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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Schwächungskarte.
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Neben der Magnetresonanztomographie (MR) findet auch die Positronenemissionstomographie (PET) zunehmend weitere Verbreitung in der medizinischen Diagnose. Während es sich bei der MR um ein bildgebendes Verfahren zur Darstellung von Strukturen und Schnittbildern im Inneren des Körpers handelt, ermöglicht die PET eine Visualisierung und Quantifizierung von Stoffwechselaktivitäten in-vivo.
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Die PET nutzt die besonderen Eigenschaften der Positronenstrahler und der Positronen-Annihilation aus, um quantitativ die Funktion von Organen oder Zellbereichen zu bestimmen. Dem Patienten werden dabei vor der Untersuchung entsprechende Radiopharmaka verabreicht, die mit Radionukliden markiert sind. Die Radionuklide senden beim Zerfall Positronen aus, die nach kurzer Distanz mit einem Elektron in Wechselwirkung treten, wodurch eine so genannte Annihilation eintritt. Dabei entstehen zwei Gamma-Quanten, die in entgegengesetzter Richtung (um 180° versetzt) auseinander fliegen. Die Gamma-Quanten werden von zwei gegenüberliegenden PET-Detektormodulen innerhalb eines bestimmten Zeitfensters erfasst (Koinzidenz-Messung), wodurch der Ort der Annihilation auf eine Position auf der Verbindungslinie zwischen diesen beiden Detektormodulen bestimmt wird.
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Zum Nachweis muss das Detektormodul bei der PET im Allgemeinen einen Großteil der Gantry-Bogenlänge bedecken. Es ist in Detektorelemente von wenigen Millimetern Seitenlänge unterteilt. Jedes Detektorelement generiert bei Detektion eines Gamma-Quants eine Ereignisaufzeichnung, die die Zeit sowie den Nachweisort, d. h. das entsprechende Detektorelement angibt. Diese Informationen werden an eine schnelle Logik übermittelt und verglichen. Fallen zwei Ereignisse in einem zeitlichen Maximalabstand zusammen, so wird von einem Gamma-Zerfallsprozess auf der Verbindungslinie zwischen den beiden zugehörigen Detektorelementen ausgegangen. Die Rekonstruktion des PET-Bildes erfolgt mit einem Tomografiealgorithmus, d. h. der sog. Rückprojektion.
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Es ist bekannt, PET mit anderen tomografischen Verfahren, insbesondere der Computertomografie (CT) zu kombinieren. In kombinierten PET-CT-Geräten lässt sich beispielsweise die mangelhafte Ortauflösung von PET-Systemen ausgleichen. Gleichzeitig bietet die CT eine Darstellung der Anatomie des Patienten, so dass bei Überlagerung der CT- und PET-Daten genau feststellbar ist, wo im Körper sich die PET-Aktivität befunden hat. Bei kombinierten PET-CT-Geräten werden typischerweise ein PET-Gerät und ein CT-Gerät derart hintereinander angeordnet, dass der Patient innerhalb einer Untersuchung nahtlos vom einen in das andere Gerät transferiert werden kann. Die beiden Messungen können dann unmittelbar hintereinander erfolgen.
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Vorteilhaft ist eine Kombination eines PET-Geräts mit einem MR-Gerät, da MR im Vergleich zu CT einen höheren Weichteilkontrast aufweist. Es sind bereits kombinierte MR-PET-Systeme bekannt, bei denen die PET-Detektoren innerhalb einer durch den MR-Magneten definierten Öffnung zusammen mit Gradientensystem und Anregungsspule angeordnet sind. Sie sind dabei neben der Anregungsspule positioniert, so dass die Unter suchungsvolumina des MR- und des PET-Systems nicht zusammenfallen, sondern in Z-Richtung versetzt sind. Folglich kann hier analog zum PET-CT-System keine gleichzeitige Messung von PET- und MR-Daten erfolgen.
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Dabei ist es besonders zu bevorzugen, wenn das PET-Gerät innerhalb des MR-Geräts angeordnet ist und sich die beiden Untersuchungsvolumina überlagern. In diesem Fall lassen sich sowohl morphologische MR-Daten, als auch PET-Daten innerhalb eines Messdurchgangs ermitteln. Neben dem Effekt der Zeitersparnis lassen sich beide Bilddatensätze auf einfache Weise überlagert darstellen, so dass eine Befundung für den Arzt erleichtert wird.
