DE102008060049A1

DE102008060049A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Kodierung für eine Flussmessung und Verfahren zur Flussmessung sowie entsprechend ausgestaltete Magnetresonanzanlage

Info

Publication number: DE102008060049A1
Application number: DE200810060049
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Greiser
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-17
Also published as: US20100145184A1; US9101283B2

Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung einer Flusskodierung für eine Flussmessung und ein Verfahren zur Flussmessung mittels einer Magnetresonanzanlage (15) sowie eine entsprechende Magnetresonanzanlage (15) werden beschrieben. Dabei wird zur Bestimmung der optimalen Flusskodierung eine Vorflussmessung mit mehreren unterschiedlichen Flusskodierungen innerhalb einer Schicht innerhalb eines zu untersuchenden Körpers (O) durchgeführt, wobei mit jeder dieser Kodierungen Strömungsgeschwindigkeiten mit einer von der jeweiligen Kodierung abhängigen Empfindlichkeit erfassbar sind. Aus den Ergebnissen dieser Vorflussmessung wird ein Geschwindigkeitsspektrum mittels einer Fouriertransformation erstellt. Ausgehend von diesem Spektrum wird dann die optimale Flusskodierung für die Flussmessung bestimmt. Das Verfahren zur Flussmessung umfasst folgende Schritte: · Bestimmen von Angiographiemessdaten eines Volumens (25) innerhalb eines zu untersuchenden Körpers (O), · Bestimmen eines Gefäßes (2) in Abhängigkeit einer Benutzereingabe mittels der Angiographiemessdaten, · automatisches Bestimmen von Ausmaßen und einer Orientierung des Gefäßes (2) mittels dre Angiographiemessdaten, · automatisches Bestimmen einer Schicht (4) für die Flussmessung abhängig von den Ausmaßen und der Orientierung, · automatisches Bestimmen der optimalen Flusskodierung durch oben beschriebenes Verfahren, und ·Durchführen der Flussmessung in der Schicht (4) mit der bestimmten optimalen Flusskodierung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren, um für eine Flussmessung mittels einer Magnetresonanzanlage eine möglichst optimale Kodierung zu bestimmen. Zum anderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, um mit der bestimmten optimalen Kodierung eine Flussmessung vorzunehmen. Eine entsprechend ausgestaltete Magnetresonanzanlage wird ebenfalls offenbart.
Um beispielsweise bei einer mit einer Magnetresonanzanlage durchgeführten Phasenkontrast-Flussmessung mit einer möglichst optimalen Geschwindigkeitskodierung zu arbeiten, müssen nach dem Stand der Technik zum Teil zeitaufwändige Messungen durchgeführt werden. Bei einer zu starken Flusskodierung treten nämlich im Phasenkontrast-Bild, insbesondere in einem Gefäß, Signaleinfaltungen auf, welche eine quantitative Auswertung der Messdaten der Phasenkontrast-Flussmessung unmöglich machen. Arbeitet man hingegen mit einer zu schwachen Flusskodierung, so ist der Kontrast in der Flussdarstellung zu gering und die Genauigkeit bei der Flussquantifizierung wird ebenfalls negativ beeinträchtigt.
Nach dem Stand der Technik sind folgende Verfahren zur Bestimmung einer möglichst optimalen Flusskodierung für eine Phasenkontrast-Flussmessung bekannt:

• Durch eine oder mehrere (schnelle) Vormessung(en) und Auswertung(en) mit einer vorab bestimmten Kodierung wird die optimale Kodierung in einer Nachverarbeitung (Postprocessing) bestimmt. Dies ist jedoch umständlich und zeitaufwändig, da dabei die Flussmessung mindestens einmal wiederholt werden muss und zusätzlich während des Messablaufs die Messdaten in eine Nachbearbeitungsumgebung geladen und dort analysiert werden müssen.
