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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildaufnahme mit einer Magnetresonanzeinrichtung,
die einen bewegbaren Patiententisch umfasst, und eine zugehörige
Magnetresonanzeinrichtung.
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Bei
einer Untersuchung mit einer Magnetresonanzeinrichtung werden bestimmte
Schichten eines Patienten aufgenommen, die einen interessierenden
Bereich des Patienten wenigstens teilweise umfassen. Die korrekte
Einstellung dieser Schichten im Hinblick auf die Schichtgeometrie – Position,
Orientierung und Dicke der Schicht – kann von erfahrenen
Benutzern über ein Benutzerinterface an der Magnetresonanzeinrichtung
vorgenommen werden. Dieser Vorgang ist jedoch aufwendig und äußerst schwierig.
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Daher
wurden Verfahren vorgeschlagen, bei denen für die diagnostische
Fragestellung geeignete Schichtgeometrieinformationen automatisch
aus sogenannten Localizern (häufig auch Scout-Aufnahmen
genannt) gewonnen werden können. Rein beispielhaft sei
auf die
US 6,195,409
B1 verwiesen, bei denen ein Localizer zunächst
analysiert wird, um strukturelle Informationen über den
Patienten zu erfahren, aus welchen dann optimale Scanparameter, insbesondere
Schichtgeometrieinformationen, hergeleitet werden können.
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Durch
derartige durch automatische Localizeranalysen ermittelte Schichtgeometrieinformationen
wird jedoch häufig eine Schichtposition angegeben, die
außerhalb des Isozentrums der Magnetresonanzeinrichtung
liegt. Dies führt jedoch zu einer Reduzierung der Bildqualität,
wobei insbesondere bei kurzen Magneten mit starken Einschränkungen
zu rechnen ist. Zwar ist es denkbar, eine Grobpositionierung des
Patiententisches von Hand derart vorzunehmen, dass sich die interessierende
Region wenigstens grob im Isozentrum befindet, doch diese Methode
ist fehleranfällig und aufwendig.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
mit dem der Aufwand für eine Bedienperson reduziert und
die Bildqualität nennenswert erhöht wird, wobei
insbesondere auch eine Reproduzierbarkeit von Bilddatenaufnahmen
ermöglicht werden soll.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- – ein Localizer der Anatomie eines
Patienten aufgenommen wird,
- – aus dem Localizer automatisch für die diagnostische
Fragestellung geeignete Schichtgeometrieinformationen ermittelt
werden,
- – automatisch eine Patiententischposition unter Berücksichtigung
der Schichtgeometrieinformationen derart ermittelt wird, dass eine
durch die Schichtgeometrieinformationen bestimmte Schicht oder Schichtgruppe
im oder möglichst nahe zum Isozentrum der Magnetresonanzeinrichtung
liegt,
- – der Patiententisch automatisch in die Patiententischposition
verfahren wird, und
- – die Bilddaten aufgenommen werden.
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Durch
die Aufnahme des Localizers ist nämlich nicht nur bekannt,
welche Schichtgeometrie ideal ist, sondern es ist auch die Position
des Isozentrums bekannt. Folglich kann – da der Patiententisch
ja bewegbar ist – eine Patiententischposition ermittelt
werden, in der die aufzunehmende Schicht (oder auch Schichtgruppe)
im Isozentrum liegt oder zumindest möglichst nahe an das
Isozentrum herangebracht wird. Durch eine entsprechende Ansteuerung
des Patiententisches wird diese Position zudem automatisch angefahren,
so dass eine Bilddatenaufnahme mit hervorragender Qualität
erfolgen kann. In der Regel werden in dem erfindungsgemäßen
Verfahren drei- oder vierdimensionale Localizer (worin die vierte Dimension
die Zeit ist) Verwendung finden, die mittels zwei- oder dreidimensionaler
Bildgebungstechnik aufgenommen werden.
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Die
Bildqualität wird also nicht nur dadurch erhöht,
dass Schichtgeometrieinformationen ermittelt werden, die die ideale
Aufnahmegeometrie wiedergeben, sondern es wird auch dafür
gesorgt, dass die Messung möglichst immer im Isozentrum
stattfindet, was eine erhöhte Qualität der aufgenommenen
Bilddaten zur Folge hat. Dabei erfordert das Verfahren keinerlei
weitere Eingriffe durch den Benutzer, insbesondere ist es auch nicht
durch einen Benutzer möglichen Fehlern oder Ungenauigkeiten
bei einer Grobpositionierung unterworfen. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise
weiterhin eine hohe Reproduzierbarkeit der Daten, da diese nicht
nur in einer gleichen Schichtgeometrie aufgenommen werden, sondern auch
immer an einer möglichst idealen Position im Feld des Magneten
der Magnetresonanzeinrichtung. Eine manuelle Grobpositionierung
fällt weg, und von außen schwer zu lokalisierende
interessierende Bereiche, beispielsweise Organe wie die Prostata,
können sicher und besser positioniert werden. Insbesondere
kann sich die Messung um einen Localizer verkürzen, welcher
eine manuelle Patientenpositionierung überprüfen
sollte.