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Zur Integration des PET- und des MR-Geräts ist es erforderlich, die PET-Detektoren innerhalb des MR-Geräts anzuordnen, so dass die Abbildungsvolumina isozentrisch liegen. Beispielsweise können die PET-Detektoren auf einer innerhalb des MR-Gerätes befindlichen Tragstruktur (Tragrohr, Gantry) angeordnet sein. Dies können beispielsweise 60 Detektoren in ringförmiger Anordnung auf dem Tragrohr sein. Für jeden der Detektoren, die auch zu Detektorblöcken zusammengefasst sein können, sind ein Kühlungsanschluss und elektrische Zuleitungen erforderlich. Diese sind ebenfalls im MR-Gerät anzuordnen. Zusätzlich ist eine Anzahl von Signalverarbeitungseinheiten erforderlich, die ebenfalls im MR-Gerät angeordnet werden. Diese sind über die elektrischen Zuleitungen mit den Detektoren verbunden und dienen zur Signalverarbeitung.
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Im Fall einer Kombination von MR und PET in einem kombinierten System tritt wie beim einzelnen PET-System eine Schwächung der Gamma-Quanten durch alles auf, was zwischen dem Entstehungsort der jeweiligen Gamma-Quanten und dem PET-Detektor liegt. Bei der Rekonstruktion von PET-Bildern muss diese Schwächung zur Verhinderung von Bildartefakten berücksichtigt werden. Zwischen dem Ort der Entstehung des Gamma-Quants im Körper des Patienten und dem nachweisenden PET-Detektor liegt zum einen Patientengewebe, im Allgemeinen Luft und ein Teil des MR-PET-Systems selbst, beispielsweise eine Verkleidung der Patientenöffnung oder eine Patientenliege. Die Schwächungswerte der zu berücksichtigenden Komponenten oder Zubehörteile werden in Schwächungskarten (μ-Map) zusammengefasst. Eine Schwächungskarte enthält dabei Schwächungswerte für jedes Volumenelement (Voxel) des untersuchten Volumens. So kann beispielsweise eine Schwächungskarte für den Patiententisch erzeugt werden. Gleiches gilt beispielsweise für Lokalspulen, die für MR-Untersuchungen am Patienten angebracht werden. Zur Erzeugung der Schwächungskarte ist es notwendig, die Schwächungswerte zu ermitteln und zusammenzufassen. Die Ermittlung kann beispielsweise durch eine CT-Aufnahme oder eine PET-Transmissionsmessung der jeweiligen Komponente erfolgen. Derartige Schwächungskarten können einmalig vermessen werden, da sich die Schwächungswerte über die Lebensdauer der jeweiligen Komponente nicht ändern. Für die Schwächungskorrektur sind vornehmlich große Unterschiede in der Schwächung zwischen den verschiedenen Geweben, vor allem Luft, Weichteile und Knochen von Bedeutung.
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Bei PET-CT-Systemen ist es bekannt, aus CT-Aufnahmen eine Schwächungskarte unter Verwendung der Röntgenabsorptionskoeffizienten zu berechnen und für die Schwächungskorrektur von PET-Daten zu verwenden. Dies kann auch bei der Messung von Schwächungswerten der Komponenten genutzt werden. Bei PET-Systemen ist eine direkte Ermittlung der Schwächungskarte aus den eigentlichen Messdaten nicht möglich. Sie muss in Testmessungen mit homogenen PET-Phantomen gemessen werden, damit die Intensität der entstehenden Gamma-Quanten bekannt ist. Alternativ ist bei PET-Systemen bekannt, Strahlenquellen zu verwenden, die um den Patienten bewegt werden. Durch Detektion der Strahlung dieser Strahlenquellen wird die Schwächung bestimmt, was jedoch zeitaufwändig ist.
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Bei MR-PET-Systemen ist es wünschenswert, die Schwächungskarte unmittelbar aus MR-Datensätzen bestimmen zu können. Es sind bereits derartige Verfahren bekannt.