• In einer Vormessung werden Phasenkontrast-Messdaten mit verschiedenen Kodierungen in einem Protokoll gemessen. Ein Anwender entscheidet visuell, bei welcher Kodierung ”gerade noch” keine Einfaltungen aufgetreten sind. Diese Kodierung wird dann zur optimalen Kodierung bestimmt und bei der Phasenkontrast-Flussmessung zur Flussquantifizierung eingesetzt. Dieses Verfahren ist neben dem ebenfalls erhöhten Messaufwand ungenau, da bei einem Einsatz von mehreren Kodierungen in einer Flussmessung entsprechende Kompromisse in der räumlichen und zeitlichen Auflösung notwendig sind, so dass die ermittelte optimale Kodierung nicht unbedingt optimale Ergebnisse bei der eigentlichen Flussmessung aufweist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, die nach dem Stand der Technik bekannten Probleme bei der Bestimmung einer optimalen Flusskodierung oder bei der Durchführung einer Flussmessung zumindest abzumildern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Kodierung für eine Flussmessung nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Flussmessung nach Anspruch 3, eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 10 oder 12, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 18 und einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 19 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Flusskodierung (VENC („Velocity ENCoding value”)) für eine Flussmessung mittels einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Dabei wird eine Flussmessung mit mehreren unterschiedlichen Flusskodierungen in einer Schicht innerhalb eines zu untersuchenden Körpers durchgeführt. Mit jeder dieser Kodierungen werden dabei Strömungsgeschwindigkeiten mit einer von der jeweiligen Kodierung abhängigen Empfindlichkeit erfasst. Dabei ist die Empfindlichkeit insbeson dere durch das Verhältnis aus Phase und Strömungsgeschwindigkeit definiert, d. h. die Empfindlichkeit ist umso höher, je größer die Phase bei einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit ist. Daher ist aus der Gesamtheit der mit verschiedenen Kodierungen erfassten Messergebnisse eine Verteilung von Strömungsgeschwindigkeiten erfassbar. Somit wird aus Messergebnissen dieser Flussmessung eine Verteilung von Strömungsgeschwindigkeiten oder Strömungsgeschwindigkeitswerten innerhalb der Schicht bzw. innerhalb des jeweils angeregten Volumens durch eine Fouriertransformation bestimmt. Aus dieser Verteilung von Strömungsgeschwindigkeitswerten wird dann die Kodierung ermittelt, mit welcher die eigentliche Flussmessung durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird dabei unter einer Flusskodierung oder einer Kodierung für eine Flussmessung insbesondere ein bipolares Gradientenpulspaar verstanden. Ein bipolares Gradientenpulspaar besteht aus zwei Gradientenpulsen unterschiedlicher Richtung, aber derselben Stärke. Parameter dieser Gradientenpulse sind zum einen die Magnetfeldstärke und die Dauer, mit welcher der jeweilige Gradientenpuls eingeschaltet ist. Da die beiden Gradientenpulse dieselbe Stärke aufweisen ist das Produkt aus der lokalen Magnetfeldstärke und der Dauer für beide Gradientenpulse gleich (, somit ist das 0-te Gradientenmoment gleich). Mit anderen Worten werden bei der vorab beschriebenen Flussmessung zur Bestimmung der optimalen Flusskodierung verschiedene Gradientenpulspaare eingesetzt und die entsprechenden Messergebnisse dieser speziellen Flussmessung erfasst, d. h. dabei wird das 1-te Gradientenmoment entsprechend variiert. Mittels einer Fouriertransformation kann dann aus diesen Messdaten ein Geschwindigkeitsspektrum ermittelt werden.
Unter einer Geschwindigkeitsverteilung oder unter einem Geschwindigkeitsspektrum wird dabei eine Art Aufstellung verstanden, welche angibt, wie oft eine entsprechende Geschwindigkeit (oder ein Geschwindigkeitswert) in dem jeweils angeregten Volumen auftritt.
Die Flussmessung zur Ermittlung der Geschwindigkeitsverteilung kann dabei beispielsweise derart erfolgen, dass die Schicht in einem ersten Schritt mit einer ersten Flusskodierung angeregt wird und dann ein erstes Signal dieser Schicht erfasst wird. Dann wird die Schicht in einem zweiten Schritt mit einer zweiten Flusskodierung angeregt und ein zweites Signal dieser Schicht erfasst. Dies wird für beispielsweise 16 Schritte mit somit 16 verschiedenen Flusskodierungen durchgeführt. Diese beispielsweise 16 erfassten Signale werden fouriertransformiert, wodurch sich die Geschwindigkeitsverteilung ergibt. Die derart ermittelte Geschwindigkeitsverteilung gibt eine Verteilung von Geschwindigkeiten an, wobei keine dieser Geschwindigkeiten einem bestimmten Ort innerhalb der Schicht zugeordnet werden kann, wie dies bei einer normalen Flussmessung nach dem Stand der Technik der Fall ist. Es handelt sich vielmehr jeweils um eine für die gesamte Schicht (bzw. das gesamte angeregte Volumen) geltende Geschwindigkeit.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert vorteilhafterweise weder eine Anwenderinteraktion, noch muss eine langwierige Nachbearbeitung durchgeführt werden. Daher kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der optimalen Kodierung für eine Flussmessung vorteilhafterweise zusammen mit der eigentlichen Flussmessung, bei welcher dann die vorab bestimmte optimale Kodierung eingesetzt wird, durchgeführt werden, da es zu keiner signifikanten Verlängerung der Messdauer im Vergleich zu einem Verfahren, bei welchem nur die eigentliche Flussmessung durchgeführt wird, kommt.
Die optimale Kodierung kann dabei derart bestimmt werden, dass diejenige Kodierung als optimale Kodierung gewählt wird, mit welcher ein vorbestimmter Prozentsatz, beispielsweise 95%, der bei der vorab durchgeführten Flussmessung ermittelten Strömungsgeschwindigkeitswerte erfasst werden. Natürlich ist es auch möglich, die Kodierung derart zu bestimmen, dass die höchste gemessene Geschwindigkeit mit der Kodierung gera de noch erfassbar ist, was quasi einem Prozentsatz von 100% entsprechen würde. Bei der Wahl dieses Prozentsatzes und damit bei der Bestimmung der optimalen Kodierung kann auch ein Signalrauschverhältnis bei der vorab durchgeführten Flussmessung berücksichtigt werden, so dass der Prozentsatz und damit die Stärke der Kodierung beispielsweise umso geringer gewählt wird, je höher dieses Signalrauschverhältnis ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Flussmessung mittels einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt, welches folgende Schritte umfasst:

• In einem Volumen innerhalb eines zu untersuchenden Körpers werden mittels einer MR-Angiographie Messdaten erfasst.