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Auf
diese Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich, sowohl den Benutzungskomfort als auch die Bildqualität
zu erhöhen und reproduzierbare Rahmenbedingungen für
Bilddatenaufnahmen zu erzeugen.
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In
zweckmäßiger Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Patiententischposition
ein Abstand zwischen dem Mittelpunkt der durch die Schichtgeometrieinformationen
bestimmten Schicht oder Schichtgruppe und dem Isozentrum unter Berücksichtigung
der Bewegungsmöglichkeiten des Patiententisches minimiert
wird. Ist der Patiententisch bei einem Solenoidmagneten beispielsweise
lediglich in der z-Richtung, also entlang der Längsachse
des Magneten, verschiebbar, so kann eine Tischposition gewählt
werden, in der sich der Mittelpunkt in z-Richtung auf gleicher Höhe
wie das Isozentrum befindet. Sind weitere Einstellmöglichkeiten
gegeben, kann der Abstand selbstverständlich auch weiter
verkürzt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei
einem beliebig, also insbesondere in allen drei Raumrichtungen,
verfahrbaren Patiententisch der Mittelpunkt und das Isozentrum bei
der ermittelten Tischposition zusammenfallen.
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Es
sei an dieser Stelle angemerkt, dass häufig im erfindungsgemäßen
Kontext mit verschiedenen Koordinatensystemen gearbeitet wird, nämlich mit
einem sogenannten Gradientenkoordinatensystem (GCS), dessen Ursprung
das Isozentrum der Magnetresonanzeinrichtung ist, und einem Patientenkoordinatensystem
(PCS), dessen Ursprung der Punkt ist, der bei der ersten Aufnahme
im Isozentrum der Magnetresonanzeinrichtung lag. In diesem Patientenkoordinatensystem
werden nun beispielsweise die Schichtgeometrieinformationen bestimmt.
Da das Patientenkoordinatensystem sich gegenüber dem Gradientenkoordinatensystem
jedoch lediglich durch Tischbewegungen verschiebt, ist zu jeder
Zeit bekannt, wie die beiden Koordinatensysteme ineinander übergeführt
werden können und insbesondere, welchen Einfluss die Tischposition
darauf hat, wo sich relativ zum Isozentrum die durch die Schichtgeometrieinformationen
bestimmten Schichten bzw. Schichtgruppen befinden. Die ideale Patiententischposition
kann also leicht ermittelt und in entsprechende Ansteuerungsparameter
für den Patiententisch umgewandelt werden. Bei manchen
diagnostischen Fragestellungen kann es auch vorkommen, dass der interessierende
Bereich und somit auch die durch die Schichtgeometrieinformationen
beschriebene Schichtgruppe in ihrer Ausdehnung größer
ist als ein sich um das Isozentrum erstreckender Homogenitätsbereich.
Dann kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass
die Bilddatenaufnahme in mehrere Teilbilddatenaufnahmen aufgeteilt
wird, das bedeutet, dass mehrere Teilschichtgruppen definiert werden,
die in einem Aufnahmeschritt aufgenommen werden. Dann kann im erfindungsgemäßen
Verfahren vorgesehen sein, dass mehrere Patiententischpositionen
ermittelt und während der Bilddatenaufnahme angefahren
werden. Das bedeutet, dass für jede Teilschichtgruppe eine
Patiententischposition ermittelt wird, in der die Teilschichtgruppe
möglichst nah am Isozentrum liegt. Sind die Aufnahmen dieser Teilschichtgruppe
abgeschlossen, so wird zu einer neuen Patiententischposition gefahren
und die dieser Patiententischposition zugeordnete Teilschichtgruppe
wird aufgenommen. Eine solche Vorgehensweise kann beispielsweise
bei Wirbelsäulenuntersuchungen vorteilhaft Anwendung finden.
Auch bei Aufnahmen, die in mehreren Schritten erfolgen, kann eine solche
Vorgehensweise sinnvoll sein, beispielsweise, wenn zunächst
der Kopf eines Patienten aufgenommen werden soll, um danach wenigstens
teilweise die Wirbelsäule aufzunehmen.