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So ist aus der
DE 10 2004 043 889 A1 ein Verfahren zur Erzeugung eines nuklearmedizinischen Bildes bekannt. Das Bild entsteht aus einem Datensatz, welcher sowohl Daten einer Magnetresonanzuntersuchung, als auch einer PET-Messungen umfasst. Es werden ein Referenz-MR-Datensatz des abzubildenden Bereichs eines Referenzpatienten und ein dazu gehöriger Korrekturdatensatz bereitgestellt. Eine Transformation, welche den Referenz-MR-Datensatz auf das MR-Bild abbildet, wird erzeugt und auf den Korrekturdatensatz zur Erzeugung eines transformierten Korrekturdatensatzes, welche mit dem nuklearmedizinischen Datensatz registriert ist, angewandt. Hierbei handelt es sich um ein Atlas-basiertes Verfahren zur Bestimmung der Schwächungswerte, die unter Zuhilfenahme des gemessenen MR-Bildes auf dem PET-Datensatz übertragen und zur Schwächungs- korrektur verwendet werden.
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Aus der
DE 10 2006 033 383 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Schwächungskarte für ein Lebewesen bekannt. Mittels eines trainierten Algorithmus lassen sich Schwächungswerte auf Basis eines MR-Datensatzes vorhersagen.
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In weiteren bekannten Verfahren werden spezielle MR-Sequenzen verwendet, um beispielsweise Knochen oder Kunststoffteile und Spulen sichtbar zu machen. Nach einer Segmentierung und Registrierung mit den PET-Daten lassen sich den entsprechenden Regionen Schwächungswerte zuordnen. Ebenfalls ist es bekannt, die räumliche Lage von Zubehörteilen, wie beispielsweise Lokalspulen, durch Markierungen festzustellen und anhand einer Datenbank Schwächungswerte zuzuordnen.
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Die bekannten Verfahren arbeiten für sich genommen relativ zufriedenstellend. Allerdings ist jedes der bekannten Verfahren beschränkt und daher nicht zur vollständigen Bestimmung von Schwächungskarten geeignet. So können mit den bekannten Verfahren beispielsweise entweder die Schwächungswerte von Knochen oder Lokalspulen ermittelt werden.
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Weiterhin ist aus der
US 2006/0 237 652 A1 ein Verfahren bekannt, mit dem ein erstes Bild, das unter anderem mit einem nuklearmedizinischen Bildgebungsverfahren erzeugt worden ist, korrigiert werden kann, indem eine Schwächung, die bei der Anwendung des Bildgebungsverfahrens auftritt, mithilfe eines zweiten Bildes, das mit einer anderen Bildgebungsmodalität erzeugt worden ist, berücksichtigt wird.
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Aus der
US 5 999 588 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur von Totzeiten bei einem nuklearmedizinischen Bildgebungssystem bekannt.
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Aus der
US 2008/0 135 769 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein PET-Bild mithilfe eines MR-Bildes hinsichtlich einer aufgetretenen Schwächung korrigiert werden kann, wobei das MR-Bild segmentiert wird, unterschiedliche Gewebearten identifiziert werden und den Gewebearten ein Schwächungswert zugewiesen wird.
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Aus der
US 6 455 856 B1 ist ein Hardware-Aufbau mit einem zugehörigen Verfahren zur Erstellung einer Schwächungskarte aus Transmissionsdaten bekannt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer Schwächungskarte anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Schwächungskarte, umfassend folgende Verfahrensschritte angegeben:
- – Erstellen von wenigstens zwei Datensätzen, aus denen Schwächungswerte ermittelbar sind,
- – Auswertung der Datensätze und bei jedem der Datensätze jeweils Ermittlung von Schwächungswerten,
- – Gewichtung der ermittelten Schwächungswerte und
- – Erzeugung der Schwächungskarte durch Zusammenfügen der gewichteten Schwächungswerte, wobei die Datensätze mittels zwei unterschiedlicher Verfahren erstellt werden, wobei jedes der Verfahren zur Ermittelung der Schwächungswerte unterschiedlicher Materialien geeignet ist.
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Aufgrund der Verwendung von wenigstens zwei Datensätzen zur Ermittlung von Schwächungswerten ist es ist möglich, die vorhandenen verschiedenen Materialien zu berücksichtigenden. Durch die Gewichtungen der ermittelten Schwächungswerte vor Zusammenfügen zu der Schwächungskarte lässt sich insbesondere die Relevanz der Materialien berücksichtigen. Je mehr Datensätze zur Ermittlung der Schwächungswerte verwendet werden, desto genauer wird die Schwächungskarte. Die Datensätze zur Ermittlung der Schwächungswerte können beispielsweise mit den bereits bekannten Verfahren ermittelt werden. Dabei kommen insbesondere derartige Verfahren zum Einsatz, die unterschiedliche Materialien beziehungsweise Gewebe eines Patienten derart darstellen können, dass Schwächungswerte ermittelbar sind. Häufig ist es ist ausreichend, lediglich die Materialien ortsabhängig zu identifizieren und dann die an sich bekannten Schwächungswerte des jeweiligen Materials hinzuzufügen.