• Abhängig von Vorgaben oder Eingaben wird mittels der aus der Angiographie erfassten Messdaten ein Gefäß innerhalb des Volumens bestimmt.
• Über die aus der Angiographie erfassten Messdaten werden automatisch Ausmaße und eine Orientierung des vorab bestimmten Gefäßes bestimmt.
• In Abhängigkeit von diesen Ausmaßen und von der Orientierung des vorab bestimmten Gefäßes wird eine Schicht für die Flussmessung bestimmt.
• Gemäß dem vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung einer Kodierung für eine Flussmessung wird innerhalb der vorab bestimmten Schicht die optimale Kodierung für die anschließend durchzuführende Flussmessung in der Schicht bestimmt.
• Mittels der vorab bestimmten optimalen Kodierung wird in der vorbestimmten Schicht die eigentliche Flussmessung durchgeführt.

Zusammengefasst integriert das erfindungsgemäße Verfahren zur Flussmessung insbesondere eine quantitative MR-Phasenkontrast-Flussmessung in ein MR-Angiographie-Verfahren bzw. einen MR-Angiographie-Workflow. Die zur MR-Phasenkontrast-Flussmessung notwendige Flusskodierung wird dabei automatisch, ohne Anwenderinteraktion und innerhalb des MR-Angiographie-Verfahrens bestimmt. Damit ist im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Offline-Auswertung der Flussmessung eine robuste Online-Berechnung der Flussparameter, d. h. eine Berechnung im Zuge der Angiographie, möglich, so dass einem Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens im klinischen Alltag nichts im Weg steht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Flussmessung, beispielsweise eine Phasenkontrast-Flussmessung, im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich einfacher und damit zeitlich schneller sowie reproduzierbarer (d. h. zwei an demselben Objekt durchgeführte Phasenkontrast-Flussmessungen führen zu nahezu denselben Ergebnissen) durchgeführt werden. Darüber hinaus sind die Ergebnisse der Flussmessung genauer, da die Flussmessung mit einer Flusskodierung durchgeführt wird, welche automatisch an die in der Schicht herrschenden Strömungsgeschwindigkeiten angepasst wird.
Bei der Angiographie, mittels welcher die Messdaten zur Bestimmung des Gefäßes erfasst werden, kann es sich um eine Time-of-Flight-Angiographie oder eine Phasenkontrast-Angiographie handeln. Die Angiographie kann dabei eine CE-Angiographie (contrast enhanced angiography) oder eine Non-CE-Angiograpie (eine ohne Kontrastmittel arbeitende Angiograpie) sein.
Die Ausmaße und die Orientierung des Gefäßes werden dabei vorteilhafterweise mittels eines Segmentierungsalgorithmus bestimmt. Bei dieser Segmentierung können auch Gefäßeigenschaften bestimmt werden, womit die Schichtplanung (Anordnung oder Ausbildung der Schicht) weiter verbessert werden kann.
Zur Bestimmung des Gefäßes, in welchem die Flussmessung durchzuführen ist, werden dabei insbesondere die durch die Angiographie erfassten Messdaten in grafischer Form derart auf einer Anzeige dargestellt, dass dadurch die innerhalb des Volumens liegenden Gefäße für einen Menschen in einer verständlichen Form grafisch dargestellt werden. Dadurch ist es möglich, dass das Gefäß, bei welchem die Flussmessung durchzuführen ist, auf der Anzeige beispielsweise von einem Arzt markiert wird, um das Gefäß dadurch für die nachfolgenden automatisch ablaufenden Verfahrensschritte zu bestimmen.
Durch die Markierung, mit welcher das zu untersuchende Gefäß bestimmt wird, kann dabei auch ein bestimmter Punkt von Interesse innerhalb des Gefäßes definiert werden. Daher ist es vorteilhaft, wenn eine für die Flussmessung zu planende Schicht genau durch diesen Punkt verläuft oder diesen Punkt umfasst.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann eine Information über die Ausmaße des Gefäßes, beispielsweise den Durchmesser des Gefäßes, welche insbesondere mittels eines Segmentierungsalgorithmus ermittelt wird, als Randbedingung für die Vorflussmessung genutzt werden, indem das während der Vorflussmessung angeregte Volumen genau auf diesen Gefäßdurchmesser angepasst wird. Anders ausgedrückt wird gemäß dieser Ausführungsform genau das Volumen bestimmt, welches einer Schnittmenge zwischen der Schicht und dem Gefäß entspricht, wobei dieses Volumen dann zur Ermittlung der optimalen Flusskodierung angeregt wird.
Die Bestimmung der optimalen Kodierung für die eigentliche Flussmessung kann dabei auch herzschlagphasenabhängig durchgeführt werden. Dazu wird für jede Herzschlagphase das vorab beschriebene Verfahren zur Bestimmung der optimalen Kodierung für die eigentliche Flussmessung durchgeführt.
