitliche Verzögerung, sowie ohne die Notwendigkeit einer Interaktion eines Benutzers detektierbar ist.
In der dargestellten Ausführungsform führt die Steuervorrichtung 10 den Bilddatenvergleich nicht mit dem jeweils kompletten, von dem MRT-Gerät 8 gewonnenen Datensatz der ersten und der zweiten Bilddaten durch, sondern verwendet dazu einen reduzierten Datensatz der jeweiligen Bilddaten.
Der reduzierte Datensatz bezieht sich jeweils auf die einen Gewebebereich 26 repräsentierenden Daten der ersten und der zweiten Bilddaten, wobei der entsprechende Gewebebereich 26 einen engen Bereich um das Tumorgewebe 14 herum umgrenzt. Der entsprechende Gewebebereich 26 wird dabei beispielsweise anhand der hochauflösenden Bildaufnahmen von einem Arzt festgelegt.
Durch die Durchführung des Datenvergleichs anhand der reduzieren Datensätze wird zum einen die zu verarbeitende Datenmenge erheblich verringert und zum anderen werden Bewegungen, die außerhalb des Gewebebereichs 26 erfolgen und die im Wesentlichen keinen Einfluss auf die Lage des Fokusgebiets 16 nehmen, außer acht gelassen.
Vor dem Vergleich der reduzierten Bilddatensätze miteinander filtert die Steuervorrichtung 10 die Bilddaten, derart dass die Grenze 28 des Tumorgewebes 14 gegenüber dem restlichen Gewebebereich 26 scharf hervortritt. Eine derartige Filterung wird auch als „Kantenfilterung" bezeichnet. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass an der Grenze 28 eines Tumorgewebes 14 in der Regel ein abrupter Helligkeitssprung zu verzeichnen ist. Durch die „Kantenfilterung" werden die Bilddaten so moduliert, dass die Grenze 28 des Tumorgewebes 14 und damit des Fokusgebiets 16 leicht identifizierbar ist, was im Rahmen einer Detektion einer Lageverschiebung des Fokusgebiets 16 sinnvoll ist. Zur Unterdrückung von Artefakten können die Bilddaten beispielsweise zusätzlich mittels einer Gewich tungsfunktion, beispielsweise in Form eines Gaußfilters, bearbeitet werden.
Den reduzierten und kantengefilterten Datensatz der zweiten Bilddaten unterzieht die Steuervorrichtung 10 einem Vergleich mit dem ebenso reduzierten und kantengefilterten Referenz-Datensatz der ersten Bilddaten.
Den Vergleich führt die Steuervorrichtung 10 mittels einer Kreuzkorrelation der entsprechenden Bilddaten aus. Durch den Bilddatenvergleich mittels einer Kreuzkorrelation wird auf einen bekannten und schnellen Algorithmus zurückgegriffen, zu dessen Ausführung die Steuervorrichtung 10 eine entsprechende Software umfasst.
Aus dem Vergleich schließt die Steuervorrichtung 10 auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets 16.
Bei einer ermittelten Lageverschiebung des Fokusgebiets 16 ermittelt die Steuervorrichtung 10 einen Abstand des lageverschobenen Fokusgebiets 16 zu dem „unverschobenen" Fokusgebiet 16'. Das „unverschobene" Fokusgebiet 16' leitet sich aus dem Referenz-Datensatz der ersten Bilddaten ab. Den ermittelten Abstand des lageverschobenen Fokusgebiets 16 zu dem „unverschobenen" Fokusgebiet 16' vergleicht die Steuervorrichtung 10 mit einem Schwellwert und bei einer Überschreitung des Schwellwerts durch den Abstand stellt die Steuervorrichtung einen Fehlerfall fest.
Der Schwellwert wurde hier vorher von einem Arzt über eine Tastatur 30 der Steuervorrichtung eingegeben.
Bei einem festgestellten Fehlerfall gibt die als Rechner ausgeführte Steuervorrichtung 10 ein Warnsignal ab. Dazu umfasst die Steuervorrichtung 10, respektive der Rechner, einen Lautsprecher 32. Durch das akustische Warnsignal wird beispielsweise ein Arzt eindringlich auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets 16 aufmerksam gemacht.
Zusätzlich zu der Abgabe des Warnsignals trennt die Steuervorrichtung 10 den Hyperthermieapplikator 6 von einer Leistungszufuhr, so dass dessen Inbetriebnahme, bzw. dessen Weiterbetrieb verhindert wird. Dadurch ist es möglich, eine Schädigung gesunden Gewebes in jedem Fall zu verhindern, auch wenn beispielsweise der Arzt das Warnsignal nicht wahrgenommen hat, indem insbesondere der Beginn einer hyperthermischen Behandlung verhindert wird.
Als eine weitere Maßnahme ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung 10 den Hyperthermieapplikator 6 zu einem Angleichen seines Fokus' an die verschobenen Lage des Fokusgebiets 16 ansteuert. Dadurch wird gewährleistet, dass aus einer Lageverschiebung des Fokusgebiets 16, selbst im Falle einer Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators 6, keine Gefahr einer Schädigung gesunden Gewebes erwächst.