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Jeder der Datensätze deckt bevorzugt ein in Volumenelemente aufteilbares dreidimensionales Abbildungsvolumen ab. Es werden Schwächungswerte für jedes der Volumenelemente ermittelt. Dies erleichtert die Anwendung der Schwächungskarte auf einen gemessenen PET-Datensatz, der im Allgemeinen in dem gleichen Koordinatensystem wie die Schwächungskarte vorliegen wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Gewichtung der Schwächungswerte folgende Verfahrensschritte:
- – Für jeden ermittelten Schwächungswert jedes Volumenelements wird wenigstens ein Gewichtungsfaktor ermittelt,
- – Auswahl des Schwächungswerts mit dem höchsten Gewichtungsfaktor für jedes Volumenelement und
- – Multiplikation des jeweiligen Schwächungswerts mit dem jeweiligen Gewichtungsfaktor.
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Im Falle, dass jeder der Datensätze dasselbe Abbildungsvolumen abdeckt, liegen für jedes der Volumenelemente wenigstens zwei Schwächungswerte vor. Im Allgemeinen werden jedoch die ermittelten Schwächungswerte innerhalb eines Datensatzes nicht die gleiche Qualität aufweisen. So liefert beispielsweise ein Datensatz, der mit einer MR-Sequenz zur Darstellung von Knochen aufgenommen wurde lediglich in den Volumenelementen relevante Schwächungswerte, in denen auch Knochengewebe vorliegt. In anderen Volumenelementen, in denen beispielsweise Weichteilgewebe vorliegt liefert der Datensatz keine verwendbaren Schwächungswerte. In diesen Volumenelementen wäre den jeweiligen Schwächungswerten ein Gewichtungsfaktor „Null” zuzuweisen, so dass diese nicht in die Schwächungskarte gelangen. Durch die Multiplikation der ermittelten Schwächungswerte mit dem zugewiesenen Gewichtungsfaktor lassen sich auch Unterschiede in der Qualität der verwendeten Verfahren bei der Zusammenstellung der Schwächungskarte berücksichtigen. So ist es beispielsweise möglich, dass zwei verschiedene Verfahren zur Ermittlung der beiden Datensätze verwendet werden, wobei die Qualität der aus den Datensätzen ermittelten Schwächungswerte unterschiedlich hoch ist, insbesondere unterschiedlich genau. Durch die unterschiedlich hohen Gewichtungsfaktoren für die beiden Verfahren wird bei der Multiplikation des jeweiligen Schwächungswerts mit dem jeweiligen Gewichtungsfaktor dieser Umstand berücksichtigt.
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In einer alternativen Ausführung der Erfindung umfasst die Gewichtung der Schwächungswerte folgende Verfahrensschritte:
- – Für jeden ermittelten Schwächungswert jedes Volumenelements wird wenigstens ein Gewichtungsfaktor ermittelt,
- – Multiplikation des jeweiligen Schwächungswerts mit dem jeweiligen Gewichtungsfaktor für jedes Volumenelement und
- – Mittelung der gewichteten Schwächungswerte für jedes Volumenelement.