Dadurch wird für jede Herzschlagphase des jeweils zu untersuchenden Patienten spezifisch die Genauigkeit der Flussmessung optimiert. Dies kann beispielsweise bei schwierigen Flussverhältnissen (z. B. Rückfluss, Shuntquantifizierung) eine signifikante Verbesserung der Messergebnisse im Vergleich zu Flussmessungen, bei welchen bei allen Herzschlagphasen mit derselben Flusskodierung gearbeitet wird, bewirken.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Magnetresonanzanlage zur Flussmessung bereitgestellt. Dabei umfasst die Magnetresonanzanlage eine Ansteuereinheit, um damit einen Tomographen der Magnetresonanzanlage anzusteuern, eine Empfangsvorrichtung, um damit von dem Tomographen aufgenommene Signale zu empfangen, und eine Recheneinheit, um damit die aufgenommenen Signale auszuwerten und eine Flussmessung durchführen zu können. Die Magnetresonanzanlage ist derart ausgestaltet, dass sie auch eine Flussmessung mit mehreren unterschiedlichen Kodierungen (anstelle von nur einer Kodierung) innerhalb einer Schicht eines zu untersuchenden Körpers ausführen kann. Dabei wird mit jeder dieser Kodierungen eine Strömungsgeschwindigkeit ermittelt. Darüber hinaus ist die Magnetresonanzanlage derart ausgestaltet, dass ihre Recheneinheit abhängig von den Ergebnissen der mit mehreren unterschiedlichen Kodierungen durchgeführten Flussmessung mittels einer Fouriertransformation eine Verteilung von Strömungsgeschwindigkeitswerten (ein Geschwindigkeitsspektrum) innerhalb der Schicht erstellen kann und dass die Recheneinheit aus der Verteilung dieser Strömungsgeschwindigkeitswerte eine optimale Kodierung für eine damit durchzuführende Flussmessung bestimmen kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Magnetresonanzanlage zur Flussmessung bereitgestellt. Dabei umfasst die Magnetresonanzanlage eine Ansteuereinheit, um damit einen Tomographen der Magnetresonanzanlage anzusteuern, eine Empfangsvorrichtung, um damit von dem Tomographen aufgenommene Signale zu empfangen, und eine Recheneinheit, um damit die aufgenommenen Signale auszuwerten und eine Flussmessung durchführen zu können. Die Magnetresonanzanlage ist derart ausgestaltet, dass sie in der Lage ist, eine Angiographie durchzuführen, um dadurch Angiographiemessdaten eines Volumens innerhalb eines zu untersuchenden Körpers zu erfassen. Darüber hinaus umfasst die Magnetresonanzanlage Eingabemittel, um eine Benutzereingabe entgegenzunehmen. Abhängig von dieser Benutzereingabe ist die Magnetresonanzanlage mittels der Angiographiemessdaten in der Lage, ein Gefäß zu bestimmen. Mittels der Recheneinheit werden aus den Angiographiemessdaten die Ausmaße und die Orientierung dieses Gefäßes bestimmt. In Abhängigkeit von diesen Ausmaßen und der Orientierung des Gefäßes ist die Magnetresonanzanlage in der Lage, eine Schicht für die Flussmessung zu erstellen oder zu planen. Die Magnetresonanzanlage ist dabei derart ausgestaltet, dass sie auch eine Flussmessung mit mehreren unterschiedlichen Kodierungen (anstelle von nur einer Kodierung) innerhalb einer Schicht eines zu untersuchenden Körpers ausführen kann. Dabei werden mit jeder dieser Kodierungen Strömungsgeschwindigkeiten mit einer von der jeweiligen Kodierung abhängigen Empfindlichkeit erfasst. Darüber hinaus ist die Magnetresonanzanlage derart ausgestaltet, dass ihre Recheneinheit abhängig von den Ergebnissen der mit mehreren unterschiedlichen Kodierungen durchgeführten Flussmessung mittels einer Fouriertransformation eine Verteilung von Strömungsgeschwindigkeitswerten innerhalb der Schicht erstellen kann und dass die Recheneinheit aus der Verteilung dieser Strömungsgeschwindigkeitswerte eine optimale Kodierung für eine damit durchzuführende Hauptflussmessung bestimmen kann. Schließlich ist die Magnetresonanzanlage in der Lage, in dieser Schicht die Hauptflussmessung mit der vorab bestimmten Flusskodierung durchzuführen.
Die Vorteile der beiden vorab dargelegten Magnetresonanzanlagen entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahren, welche vorab im Detail dargelegt worden sind, weshalb hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Darüber hinaus beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuerung bzw. einer Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage laden kann. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene vorab beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerung läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z. B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen des Verfahrens zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z. B. in C++), der noch compiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit zu laden ist.
Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, z. B. eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung bzw. Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des vorab beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere dafür geeignet, eine Phasenkontrast-Flussmessung innerhalb eines Angiographie-Ablaufs mittels einer Magnetresonanzanlage durchzuführen. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich beschränkt, sondern ist beispielsweise auch für andere Arten einer Flussmessung mittels einer Magnetresonanzanlage einsetzbar.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren im Detail erläutert.
In 1 ist ein Flussplan einer Flussmessung mit einer automatischen Optimierung der verwendeten Flusskodierung dargestellt.
2 zeigt ein EKG-Diagramm, um darzulegen, wann eine Vorflussmessung und wann die eigentliche Flussmessung durchgeführt wird.