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In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit der Schichtgeometrieinformationen und/oder
der Patiententischposition weitere Bildaufnahmeparameter ermittelt
werden, insbesondere zur Bilddatenaufnahme genutzt Lokalspulen ausgewählt werden.
Beispielsweise ist es bekannt, welche Lokalspulen – beispielsweise
Kopfspule, Nackenspule, Rückspule und dergleichen – sich
wo am Patiententisch befinden. Die Patiententischposition, die ermittelt
wurde, zeigt an, wo sich der Patiententisch im Vergleich zum Isozentrum
und zu den aufzunehmenden Schichten befindet, so dass es vorteilhaft
möglich ist, automatisch die Lokalspulen auszuwählen, bei
denen die beste Bildqualität im Hinblick auf die aktuelle
Geometrie zu erwarten ist.
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Daneben
betrifft die Erfindung noch eine Magnetresonanzeinrichtung mit einem
bewegbaren Patiententisch und einem Steuergerät, welche
zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ausgebildet ist. Alle Ausführungen bezüglich
des Verfahrens lassen sich auch auf die Magnetresonanzanlage übertragen.
Insbesondere ist das Steuergerät nicht nur dazu ausgebildet,
aus dem Localizer automatisch für die diagnostische Fragestellung
geeignete Schichtgeometrieinformationen zu ermittelt, sondern auch
unter Berücksichtigung der Schichtgeometrieinformationen
eine Patiententischposition derart zu er mitteln, dass eine durch
die Schichtgeometrieinformationen bestimmte Schicht oder Schichtgruppe
im oder möglichst nahe zum Isozentrum der Magnetresonanzeinrichtung
liegt. Weiterhin kann das Steuergerät den Patiententisch
entsprechend ansteuern, um ihn in die Patiententischposition zu
verfahren.
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Letztendlich
kann also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
und der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage
eine vollkommen automatische Bilddatenaufnahme hoher Qualität
erfolgen.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 einen
Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine
Prinzipskizze zur Erläuterung der Geometrien, und
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3 eine
erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage.
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1 zeigt
einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zunächst wird in einem Schritt 1 ein Localizer
aufgenommen, der als Übersichtsaufnahme die Anatomie eines
Patienten zeigt. Aus diesem Localizer werden nun auf grundsätzlich
bekannte Weise automatisch in einem Schritt 2 für
die diagnostische Fragestellung geeignete Schichtgeometrieinformationen
ermittelt. Diese Vorgänge sind grundsätzlich bekannt
und bedürfen hier keiner näheren Darlegung.
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Dabei
können die Schichtgeometrieinformationen beispielsweise
in einem Patientenkoordinatensystem ermittelt werden, das durch
die Position des Isozentrums in der ersten getätigten Aufnahme als
Ursprung definiert ist. Die Transformation zwischen dem Patientenkoordinatensystem
und dem Gradientenkoordinatensystem, welches ortsfest ist und als
Ursprungspunkt immer das Isozentrum aufweist, ist somit aufgrund
der Nachvollziehbarkeit der Tischbewegungen grundsätzlich
bekannt.
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Daher
ist es auch möglich, grundsätzlich die relative
Position der aufzunehmenden Schichten und des Isozentrums der Magnetresonanzeinrichtung herzuleiten,
so dass im Schritt 3 des erfindungsgemäßen
Verfahrens eine für die Aufnahme ideale Patiententischposition
ermittelt werden kann. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass die
durch die Schichtgeometrieinformationen bestimmte Schicht oder Schichtgruppe
im oder möglichst nahe zum Isozentrum der Magnetresonanzeinrichtung
liegt.
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Konkret
ist vorgesehen, dass der Mittelpunkt der Schicht bzw. Schichtgruppe
möglichst nahe an das Isozentrum, welches ja auch einen
Punkt darstellt, gebracht wird, das bedeutet, es wird der Abstand
zwischen beiden minimiert und die zugehörige Patiententischposition
gesucht. Dies wird beispielhaft in 2 dargestellt.
Zu sehen ist dort ein auf einem Patiententisch 4 gelagerter
Patient 5. Es sei im dort dargestellten Beispiel davon
ausgegangen, dass zunächst eine Aufnahme des Kopfes 6 des
Patienten 5 erfolgt ist. Dementsprechend befindet sich
ein durch die Klammer 7 angedeuteter Homogenitätsbereich der
Magnetresonanzeinrichtung, welcher sich um das Isozentrum 8 erstreckt,
auf Höhe des Kopfes 6. Im Folgenden geht es aber
darum, beispielsweise einen bestimmten Wirbel 9 der Wirbelsäule 10 des
Patienten aufzunehmen, wozu bereits aus dem Localizer in Schritt 2 Schichtgeometrieinformationen
ermittelt wurden, die eine Schicht 12 mit einem Mittelpunkt 13 beschreiben.
Ersichtlich befindet sich die Schicht 12 entfernt zum Isozentrum 8,
sodass eine Bildaufnahme unter den aktuellen Bedingungen qualitativ schlechter
ausfallen kann. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen,
nicht die aktuelle Position 14 des Patiententisches 4 zu
verwenden, sondern eine neue Patiententischposition automatisch
zu ermitteln, in der das Isozentrum 8 möglichst
nahe an dem Mittelpunkt 13 der Schicht 12 liegt.
Vorliegend ist der einfacheren Darstellung wegen die Patiententischposition 14 auf
Höhe des Mittelpunkts 13 markiert. Im Allgemeinen
kann diese jedoch beliebig definiert werden. Vorliegend ist ein
Beispiel dargestellt, in dem der Patiententisch 4 lediglich
entlang der z-Richtung 16 bewegt werden kann, so dass bei
einer Verschiebung des Patien tentisches 4 in die neu ermittelte
Patiententischposition, hier aufgrund der Definition der Patiententischposition 14 das
Isozentrum 8 und der Mittelpunkt 13 auf gleicher
Höhe in z-Richtung liegen. Der Patiententisch 4 wird
also längs der Achse 16 so verschoben, dass die
Punkte 14 und 8 deckungsgleich sind. Selbstverständlich
ist es bei weiteren Freiheitsgraden denkbar, den Mittelpunkt 13 und
das Isozentrum 8 noch näher aneinander zu bringen,
insbesondere kann eine neue Patiententischposition so ermittelt
werden, dass der Mittelpunkt 13 und das Isozentrum 8 zusammenfallen,
wenn sich der Patiententisch 4 in allen drei Raumrichtungen
bewegen lässt.
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In
einem Schritt 21 werden nun als weitere Bildaufnahmeparameter
die in 2 ebenso angedeuteten Lokalspulen 17, 18, 19, 20 ausgewählt,
mit denen die Bildaufnahme erfolgen soll. Ersichtlich, vgl. 2,
befindet sich im dargestellten Beispiel, wenn sich der Patiententisch 4 in
der neuen Patiententischposition (die hier dem Isozentrum 8 entspricht)
befindet, die Lokalspule 19 in geeigneter Bildaufnahmeposition.
Diese wird dann später bei der Bildaufnahme genutzt.
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In
einem Schritt 23 wird dann automatisch die ermittelte Patiententischposition 15 durch
den Patiententisch angefahren, woraufhin in einem Schritt 23 die
Aufnahme der Bilddaten erfolgen kann.
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Eine
Besonderheit ergibt sich, wenn das interessierende Gebiet bzw. die
durch die Schichtgeometrieinformation beschriebene Schichtgruppe
sehr große Ausdehnungen haben, beispielsweise, wenn die
diagnostische Fragestellung eine Aufnahme der gesamten Wirbelsäule
bedingt. Dann ist es, um Aufnahmen hoher Qualität zu erzeugen,
sinnvoll, die Schichtgruppe in mehrere Teilschichtgruppen aufzuteilen,
zu denen dann jeweils gemäß den Schritten 3, 21 eine
Patiententischposition ermittelt wird, wie durch den Pfeil 24 angedeutet
wird.
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Im
weiteren Verlauf werden die entsprechenden Patiententischpositionen
dann angefahren und die jeweiligen Teilschichtgruppen aufgenommen,
vgl. den Pfeil 25.
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3 zeigt
schließlich eine erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung 26.
Sie umfasst einen Magneten 27 mit einer Patientenaufnahme 28,
in die der Patiententisch 4 eingefahren werden kann. Der
Patiententisch 4 ist daher wenigstens entlang der Längsrichtung
der Aufnahme, also der z-Richtung, bewegbar, wie durch den Pfeil 29 angedeutet
wird.
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Die
Magnetresonanzeinrichtung 26 umfasst ferner ein Steuergerät 30,
welches alle Komponenten der Magnetresonanzeinrichtung 26,
also auch den Patiententisch 4, ansteuert. Dieses Steuergerät 30 ist insbesondere
dazu ausgebildet, die oben dargestellten Schritte 2, 3, 21 und 22 durchzuführen
und die entsprechende Ansteuerung für die Schritt 1 und 23 vorzunehmen.
Auf diese Weise läuft das erfindungsgemäße
Verfahren vollkommen automatisch in der Magnetresonanzeinrichtung 26 ab.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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