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In dieser Ausführungsform der Erfindung fließen sämtliche Schwächungswerte in die Schwächungskarte ein. Sie werden jedoch nach Multiplikation mit dem jeweiligen Gewichtungsfaktor gemittelt zusammengefasst und der Schwächungskarte hinzugefügt.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird zur Gewichtung der Schwächungswerte ein neuronales Netz verwendet, dessen Eingangsknoten jeweils einem Volumenelement entsprechen und die Gewichtungsfaktoren dem neuronalen Netz durch Trainieren mit Beispieldatensätzen hinzugefügt wurden. Die Verwendung des neuronalen Netzes ist eine besonders einfache Realisierungsmöglichkeit zur Ermittlung der letztendlichen Schwächungskarte und zur Gewichtung. Das Training kann beispielsweise durch so genannte Backpropagation erfolgen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung derart, dass jeder der Datensätze mit wenigstens zwei Auswerteverfahren zur Ermittlung der Schwächungswerte ausgewertet wird. Dies erhöht die Genauigkeit der ermittelten Schwächungswerte.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden bei der Gewichtung wenigstens eines der Schwächungswerte wenigstens zwei Gewichtungsfaktoren verwendet. Dabei spiegelt bevorzugt ein erster der Gewichtungsfaktoren eine Sicherheit des zur Ermittlung des Schwächungswerts verwendeten Verfahrens wider. Ein zweiter der Gewichtungsfaktoren spiegelt eine materialspezifische Sicherheit des verwendeten Verfahrens wider. Durch die Verwendung verschiedener Gewichtungsfaktoren lassen sich verfahrensabhängige Unsicherheiten in der Bestimmung der Schwächungswerte berücksichtigen. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass mittels der bekannten Verfahren Schwächungswerte unterschiedlicher Güte ermittelbar sind. Dabei lässt sich über den ersten Gewichtungsfaktor eine lediglich verfahrensabhängige Sicherheit bzw. Zuverlässigkeit des Verfahrens berücksichtigen, während beim zweiten Gewichtungsfaktor noch das im jeweiligen Volumenelement vorliegende Material in Bezug auf das verwendete Verfahren berücksichtigt wird. So lassen sich beispielsweise mit einem bekannten Verfahren Knochen mit hoher Sicherheit erkennen. Der erste Gewichtungsfaktor für dieses Verfahren wäre dementsprechend hoch. Allen Schwächungswerten von Volumenelementen, in denen Knochengewebe identifiziert wurde, werden hohe Werte des zweiten Gewichtungsfaktors zugewiesenen, während den übrigen Volumenelementen ein geringer zweiter Gewichtungsfaktor bzw. der Gewichtungsfaktor 0 zugewiesenen wird. Bei Verwendung anderer MR-Techniken lassen sich beispielsweise Weichteilgewebe darstellen. Verschiedene Weichteilgewebe lassen sich allerdings nur schwer differenzieren. Dieses Verfahren bietet an sich bereits eine geringe Sicherheit bzw. Zuverlässigkeit, so dass der erste Gewichtungsfaktor gering ausfallen muss. Dennoch lässt sich den Bereichen mit einem ausreichend starken MR-Signal eine gewisse Differenzierung von Gewebe durchführen, so dass den entsprechenden Volumenelementen ein hoher zweiter Gewichtungsfaktor zugewiesenen werden kann. Hingegen wird Volumenelementen, die in Arealen mit geringem MR-Signal liegen lediglich ein geringer zweiter Gewichtungsfaktor zugewiesenen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines MR-PET-Geräts und
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2 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen sich bevorzugt bei einem kombinierten MR-PET-Gerät verwenden. Ein kombiniertes Gerät hat den Vorteil, dass sowohl MR- als auch PET-Daten isozentrisch gewonnen werden können. Dies ermöglicht, das Untersuchungsvolumen innerhalb der interessierenden Region mit den Daten der ersten Modalität (PET) genau zu definieren und diese Informationen in der weiteren Modalität (z. B. Magnetresonanz) zu nutzen. Eine Übertragung der Volumeninformation der interessierenden Region von einem externen PET- auf ein MR-Gerät ist zwar möglich, jedoch ist ein erhöhter Aufwand für die Registrierung der Daten gegeben. Im Allgemeinen lassen sich an der auf dem PET-Datensatz ausgewählten interessierenden Region sämtliche mit Magnetresonanz oder sonstigen bildgebenden Verfahren bestimmbaren Daten ermitteln. Beispielsweise können statt der Spektroskopiedaten auch fMRI-Daten, Diffusions-Karten, T1 oder T2 gewichtete Bilder oder quantitative Parameter-Karten mittels Magnetresonanzuntersuchungen in der interessierenden Region gewonnen werden. Ebenfalls können Methoden der Computertomographie (z. B. Perfusionsmessung, Mehrfachenergiebildgebung) oder Röntgen eingesetzt werden. Vorteilhaft an dem beschriebenen Verfahren ist jeweils, dass sich die interessierende Region mittels des PET-Datensatzes sehr gezielt auf eine spezifisch vorliegende Pathologie des Patienten einengen lässt.