3 stellt Angiographiemessdaten grafisch dar.
In 4 wird ein Gefäß anhand einer Markierung erfindungsgemäß bestimmt.
In 5 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Schicht zur Durchführung einer Flussmessung dargestellt.
In 6 sind Messdaten einer erfindungsgemäßen Phasenkontrast-Flussmessung dargestellt.
In 7 sind numerische Flussparameter für wichtige Bereiche innerhalb einer Schicht einer graphischen Darstellung dieser Schicht überlagert abgebildet.
8 stellt eine Flussgeschwindigkeit über der Zeit für einen bestimmten Bereich dar.
In 9 sind bestimmte Flussinformationen für einen bestimmten Bereich innerhalb der Schicht numerisch dargestellt.
10 stellt schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage dar.
1 stellt einen Flussplan einer Flussmessung mit einer automatischen Optimierung der verwendeten Flusskodierung dar.
Im Schritt 100 wird eine dreidimensionale Angiographie durchgeführt und der dadurch erhaltene Datensatz grafisch dargestellt.
Im Schritt 110 wird ein Gefäß, welches mittels des durch die Angiographie erhaltenen Datensatzes grafisch dargestellt ist, markiert, um durch diese Markierung Abmessungen des Gefäßes, wie beispielsweise einen Durchmesser und einen Krümmungsradius, sowie eine Ausrichtung des Gefäßes zu bestimmen.
Im nächsten Schritt 120 wird anhand der Abmessungen und der Ausrichtung des Gefäßes eine Lage einer Schicht derart bestimmt, dass mittels dieser Schicht eine optimale Messung von Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Gefäßes erfolgen kann.
Falls die Flusskodierung für die eigentliche Flussmessung, welche in der vorbestimmten Schicht durchzuführen ist, bereits bekannt ist, beispielsweise da sie bereits vorab bestimmt wurde, wird zu dem Schritt 170 verzweigt. Andernfalls wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Kodierung für eine Flussmessung durchgeführt, wie es mit den Schritten 130–160 dargelegt wird.
Im Schritt 130 wird eine Vorflussmessung durchgeführt, bei welcher ein Volumen innerhalb des Gefäßes selektiv angeregt wird. Dabei werden verschiedene Flusskodierungen angewendet, so dass die dadurch erfassten Daten über eine Fouriertransformation die Erzeugung eines möglichst vollständigen Geschwindigkeitsspektrums aller in dem Gefäß auftretenden Strömungsgeschwindigkeiten ermöglicht.
Ein solches Geschwindigkeitsspektrum oder eine solche Geschwindigkeitsverteilung v_i(t) in dem interessierenden Gefäß wird mit Schritt 140 ermittelt. Diese Geschwindigkeitsvertei lung v_i(t) ist zeitabhängig, da sie beispielsweise von der jeweiligen Herzschlagphase des untersuchten Patienten abhängt.
Über die ermittelte Geschwindigkeitsverteilung wird im nächsten Schritt 150 die optimale Flusskodierung VENC(t) bestimmt. Auch diese optimale Flusskodierung VENC(t) ist zeitabhängig, da sie genau so wie die Geschwindigkeitsverteilung beispielsweise von der jeweiligen Herzschlagphase abhängt.
Im Schritt 160 wird diese vorab ermittelte optimale Flusskodierung VENC(t) eingestellt, um dann im nächsten Schritt 170 die eigentliche Flussmessung mit dieser optimalen Flusskodierung durchzuführen. Als Ergebnis ergibt sich bei 180 ein Datensatz der eigentlichen Flussmessung, welche mit der optimalen Flusskodierung durchgeführt ist.
Im nächsten Schritt 190 wird inline eine Analyse dieses Datensatzes durchgeführt, um dann bei 200 die quantitativen Ergebnisse der eigentlichen Flussmessung darstellen zu können.
In 2 sind in Form eines EKGs fünf Herzschläge dargestellt. In einer vorbestimmten Phase des zweiten Herzschlags wird mittels des vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens die optimale Flusskodierung ermittelt, was mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnet ist. Ab dem dritten Herzschlag wird dann mit der derart bestimmten optimalen Flusskodierung die eigentliche Flussmessung wiederum zu der jeweils vorbestimmten Herzschlagphase durchgeführt.
Im Folgenden werden anhand der 3 bis 9 die wesentlichen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Flussmessung dargestellt.
Zuerst werden als Referenz Angiographiemessdaten erzeugt und grafisch dargestellt, wie es in 3 oben links in einer Anzeige 1 dargestellt ist.
Beispielsweise ein Arzt markiert dann im dargestellten Fall mit einer kreuzförmigen Markierung 3 dasjenige Gefäß 2, in welchem schließlich eine Flussmessung vorgenommen werden soll. Mit dieser Markierung 3 wird auch ein Raumpunkt definiert, durch welchen eine Schicht 4 für die Flussmessung zu verlaufen hat.