2: Vorrichtung
4: Patient
6: Hyperthermieapplikator
8: Magnetresonanztomographie-Gerät
10: Steuervorrichtung
12: Körperregion
14: Tumorgewebe
16, 16': Fokusgebiet
20, 20': Thermometriebild
22, 22': Monitor
24: Behandlungstisch
26: Gewebebereich
28: Grenze
30: Tastatur
32: Lautsprecher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69428146 T2 [0006]

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Lageverschiebung eines Fokusgebiets, wobei – eine Temperaturinformation ableitbar beinhaltende erste Bilddaten einer Körperregion (12) eines real positionierten Patienten (4) gewonnen werden, – ein Fokusgebiet (16, 16') in der Körperregion (12) ermittelt wird, – ein Fokus eines Hyperthermieapplikators (6) auf das Fokusgebiet (16, 16') ausrichtbar ist, – eine Temperaturinformation ableitbar beinhaltende zweite Bilddaten der Körperregion (12) des real positionierten Patienten (4) gewonnen werden und – durch einen Vergleich der zweiten mit den ersten Bilddaten auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets (16, 16') geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei einer ermittelten Lageverschiebung ein Fehlerfall festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei – auf einen Abstand des lageverschobenen Fokusgebiets (16) zu dem ermittelten Fokusgebiet (16') geschlossen wird, – der Abstand mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und – bei einer Überschreitung des Schwellwerts durch den Abstand der Fehlerfall festgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei bei einem festgestellten Fehlerfall ein Warnsignal abgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei bei einem festgestellten Fehlerfall eine Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators (6) verhindert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fokus des Hyperthermieapplikators (6) der verschobenen Lage des Fokusgebiets (16) angeglichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – ein das Fokusgebiet (16, 16') umfassender Gewebebereich (26) der Körperregion (12) ermittelt wird und – auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets (16, 16') durch einen Vergleich der zweiten den Gewebebereich (26) repräsentierenden Bilddaten mit den ersten den Gewebebereich (26) repräsentierenden Bilddaten geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lageverschiebung mittels einer Kreuzkorrelation der Bilddaten ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lageverschiebung unter Einbeziehung einer Bildschärfeinformation der ermittelten Bilddaten ermittelt wird.
Vorrichtung (2) zur Ermittlung einer Lageverschiebung eines Fokusgebiets, mit einem Hyperthermieapplikator (6), dessen Fokus ausrichtbar ist, mit einem Bildgewinnungsgerät (8) und mit einer Steuervorrichtung (10), wobei – das Bildgewinnungsgerät (8) dafür eingerichtet ist, erste und zweite jeweils eine Temperaturinformation beinhaltende Bilddaten einer Körperregion (12) eines real positionierten Patienten (4) zu gewinnen und wobei die Steuervorrichtung (10) dafür vorbereitet ist, – ein Fokusgebiet (16, 16') in der Körperregion (12) zu ermitteln, – ein Ausrichten eines Fokus' eines Hyperthermieapplikators (6) auf das Fokusgebiet (16, 16') anzusteuern und – durch einen Vergleich der zweiten mit den ersten Bilddaten auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets (16, 16') zu schließen.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 10, wobei die Steuervorrichtung (10) dafür vorbereitet ist, bei einer ermittelten Lageverschiebung einen Fehlerfall festzustellen.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung (10) dafür vorbereitet ist, – auf einen Abstand des lageverschobenen Fokusgebiets (16) zu dem ermittelten Fokusgebiet (16') zu schließen, – den Abstand mit einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen und – bei einer Überschreitung des Schwellwerts durch den Abstand den Fehlerfall festzustellen.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Steuervorrichtung (2) dafür vorbereitet ist, bei einem festgestellten Fehlerfall ein Warnsignal abzugeben.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Steuervorrichtung (10) dafür vorbereitet ist, bei einem festgestellten Fehlerfall eine Inbetriebnahme des Hyperthermieapplikators (6) zu verhindern.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Steuervorrichtung (10) dafür vorbereitet ist, den Hyperthermieapplikator (6) zu einem Angleichen des Fokus' an die verschobene Lage des Fokusgebiets (16, 16') anzusteuern.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, – wobei die Steuervorrichtung (10) dafür vorbereitet ist, einen das Fokusgebiet (16, 16') umfassenden Gewebebereich (26) der Körperregion (12) zu ermitteln und – auf eine Lageverschiebung des Fokusgebiets (16, 16') durch einen Vergleich der zweiten den Gewebebereich (26) repräsentierenden Bilddaten mit den ersten den Gewebebereich (26) repräsentierenden Bilddaten zu schließen.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die Steuervorrichtung (10) dafür vorbereitet ist, die Lageverschiebung mittels einer Kreuzkorrelation der Bilddaten zu ermitteln.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei die Steuervorrichtung (10) dafür vorbereitet ist, die Lageverschiebung unter Einbeziehung einer Bildschärfeinformation der Bilddaten zu ermitteln.