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Ergänzend ist jedoch auch möglich, durch Verwendung mehrerer so genannter Tracer verschiedene biologische Eigenschaften im PET-Datensatz darzustellen und so die interessierende Region und das dadurch festgelegte Volumen noch weiter zu optimieren oder mehrere verschiedene Untersuchungsvolumina auf einmal auszuwählen, die dann in nachfolgenden Untersuchungen analysiert werden.
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Die 1 zeigt eine bekannte Vorrichtung 1 zur überlagerten MR- und PET-Bilddarstellung. Die Vorrichtung 1 besteht aus einer bekannten MR-Röhre 2. Die MR-Röhre 2 definiert eine Längsrichtung z, die sich orthogonal zur Zeichnungsebene der 1 erstreckt.
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Wie dies in der 1 gezeigt ist, sind koaxial innerhalb der MR-Röhre 2 mehrere, um die Längsrichtung z paarweise gegenüberliegend angeordnete PET-Detektionseinheiten 3 angeordnet. Die PET-Detektionseinheiten 3 bestehen vorzugsweise aus einem APD-Fotodiodenarray 5 mit einem vorgeschalteten Array aus LSO-Kristallen 4 und einer elektrischen Verstärkerschaltung (AMP) 6. Die Erfindung ist aber nicht auf die PET-Detektionseinheiten 3 mit dem APD-Fotodiodenarray 5 und dem vorgeschalteten Array aus LSO-Kristallen 4 beschränkt, sondern zur Detektion können gleichsam auch anders geartete Fotodioden, Kristalle und Vorrichtungen verwendet werden.
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Die Bildverarbeitung zur überlagerten MR- und PET-Bilddarstellung erfolgt durch einen Rechner 7.
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Entlang ihrer Längsrichtung z definiert die MR-Röhre 2 ein zylindrisches, erstes Gesichtsfeld. Die Vielzahl der PET-Detektionseinheiten 3 definiert entlang der Längsrichtung z in zylindrisches, zweites Gesichtsfeld. Es stimmt das zweite Gesichtsfeld der PET-Detektionseinheiten 3 im wesentlichen mit dem ersten Gesichtsfeld der MR-Röhre 2 überein. Realisiert wird dies durch eine entsprechende Anpassung der Anordnungsdichte der PET-Detektionseinheiten 3 entlang der Längsrichtung z.
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In der 2 ist ein schematisches Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei wird zunächst eine Anzahl von dreidimensionalen Datensätzen mit unterschiedlichen Messmethoden ermittelt. In der 2 sind exemplarisch die Datensätze 101a, 101b und 101c dargestellt. Innerhalb der Datensätze 101a, 101b und 101c wird ein in Volumenelemente zerlegbares Abbildungsvolumen abgedeckt, in dem auch eine spätere PET-Messung durchgeführt werden soll. Zur Ermittlung von Schwächungswerten stehen mehrere Verfahren zur Verfügung, von denen exemplarisch die Verfahren 103a, 103b und 103c dargestellt sind. Dabei ist es möglich, dass einzelne der Datensätze 101a, 101b und 101c mit mehreren der Verfahren 103a, 103b und 103c auswertbar sind und Schwächungswerte ermittelt werden können. In der Figur zwei wird mittels der Verfahren 103a und 103b der Datensatz 101a ausgewertet, was durch die Pfeile 105 dargestellt wird. Der Datensatz 101b wird lediglich mit dem Verfahren 103b ausgewertet, was durch den Pfeil 107 dargestellt ist. Der Datensatz 101c wird nur mittels des Verfahrens 103c ausgewertet, was durch den Pfeil 109 dargestellt sind.
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Die Verfahren 103a, 103b und 103c liefern jeweils Ergebnisse in Form von Schwächungswerte, die in Ergebnisdatensätzen 111a, 111b und 111c zusammengefasst werden. Die Ergebnisdatensätze 111a, 111b und 111c korrespondieren jeweils zu den Datensätzen 101a, 101b und 101c und enthalten die Gesamtheit der aus denen Datensätzen 101a, 101b und 101c ermittelten Schwächungswerte.
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Die Ergebnisdatensätze 111a, 111b und 111c werden einer Auswertung 113 unterzogen, wodurch eine Schwächungskarte 115 erstellt wird.
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Die Datensätze 101a, 101b und 101c werden bevorzugt mit verschiedenen Verfahren erzeugt. Dies können beispielsweise Verfahren sein, bei denen unterschiedliche MR-Sequenzen eingesetzt werden. Ebenfalls können Datensätze verwendet werden, die von dreidimensionalen Oberflächenabtastern gemessen wurden. Zusätzlich können beispielsweise in Zubehörteile wie Lokalspulen Positionssensoren eingebaut sein, die ebenfalls Datensätze liefern, um eine Schwächungskarte des jeweiligen Zubehörteils erstellen zu können. Durch die Auswertung der Datensätze 101a, 101b und 101c werden Schwächungswerte für jedes Volumenelement ermittelt. Gleichzeitig liefern die Auswertungsverfahren Konfidenzwerte, die zur Gewichtung der jeweiligen Schwächungswerte verwendet werden. Der Konfidenzwert kann dabei für jedes Volumenelement des Abbildungsvolumens unterschiedlich groß sein, wodurch die Spezifität zur Darstellung einzelner Materialklassen und Gewebetypen des jeweils verwendeten auswählten Verfahrens Berücksichtigung findet. Dabei wird Volumenelementen ein hoher Konfidenzwert zugewiesen, bei denen mithilfe der verwendeten Verfahren mit hoher Wahrscheinlichkeit das korrekte Material erkannt wurde. Volumenelemente, bei denen das jeweilige Verfahren keine bzw. nur eine unzuverlässige Aussage über den Schwächungswert machen kann, wird ein geringer Konfidenzwert zugewiesen.
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Bei Atlas-basierten Verfahren zur Ermittlung von Schwächungswerten können die Konfidenzwerte bereits bei der Erstellung des Atlas ermittelt und in diesen integriert werden. Dabei erhalten Volumenelemente, die zwischen den Datensätzen, die zur Erstellung des Atlas dienen, eine hohe Variabilität aufweisen eine geringe Konfidenz zugeordnet, solche mit geringerer Variabilität einen hohen Konfidenzwert. Die Zuordnung von Schwächungswerten aus dem Atlas geht dann einher mit der Zuordnung der entsprechenden Konfidenzwerte. Lediglich bei Volumenelementen, deren Zusammensetzung mit hoher Wahrscheinlichkeit während der Erstellung des Atlas und der Erstellung des auszuwertenden Datensatzes identisch ist erhalten einen hohen Konfidenzwert, beispielsweise Knochen. Volumenelementen, die im Allgemeinen Änderungen unterworfen sind, wie beispielsweise das Innere des Darms, wird ein geringer Konfidenzwert zugewiesen. Bei der abschließenden Gewichtung der Schwächungswerte werden die jeweiligen Schwächungswerte mit ihren Konfidenzwerten multipliziert und entweder der Schwächungswert mit dem höchsten Konfidenzwert für das jeweilige Volumenelement in die Schwächungskarte eingetragen oder alle ermittelten Schwächungswerte jeweils multipliziert mit ihrem Konfidenzwert gemittelt in die Schwächungskarte übertragen.
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Es ist dabei möglich, dass die Gewichtungsfaktoren vom Benutzer eingegeben oder vom Hersteller des Geräts, auf dem das Verfahren implementiert ist vorgegeben werden. Zusätzlich ist es möglich, dass Funktionen zur Ermittlung der Konfidenzwerte vom Benutzer vorgegebenen oder vom Hersteller bereits implementiert sind. Diese Funktionen ergeben sich im Allgemeinen aus dem verwendeten Verfahren zur Ermittlung der Schwächungswerte.
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Bevorzugt wird zur Ermittlung der Schwächungskarte und Gewichtung der einzelnen Schwächungswerte des jeweiligen Volumenelements ein neuronales Netz verwendet, dessen Eingangsknoten jeweils einem Volumenelement des Datensatzes entsprechen. Die Gewichtungsfaktoren werden durch Trainieren des Netzes mit Beispieldatensätzen bestimmt. Dabei kann beispielsweise Backpropagation verwendet werden. Vorteilhaft ist, wenn die einzelnen Datensätze, vor ihrer Verarbeitung derart transformiert werden, dass sie in einem einheitlichen Bezugskoordinatensystem vorliegen. Dies kann beispielsweise durch Skalierung, Interpolation, sowie rigide oder nichtrigide Transformationen erfolgen, wie zum Beispiel eine Verzeichnungskorrektur.