Ausgehend von dieser Markierung 3 wird eine Orientierung und eine Position einer Schicht 4 berechnet. Dazu bestimmt ein Segmentierungsalgorithmus die genaue Lage des markierten oder bestimmten Gefäßes 2 im Raum. Abhängig von der Lage bzw. Orientierung und Position des Gefäßes 2 davon wird dann die Orientierung und Position der Schicht 4 bestimmt. Die Schicht 4 wird dabei meist entweder senkrecht oder parallel zu dem Gefäß 2 oder zu der Strömungsrichtung innerhalb des Gefäßes 2 angeordnet. Bei dem in 5 dargestellten Fall ist die Schicht 4 senkrecht zu dem Gefäß 2 ausgebildet und durchläuft den Mittelpunkt der Markierung 3.
Wie die Schicht 4 im Bezug zu dem markierten Gefäß 2 anzuordnen ist, kann von dem Anwender durch die Vorgabe der Richtung, in diesem Fall ”Through Plane” 5 (senkrecht zur Flussrichtung), vorgegeben werden.
Um nun eine Phasenkontrast-Flussmessung für die vorab geplante Schicht 4 durchführen zu können, muss vorab die dazu notwendige Flusskodierung bestimmt werden. Im Rahmen einer Vorflussmessung wird dabei bei einem ersten Herzschlag (entspricht dem Herzschlag 2 in 2) in Echtzeit eine Flussmessung im ”Q-Raum” durchgeführt. Bei dieser ”Q-Raum”-Messung wird nicht – wie bei einer herkömmlichen Phasenkontrast-Flussmessung – eine einzelne Flusskodierung in eine normale Bildgebungssequenz integriert und somit eine entsprechend räumliche Verteilung der Geschwindigkeiten gemessen. Vielmehr wird durch eine selektive Anregung ein größeres, beispielsweise den gesamten interessierenden Gefäßabschnitt 2 umfassendes, Volumen angeregt. Dabei wird allerdings in diesem Volumen anstatt einer einzelnen Flusskodierung eine Vielzahl von verschiedenen Flusskodierungen angewendet, so dass die gemessenen Daten dieser Vorflussmessung über eine Fouriertransformation die Erzeugung eines ganzen Geschwindigkeitsspektrums erlauben. Aus diesem Spektrum kann so die Verteilung der verschiedenen Geschwindigkeiten innerhalb des angeregten Volumens erfasst werden. Somit stehen durch die ”Q-Raum”-Echtzeitmessung im ersten Herzschlag erfindungsgemäß alle relevanten Informationen zur Verfügung, um für die sich im nächsten Herzschlag anschließende Hauptflussmessung bzw. eigentliche Flussmessung die optimale Flusskodierung zu berechnen. Dabei können sogar herzphasenabhängig optimale Flusskodierungswerte ermittelt und bei der Hauptflussmessung verwendet werden.
Der „Q-Raum” kann sich dabei als ein Gegenraum oder Fourierraum vorgestellt werden.
Mit der derart bestimmten optimalen Flusskodierung wird dann die eigentliche Phasenkontrast-Flussmessung für die vorab geplante Schicht 4 durchgeführt.
Ein grafisch dargestelltes Ergebnis der durch diese Phasenkontrast-Flussmessung erfassten Ergebnisse ist in einer Anzeige 6 rechts neben der Angio-Darstellung 1 in 8 abgebildet.
Die mittels der Phasenkontrast-Flussmessung erfassten Messdaten werden inline oder online, d. h. während des Verfahrens und nicht im Rahmen einer Nachbearbeitung, analysiert und entsprechende Flussparameter erzeugt, welche auf einer Anzeige 7 rechts (neben der Anzeige 6 der Phasenkontrast-Flussmessung) dargestellt werden.
Mit anderen Worten können im Rahmen einer Angiographie sowohl die optimale Flusskodierung bestimmt als auch die Ergebnisse der Flussmessung erfasst, ausgewertet und dargestellt werden während sich der Patient innerhalb des Tomographen der Magnetresonanzanlage befindet.
Bei der Darstellung in 7 wird die Flussinformation für wichtige Bereiche innerhalb der Schicht 4 in numerischer Form dargestellt. Dazu werden mittels eines Segmentierungsalgorithmus, welcher auch auf Ergebnisse der vorab durchgeführten Angiographie zurückgreifen kann, Bereiche innerhalb der Schicht 4 ermittelt, in welchen eine im Wesentlichen ähnliche (hohe) Flussgeschwindigkeit vorhanden ist. In der 7 handelt es sich dabei um die mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichneten zwei Bereiche, welche auch in dem Phasenkontrastbild 6 zu erkennen sind.
Örtlich neben diesen in der Anzeige 7 dargestellten Bereichen 8 sind jeweils folgende Messergebnisse in numerischer Form dargestellt:

• die durchschnittliche Flussgeschwindigkeit innerhalb des entsprechenden Bereiches 8 (in cm/s)
• die Spitzenflussgeschwindigkeit innerhalb des entsprechenden Bereiches 8 (in cm/s)
• der Flüssigkeitsdurchsatz in dem entsprechenden Bereich 8 (in ml/s)
• eine Fläche, welche von dem jeweiligen Bereich 8 eingenommen wird, (in cm²)

Weitere Möglichkeiten einer Darstellung der Ergebnisse der Phasenkontrast-Flussmessung sind in 8 und 9 dargestellt. Dabei wird in der Anzeige 7 der 8 eine Flussgeschwindigkeit über der Zeit für einen bestimmten Bereich in der Schicht 4 dargestellt, während in der Anzeige 7 der 9 bestimmte Flussinformationen (Geschwindigkeit, Flussmenge pro Zeit, Fläche) angegeben werden.
In 10 ist eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 15 schematisch dargestellt. Die Magnetresonanzanlage 15 umfasst im Wesentlichen einen Tomograph 13, mit welchem das für die MR-Untersuchung notwendige Magnetfeld in einem Messraum 14 erzeugt wird, einen Tisch 12, eine Steuereinrichtung 16, mit welcher der Tomograph 13 gesteuert wird und MR-Daten von dem Tomograph 3 erfasst werden, und ein an die Steuereinrichtung 16 angeschlossenes Terminal 17.
Die Steuereinrichtung 16 umfasst ihrerseits eine Steuereinheit 21, eine Erfassungseinheit 22 und eine Recheneinheit 23. Während einer MR-Untersuchung (z. B. einer Angiographie oder einer Flussmessung) werden MR-Daten mittels des Tomograph 13 von der Erfassungseinheit 22 erfasst, wobei der Tomograph 13 von der Steuereinheit 21 derart angesteuert wird, dass bei einer Angiographie Angiographiemessdaten in einem Messvolumen 25, welches sich im Körperinneren eines auf dem Tisch 12 liegenden Patienten O befindet, erfasst werden.
Die Recheneinheit 23 bereitet dann die Angiographiemessdaten und Messdaten der Flussmessung derart auf, dass sie auf einem Bildschirm 18 des Terminals 17 grafisch dargestellt werden können. Neben der grafischen Darstellung der Angiographiemessdaten und Messdaten der Flussmessung kann mit dem Terminal 17, welches neben dem Bildschirm 18 eine Tastatur 19 und eine Maus 20 umfasst, von einem Anwender ein Gefäß 2 mit einer Markierung 4 versehen werden und weitere Vorgaben zur Durchführung der Angiographie und der Flussmessung vorgenommen werden. Die Steuereinrichtung 16 ist mittels der Recheneinheit 23 auch in der Lage das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der optimalen Kodierung für die Flussmessung durchzuführen.
Über das Terminal 17 kann auch die Software für die Steuereinrichtung 16 in die Steuereinrichtung 16, insbesondere in die Recheneinheit 23, geladen werden. Diese Software der Steuereinrichtung 16 umfasst dabei auch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Kodierung für eine Flussmessung sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung einer Flussmessung. Dabei kann diese Software ebenfalls auf einer DVD 24 gespeichert sein, so dass diese Software dann von dem Terminal 17 von der DVD 24 gelesen und in die Steuereinrichtung 16 kopiert werden kann.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Kodierung für eine Flussmessung mittels einer Magnetresonanzanlage mit folgenden Schritten: • Durchführen einer Vorflussmessung mit mehreren unterschiedlichen Kodierungen innerhalb einer Schicht innerhalb eines zu untersuchenden Körpers, in welchem die Flussmessung durchzuführen ist, wobei mit jeder dieser Kodierungen Strömungsgeschwindigkeiten mit einer von der jeweiligen Kodierung abhängigen Empfindlichkeit erfassbar sind, • Bestimmen einer Verteilung von Strömungsgeschwindigkeitswerten innerhalb der Schicht mittels einer Fouriertransformation aus Ergebnissen der Vorflussmessung, und • Bestimmen der Kodierung für die Flussmessung aus der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeitswerte.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung derart bestimmt wird, dass mit der Kodierung ein vorbestimmter Prozentsatz der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeitswerte erfassbar ist.
Verfahren zur Flussmessung mittels einer Magnetresonanzanlage mit folgenden Schritten: • Bestimmen von Angiographiemessdaten eines Volumens innerhalb eines zu untersuchenden Körpers, • Bestimmen eines Gefäßes in Abhängigkeit einer Benutzereingabe mittels der Angiographiemessdaten, • automatisches Bestimmen von Ausmaßen und einer Orientierung des Gefäßes mittels der Angiographiemessdaten, • automatisches Bestimmen einer Schicht für die Flussmessung abhängig von den Ausmaßen und der Orientierung, • Bestimmung einer Kodierung für die Flussmessung in der Schicht gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, und • Durchführen der Flussmessung mit der Kodierung und mittels der Schicht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausmaße und die Orientierung des Gefäßes (2) mittels eines Segmentierungsverfahrens bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (2) bestimmt wird, indem die Angiographiemessdaten grafisch dargestellt werden, um innerhalb des Volumens (25) liegende Gefäße grafisch auf einer Anzeige (1) darzustellen, und dass das Gefäß (2) als eines dieser Gefäße auf der Anzeige (1) mit einer Markierung (3) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Markierung (3) ein Punkt bestimmt wird, und dass die Schicht derart bestimmt wird, dass eine Schicht (4) derart ausgebildet wird, dass der Punkt innerhalb der Schicht (4) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vorflussmessung im Wesentlichen nur ein Volumen innerhalb des Gefäßes (2) angeregt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Herzschlagphasen jeweils die Vorflussmessung durchgeführt wird, um für jede unterschiedliche Herzschlagphase eine jeweilige optimale Kodierung für die Flussmessung zu bestimmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussmessung mittels einer Phasenkontrast-Flussmessung durchgeführt wird.
Magnetresonanzanlage zur Flussmessung, wobei die Magnetresonanzanlage (15) eine Ansteuereinheit (21) zur Ansteuerung eines Tomographen (13), eine Empfangsvorrichtung (22) zum Empfang von von dem Tomographen (13) aufgenommenen Signalen und eine Recheneinheit (23) zur Auswertung der Signale und zur Durchführung einer Flussmessung umfasst, dass die Magnetresonanzanlage (15) zur Durchführung einer Vorflussmessung mit mehreren unterschiedlichen Kodierungen innerhalb einer Schicht (4) innerhalb eines zu untersuchenden Körpers (O), in welchem die Flussmessung durchzuführen ist, ausgestaltet ist, wobei mit jeder dieser Kodierungen Strömungsgeschwindigkeiten mit einer von der jeweiligen Kodierung abhängigen Empfindlichkeit erfassbar sind, dass die Magnetresonanzanlage (15) derart ausgestaltet ist, dass die Recheneinheit (23) in der Lage ist, abhängig von Ergebnissen der Vorflussmessung mittels einer Fouriertransformation eine Verteilung von Strömungsgeschwindigkeitswerten innerhalb der Schicht zu bestimmen, und dass die Recheneinheit (23) in der Lage ist, aus der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeitswerte eine Kodierung für die Flussmessung zu bestimmen.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (23) derart ausgestaltet ist, dass die Recheneinheit (23) in der Lage ist, die Kodierung derart zu bestimmen, dass mit der Kodierung ein vorbestimmter Prozentsatz der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeitswerte erfassbar ist.
Magnetresonanzanlage zur Flussmessung, wobei die Magnetresonanzanlage (15) eine Ansteuereinheit (21) zur Ansteuerung eines Tomographen (13), eine Empfangsvorrichtung (22) zum Empfang von von dem Tomographen (13) aufgenommenen Signalen und eine Recheneinheit (23) zur Auswertung der Signale und zur Durchführung einer Flussmessung umfasst, dass die Magnetresonanzanlage (15) derart ausgestaltet ist, dass die Magnetresonanzanlage (15) Angiographiemessdaten ei nes Volumens (25) innerhalb eines zu untersuchenden Körpers (O) bestimmt, dass mittels einer Benutzereingabe und mittels der Angiographiemessdaten ein Gefäß (2) bestimmbar ist, dass die Magnetresonanzanlage (15) Ausmaße und eine Orientierung des Gefäßes (2) mittels der Angiographiemessdaten bestimmt, dass die Magnetresonanzanlage (15) eine Schicht (4) für die Flussmessung abhängig von den Ausmaßen und der Orientierung bestimmt, dass die Magnetresonanzanlage (15) zur Durchführung einer Vorflussmessung mit mehreren unterschiedlichen Kodierungen innerhalb der Schicht (4) ausgestaltet ist, wobei mit jeder dieser Kodierungen eine Strömungsgeschwindigkeit ermittelbar ist, dass die Magnetresonanzanlage (15) derart ausgestaltet ist, dass die Recheneinheit (23) in der Lage ist, abhängig von Ergebnissen der Vorflussmessung mittels einer Fouriertransformation eine Verteilung von Strömungsgeschwindigkeitswerten innerhalb der Schicht zu bestimmen, und dass die Recheneinheit (23) in der Lage ist, aus der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeitswerte eine Kodierung für die Flussmessung zu bestimmen, und dass die Magnetresonanzanlage (15) mittels der Schicht (4) die Flussmessung mit der bestimmten Flusskodierung durchführt.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (23) derart ausgestaltet ist, dass die Recheneinheit (23) die Ausmaße und die Orientierung des Gefäßes (2) mittels eines Segmentierungsverfahrens bestimmt.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (15) ein Terminal (17) mit einer Anzeige (1; 18) umfasst, dass die Magnetresonanzanlage (15) derart ausgestaltet ist, dass die Magnetresonanzanlage (15) die Angiographiemessdaten grafisch derart auf der Anzeige (1; 18) darstellt, dass damit auch Gefäße innerhalb des Volumens (25) grafisch dargestellt sind, dass mittels des Terminals (17) eine Markierung (3) derart auf der Anzeige (1; 18) positionierbar ist, dass dadurch eines der Gefäße als das Gefäß (2) bestimmt ist.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (15) derart ausgestaltet ist, dass durch die Markierung (3) ein Punkt bestimmbar ist, und dass die Recheneinheit (23) die Schicht (4) derart bestimmt, dass die Schicht (4) derart ausgebildet ist, dass der Punkt innerhalb der Schicht (4) liegt.
Magnetresonanzanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (15) derart ausgestaltet ist, dass die Magnetresonanzanlage (15) die Flussmessung mittels einer Phasenkontrast-Flussmessung durchführt.
Magnetresonanzanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (15) derart ausgestaltet ist, dass die Magnetresonanzanlage (15) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9 durchführt.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung (16) einer Magnetresonanzanlage (15) ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–9 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung (16) der Magnetresonanzanlage (15) ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers (24) in einer Steuereinrichtung (16) einer Magnetresonanzanlage (15) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführen.