-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen, um eine
Entzündung
eines Gelenks zu bewerten, um einen Proteoglykane-Anteil im Bereich
des Gelenks zu bestimmen und/oder um eine Osteoarthritis zu bewerten.
-
Eine
Osteoarthritis (OA) ist ein sich aus vielen Faktoren zusammensetzender
Prozess einer Gelenkdegeneration, was mit dem Verlust einer Funktionsfähigkeit
des Gelenks einhergeht. Eine reproduzierbare Einstufung oder Bewertung
der Osteoarthritis, welche den Befall entsprechenden Knorpelgewebes
und anderer Gelenksstrukturen (einschließlich der Gelenkschmiere (Synovia))
misst, ist heutzutage noch nicht möglich. Nach dem Stand der Technik
sind zwar Verfahren bekannt, um einen Entzündungsgrad der Gelenkschmiere
und um eine Degeneration der entsprechenden Knorpelstrukturen zu
bestimmen und zu quantifizieren. Diese Verfahren sind allerdings nicht
in der Lage, reproduzierbare Ergebnisse zu liefern, so dass es beispielsweise
heute noch nicht möglich
ist, eine solche reproduzierbare Bewertung oder Quantifizierung
der Osteoarthritis in einem MR-Bilder erstellenden Ablauf zu erstellen.
-
Zur
Bewertung der Osteoarthritis werden nach dem Stand der Technik folgende
Verfahren eingesetzt:
Mittels zweidimensionaler MR-Messungen
wird die Dicke einer von einer Synovialitis befallenen Gewebeschicht
bestimmt. Dabei erfolgt die Bestimmung der Dicke der von der Synovialitis
befallenen Gewebeschicht manuell, indem ein Mediziner mehrere MR-Messungen
an verschiedenen Abschnitten des entsprechenden Gelenks vornimmt
und manuell die Dicke der befallenen Gewebe schicht misst. Dadurch ist
die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse nahezu nicht gegeben, da selbst
derselbe Mediziner bei einer Kontrolle seiner Ergebnisse Schwierigkeiten
hat, die MR-Messungen an denselben Abschnitten des Gelenks zu wiederholen.
-
Darüber hinaus
existiert nach dem Stand der Technik ein Verfahren, eine T1-Messung
in einem bestimmten Bereich des Gelenks nach einer Verabreichung
eines T1-Kontrastmittels durchzuführen. Durch eine solche T1-Messung
wird der Proteoglykane-Anteil im Bereich des Gelenks ermittelt,
was wiederum eine Maßzahl
für die
Degenerierung innerhalb des Gelenks ist. Nach dem Stand der Technik
existieren bei dieser Bestimmung des Proteoglykane-Anteils folgende
Probleme:
- • Es
dauert mindestens 30 min, bis das T1-Kontrastmittel in dem Bereich
des Gelenks in ausreichender Form aufgenommen ist, was zu einer entsprechenden
Wartezeit für
den Patienten führt.
- • Um
eine entsprechende Reproduzierbarkeit zu garantieren, sollte auch
eine T1-Messung vor Einnahme des T1-Kontrastmittels durchgeführt werden.
Aufgrund der vorab beschriebenen Dauer, bis das T1-Kontrastmittel
in ausreichender Form in dem Bereich des Gelenks aufgenommen ist, muss
der Patient zweimal in einer entsprechenden Magnetresonanzanlage
platziert werden, was umständlich,
zeitaufwändig
und damit kostspielig ist. Darüber
hinaus ist es auch für
denselben Mediziner äußerst schwierig,
die beiden T1-Messungen vor und nach der Einnahme des T1-Kontrastmittels
bei einer manuellen Verfahrensdurchführung in demselben Bereich
des Gelenks durchzuführen.
- • Bei
nachfolgenden Messungen ist es für
eine Vergleichbarkeit wichtig, dass die T1-Messung wiederum in demselben
Bereich des Gelenks durchgeführt
wird, was bei einer manuellen Verfahrensdurchführung nahezu unmöglich ist.
- • Ein
weiteres Problem besteht darin, eine durch die T1-Messung(en) erhaltene
Information konsistent und reproduzierbar in ein Bewertungssystem
einzuspeisen.
-
Als
weitere Möglichkeit
existiert nach dem Stand der Technik ein Verfahren, wobei mittels
eines morphologischen MR-Verfahrens
eine entsprechende Darstellung des Gelenks erzeugt wird und entsprechende
Gewebeveränderungen
des Gelenks und entsprechende Veränderungen zugehöriger Strukturen
innerhalb des Gelenks (beispielsweise des Meniskus, der Bänder oder
Knochen) bewertet werden, um daraus eine Bewertung der Osteoarthritis
zu erstellen.
-
Zusammenfassend
lässt sich
sagen, dass die nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur
Bewertung einer Osteoarthritis aufgrund ihrer Umständlichkeit
und aufgrund ihrer eingeschränkten Eigenschaften,
reproduzierbare Ergebnisse zu liefern, nicht optimal sind.
-
Daher
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, obige Probleme nach
dem Stand der Technik zumindest teilweise zu lösen, um dadurch entsprechend
verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Bewertung einer Osteoarthritis
bereitzustellen.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren zur automatischen Erstellung einer Bewertung
einer Entzündung
eines Gelenks nach Anspruch 1, durch ein Verfahren zur automatischen
Bestimmung eines Proteoglykane-Anteils eines Gelenks nach Anspruch
4, durch ein Verfahren zur automatischen Erstellung einer Bewertung
einer Osteoarthritis nach Anspruch 10, durch eine Vorrichtung nach Anspruch
12, 16 oder 22, durch eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 24,
durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 25 und durch einen
elektronisch lesbaren Datenträger
nach Anspruch 26 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur automatischen
Erstellung einer Bewertung einer Entzündung oder Synovialitis eines Gelenks
mittels einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren
umfasst dabei folgende Schritte:
- • Erstellen
eines dreidimensionalen MR-Bilddatensatzes eines vorbestimmten Bereichs
innerhalb eines Körpers
mittels der Magnetresonanzanlage. Dabei liegt innerhalb des vorbestimmten Bereichs
zumindest teilweise das zu untersuchende Gelenk. Insbesondere wird
in diesem Schritt ein vollständiger
dreidimensionaler Datensatz des zu untersuchenden Gelenks erstellt.
- • Vorgeben
jeweils einer Lage oder einer Orientierung für verschiedene Schichten innerhalb
des vorbestimmten Bereichs. In diesem Schritt werden die verschiedenen
Schichten durch die Vorgabe genau definiert, so dass nachfolgende
Verfahren oder eine Wiederholung des vorliegenden Verfahrens, wenn
es mit derselben Vorgabe arbeitet, mit exakt denselben Schichten
arbeitet.
- • Für die verschiedenen
Schichten werden in diesem Schritt automatisch aus dem dreidimensionalen
MR-Bilddatensatz
jeweils zweidimensionale MR-Bilder der entsprechenden Schicht berechnet.
In diesem Schritt wird demnach keine Magnetresonanzanlage benötigt, da
die zweidimensionalen MR-Bilder für die verschiedenen Schichten
nur durch eine Art Umformatierung aus dem vorhandenen dreidimensionalen
MR-Bilddatensatz berechnet werden.
- • Für jede Schicht
wird eine Dicke eines vorbestimmten Gewebes, welches in dem der
Schicht entsprechenden zweidimensionalen MR-Bild vorhanden ist,
mittels des für
diese Schicht berechneten zweidimensionalen MR-Bildes bestimmt. Das vorbestimmte Gewebe
ist dabei insbesondere eine von einer Synovialitis befallene Ge lenkinnenhaut.
Die Messung der Dicke und damit die Bestimmung des Ausmaßes des
mit Synovialitis befallen Gewebes kann dabei manuell oder automatisiert
erfolgen.
- • Schließlich wird
automatisch abhängig
von den bestimmten oder gemessenen Dicken des vorbestimmten Gewebes
die Bewertung der Gelenkentzündung
abgeleitet.
-
Durch
die Möglichkeit,
die Lage der verschiedenen Schichten reproduzierbar vorzugeben oder automatisch
innerhalb des dreidimensionalen MR-Bilddatensatzes zu bestimmen
(wodurch die Schichten eindeutig sowie reproduzierbar bestimmt werden)
und durch die automatische Berechnung der zweidimensionalen MR-Bilder
für diese
Schichten aus dem dreidimensionalen MR-Bilddatensatz ist eine reproduzierbare
Bestimmung der Dicke der von einer Synovialitis befallenen Gelenkinnenhaut
und damit eine reproduzierbare Bewertung einer Gelenkentzündung oder
Osteoarthritis möglich.
-
Das
Vorgeben der Lagen der verschiedenen Schichten kann auch durch eine
automatische Bestimmung dieser Lagen für jede Schicht erfolgen. Dazu
erfolgt eine Bestimmung der verschiedenen Schichten und damit eine
Bestimmung der Lage der verschiedenen Schichten beispielsweise automatisch
anhand eines vorgegebenen anatomischen Crientierungspunktes (z.
B. eines Meniskus oder eines Bandes), welcher in dem dreidimensionalen
MR-Bilddatensatz lokalisiert wird. Ausgehend von diesem anatomischen
Orientierungspunkt kann dann die Lage des Gelenks und daraus die
Lage der Schichten innerhalb des dreidimensionalen MR-Bilddatensatzes
bestimmt werden. Dabei ist der Begriff ”Orientierungspunkt” nicht
als ”Punkt” zu verstehen,
sondern als eine Orientierungshilfe zur Bestimmung der Schichten.
Wenn als Orientierungspunkt bzw. Orientierungshilfe ein Meniskus
vorgegeben ist, lokalisiert das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise
mittels Mustererkennung innerhalb des dreidimensionalen MR-Bilddatensatzes
einen Meniskus und bestimmt beispielsweise aus der Lage dieses Meniskus die Lage
des gesamten Kniegelenks und dadurch die Lage der verschiedenen
Schichten.
-
Indem
die Schichten anhand eines anatomischen Orientierungspunktes bestimmt
werden, erfolgt die Bestimmung der Schichten sowohl für die erste
als auch für
folgende Bewertungen der Gelenkentzündung automatisch, so dass
die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse weiter verbessert wird.
-
Bei
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
erfolgt die Bestimmung der Dicke des Gewebes (insbesondere die Dicke
der von einer Synovialitis befallenen Gelenkinnenhaut) automatisch,
indem das entsprechende Gewebe in dem zweidimensionalen MR-Bild
automatisch lokalisiert und die Dicke dieses Gewebes automatisch
gemessen wird.
-
Indem
die Dicke des Gewebes automatisch gemessen wird, wird die Reproduzierbarkeit
der Bewertung der Gelenkentzündung
weiter verbessert, da ein automatisiertes Verfahren bei vergleichbarer
Datenlage im Gegensatz zu einem Menschen immer zu denselben Ergebnissen
gelangt.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur automatischen
Bestimmung eines Proteoglykane-Anteils eines Gelenks mittels einer
Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren
folgende Schritte:
- • Anhand einer Vorgabe für eine Lage
oder Orientierung einer Schicht wird diese Schicht in einem Bereich
des zu untersuchenden Gelenks automatisch bestimmt.
- • Nach
Injektion eines T1-Kontrastmittels (beispielsweise eines auf Gadolinium
basierenden Kontrastmittels, welches mittels einer Infusion verabreicht
wird,) wird ein zweidimensionales T1-gewichtetes MR-Bild für diese
Schicht erstellt, wobei insbesondere T1-Zeiten bestimmt werden.
- • Abhängig von
dem zweidimensionalen MR-Bild (insbesondere abhängig von den bestimmten T1-Zeiten)
wird der Proteoglykane-Anteil im Gelenk bestimmt.
-
Indem
die Schicht, in welcher die T1-Messung vorgenommen wird, automatisch
abhängig
von einer Vorgabe bestimmt wird, ist die Reproduzierbarkeit bei
der Bestimmung des Proteoglykane-Anteils vorteilhafterweise gewährleistet,
da auch bei folgenden Messungen aufgrund der automatischen Bestimmung
wiederum dieselbe Schicht bestimmt werden kann. Die Vorgabe für die Lage
der Schicht kann dabei beispielsweise über räumliche Koordinaten und Richtungsvektoren,
welche sich auf einen Orientierungspunkt des Gelenkes beziehen,
erfolgen, wodurch die Lage der Schicht im Raum eindeutig definiert
wird. Ein solcher Orientierungspunkt kann dabei automatisch erfasst
werden, wie es vorab beschrieben ist.
-
Bei
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird vor der Injektion des T1-Kontrastmittels ein zweidimensionales
T1-gewichtetes Ausgangs-MR-Bild für die automatisch bestimmte Schicht
erstellt. Dadurch kann eine Differenz zwischen dem zweidimensionalen
T1-gewichteten MR Bild und dem zweidimensionalen T1-gewichteten Ausgangs-MR-Bild
erstellt werden. Abhängig
von dieser Differenz, insbesondere abhängig von Differenzen zwischen
T1-Zeiten aus dem T1-gewichteten MR Bild und T1-Zeiten aus dem T1-gewichteten
Ausgangs-MR-Bild kann dann der Proteoglykane-Anteil noch genauer
und reproduzierbarer bestimmt werden.
-
Bei
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird die Lage der Schicht mit Hilfe eines vorab erstellten dreidimensionalen Übersichtsbilddatensatzes
(geringer Auflösung)
bestimmt, indem beispielsweise in diesem Übersichtsbilddatensatz ein
bestimmtes Muster oder Orientierungspunktes des Gelenks lokalisiert
und im Bezug dazu die Lage der Schicht bestimmt wird. Dadurch kann
vorteilhafterweise dieselbe Schicht automatisch für die Erstellung
des T1-gewichteten MR-Bildes und automatisch für die Erstellung des T1-gewichteten
Ausgangs-MR-Bildes verwendet werden, wodurch sichergestellt ist,
dass die T1-Messungen von demselben anatomischen Bereich des Gelenks
stammen, wodurch die Aussagekraft der T1-Differenzen erhöht wird
und eine Reproduzierbarkeit für
nachfolgende Messungen z. B. der T1-Zeiten möglich ist.
-
Der
Proteoglykane-Anteil kann demnach insbesondere dadurch bestimmt
werden, dass die T1-Zeiten in derselben Schicht sowohl vor als auch nach
einer Injektion mit dem T1-Kontrastmittel
bestimmt werden und abhängig
von der Differenz zwischen den T1-Zeiten nach der Injektion und
den T1-Zeiten vor der Injektion der Proteoglykane-Anteil bestimmt
wird.
-
Durch
die Differenzbildung der T1-Zeiten anhand des T1-gewichteten Ausgangs-MR-Bildes lässt sich
die Konzentration des Kontrastmittels in einem Knorpel und damit
der Proteoglykane-Anteil im Knorpel bzw. Gelenk auch für die verschiedensten
Knorpeltypen, was auch operativ erneuertes Knorpelgewebe einschließt, bestimmen.
-
Erfindungsgemäß kann anstelle
des Übersichtsbilds
(mit geringer Auflösung)
auch ein dreidimensionaler MR-Bilddatensatz (mit hoher Auflösung) erstellt
und verwendet werden, um darin automatisch die entsprechende Schicht
zu bestimmen, bezüglich welcher
dann das T1-gewichtete MR-Bild nach der Injektion erstellt wird
und die T1-Messung erfolgt.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur automatischen
Erstellung einer Bewertung einer Osteoarthritis eines Gelenks mittels
einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Dabei werden gemäß diesem
erfindungsgemäßen Verfahren
sowohl das vorab beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen
Erstellung einer Bewertung einer Entzündung eines Gelenks als auch
das erfindungsgemäße Verfahren
zur automatischen Bestimmung eines Proteoglykane-Anteils eines Gelenks durchgeführt. Die
Bewertung der Osteoarthritis wird dann abhängig sowohl von der Bewertung
der Entzündung
des Gelenks als auch von dem Proteoglykane-Anteil erstellt.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Bewertung der Osteoarthritis kombiniert dadurch zwei Biomarker
zu einer übergreifenden
medizinischen und objektiven Bewertung der Osteoarthritis, wodurch
die Aussagekraft und Genauigkeit im Vergleich zu einer nur auf einem
Biomarker fußenden
Bewertung verbessert wird.
-
Dabei
wird insbesondere das T1-Kontrastmittel vor der Erstellung des dreidimensionalen MR-Bilddatensatzes
verabreicht.
-
Da
die Erstellung des dreidimensionalen MR-Bilddatensatzes normalerweise
die zeitlich längste
Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Bewertung der Osteoarthritis darstellt, kann diese Zeit genutzt
werden, dass sich das vorher verabreichte T1-Kontrastmittel bereits
in dem zu untersuchenden Gelenk ausbreitet. Dadurch wird eine nahezu
optimale Verzahnung oder Kombination der Verfahren zur Bewertung
einer Gelenksentzündung
und zur Bestimmung des Proteoglykane-Anteils erzielt.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung für eine Magnetresonanzanlage
zur Erstellung einer Bewertung einer Entzündung eines Gelenks bereitgestellt.
Dabei umfasst die Vorrichtung eine Ansteuereinheit zur Ansteuerung
der Magnetresonanzanlage, eine Empfangsvorrichtung, um von der Magnetresonanzanlage
aufgenommene MR-Daten für
einen vorbestimmten Bereich innerhalb eines Körpers eines Patienten zu empfangen, und
eine Auswertevorrichtung, um die empfangenen MR-Daten auszuwerten.
Der vorbestimmte Bereich umfasst dabei zumindest teilweise das zu
untersuchende Gelenk. Die Vorrichtung steuert dabei die Magnetresonanzanlage
mittels der Ansteuervorrichtung derart an, dass die Magnetresonanzanlage
einen dreidimensionalen MR-Bilddatensatz einer hohen Auflösung des
Bereichs erstellt. In Abhängigkeit einer
Vorgabe bestimmt die Vorrichtung dann eine Lage für verschiedene Schichten
innerhalb des vorbestimmten Bereichs. Für jede dieser Schichten berechnet
die Vorrichtung ein zweidimensionales MR-Bild aus dem vorab erstellten
dreidimensionalen MR-Bilddatensatz.
Anhand jedes dieser zweidimensionalen MR-Bilder bestimmt die Vorrichtung eine
Dicke eines vorbestimmten Gewebes (insbesondere einer mit Synovialitis
befallenen Gelenkinnenhaut), welches in dem der Schicht entsprechenden
zweidimensionalen MR-Bild abgebildet ist. Abhängig von den derart bestimmten
Dicken erstellt die Vorrichtung eine Bewertung für eine Gelenkentzündung des
entsprechenden Gelenks.
-
Die
Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
entsprechen dabei im Wesentlichen den Vorteilen des Verfahrens zur
automatischen Erstellung einer Bewertung einer Entzündung eines
Gelenks, welche vorab im Detail erläutert worden sind, so dass hier
auf eine Wiederholung verzichtet wird.
-
Darüber hinaus
wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Vorrichtung
für eine
Magnetresonanzanlage zur Bestimmung eines Proteoglykane-Anteils
eines Gelenks bereitgestellt. Auch diese Vorrichtung umfasst eine
Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Magnetresonanzanlage, eine Empfangsvorrichtung
zum Empfang von von der Magnetresonanzanlage aufgenommenen MR-Daten
eines vorbestimmten Bereichs eines Gelenks innerhalb eines Körpers eines
Patienten und eine Auswertevorrichtung zur Auswertung der derart
empfangenen MR-Daten. Die Vorrichtung bestimmt dabei abhängig von
einer Vorgabe für
eine Lage einer Schicht die der Lage entsprechende Schicht in dem
vorbestimmten Bereich. Anschließend
steuert die Vorrichtung die Magnetresonanzanlage mittels der Ansteuervorrichtung
derart an, dass die Magnetresonanzanlage nach einer Injektion eines
T1-Kontrastmittels ein zweidimensionales T1-gewichtetes MR-Bild für die entsprechende
Schicht erstellt. Abhängig
von dem erstellten zweidimensionalen T1-gewichteten MR-Bild, aus
welchem insbesondere die T1-Zeiten abgeleitet werden können, bestimmt
die Vorrichtung dann den Proteoglykane-Anteil des Gelenks.
-
Dabei
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere
derart ausgestaltet, dass die Vorrichtung einen dreidimensionalen Übersichtsbilddatensatz
(geringer Auflösung)
für den
vorbestimmten Bereich des Gelenks erstellt, um daraus die Lage oder Orientierung
des Gelenks und damit die Lage der Schicht, in welcher das zweidimensionale
T1-gewichtete MR-Bild erstellt wird, zu bestimmen. Die Vorrichtung
ist dabei derart eingerichtet, dass die Vorrichtung das zweidimensionale
T1-gewichtete MR-Bild
vor der Injektion in derselben Schicht erstellt, wie das zweidimensionale
T1-gewichtete MR-Bild nach der Injektion. Dadurch kann die Vorrichtung
vorteilhafterweise die T1-Zeiten in derselben Schicht vor und nach
der Injektion erfassen, um abhängig
von der Differenz dieser T1-Zeiten den Proteoglykane-Anteil des
Gelenks zu bestimmen.
-
Bezüglich weiterer
Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Erstellung einer Bewertung einer Entzündung eines Gelenks wird dabei
auf das entsprechende oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren
verwiesen.
-
Des
Weiteren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung
für eine
Magnetresonanzanlage zur Erstellung einer Bewertung einer Osteoarthritis
eines Gelenks bereitgestellt. Wie die beiden vorherigen erfindungsgemäßen Vorrichtungen umfasst
auch diese erfindungsgemäße Vorrichtung eine
Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Magnetresonanzanlage, eine Empfangsvorrichtung
zum Empfang von von der Magnetresonanzanlage aufgenommenen MR-Daten
eines vorbestimmten Bereichs innerhalb eines Körpers eines Patienten und eine
Auswertevorrichtung zur Auswertung der MR-Daten. Der vorbestimmte
Bereich umfasst dabei zumindest teilweise das zu untersuchende Gelenk.
Dabei handelt es sich bei dieser Vorrichtung sowohl um eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erstellung einer Bewertung einer Entzündung des Gelenks als auch
um eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Proteoglykane-Anteils des
Gelenks. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Bewertung einer Osteoarthritis sowohl als die oben beschriebene
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erstellung der Bewertung einer Entzündung eines Gelenks als auch als
die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung
eines Proteoglykane-Anteils eines Gelenks ausgestaltet. Daher bestimmt
die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Bewertung der Osteoarthritis des Gelenks anhand einer Kombination
der Bewertung der Gelenkentzündung
des Gelenks und des Proteoglykane-Anteils des Gelenks.
-
Die
Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
entsprechen dabei im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Erstellung einer Bewertung einer Osteoarthritis eines Gelenks,
welche vorab im Detail ausgeführt
sind, so dass hier eine Wiederholung redundant wäre.
-
Des
Weiteren offenbart die vorliegende Erfindung eine Magnetresonanzanlage,
welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst.
-
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
eines oder mehrerer erfindungsgemäßer Verfahren ausgeführt werden,
wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerung läuft. Dabei
benötigt
das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z. B. Bibliotheken
und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen der Verfahren
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 der
erfindungsgemäßen Verfahren
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
der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
-
Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Bewertung einer Osteoarthritis
geeignet. Selbstverständlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich
beschränkt,
da die vorliegende Erfindung auch dazu eingesetzt werden könnte, um
zu Vergleichszwecken für
dieselbe Schicht bzw. für
dieselbe Schichtlage in zeitlichen Abständen von ungefähr einem
Jahr ein zweidimensionales MR-Bild zu erstellen.
-
Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen
im Detail erläutert.
-
1 stellt
eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage
mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung
dar.
-
In 2 ist
ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt,
welches eine Bewertung einer Osteoarthritis abhängig von einer Bewertung einer
Gelenkentzündung
und abhängig von
einem Proteoglykane-Anteil des Gelenks erstellt.
-
In 1 ist
eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 5 schematisch
dargestellt. Die Magnetresonanzanlage 5 umfasst im Wesentlichen einen
Tomograph 3, mit welchem das für die MR-Untersuchung notwendige
Magnetfeld in einem Messraum 4 erzeugt wird, einen Tisch 2,
eine Steuereinrichtung 6, mit welcher der Tomograph 3 gesteuert wird
und MR-Daten von dem To mograph 3 erfasst werden, und ein
an die Steuereinrichtung 6 angeschlossenes Terminal 7.
-
Die
Steuereinrichtung 6 umfasst ihrerseits eine Ansteuereinheit 11,
eine Empfangsvorrichtung 12 und eine Auswertevorrichtung 13.
während
einer MR-Untersuchung werden MR-Daten mittels des Tomograph 3 von
der Empfangsvorrichtung 12 er fasst, wobei der Tomograph 3 von
der Ansteuereinheit 11 derart angesteuert wird, dass MR-Daten
in einem Messvolumen 15, welches sich im Körperinneren
eines auf dem Tisch 2 liegenden Patienten O befindet, erfasst
werden.
-
Die
Auswertevorrichtung 13 bereitet dann die MR-Daten derart
auf, dass sie auf einem Bildschirm 8 des Terminals 7 grafisch
dargestellt werden können
und dass erfindungsgemäß erstellte
Bewertungen angezeigt werden. Neben der grafischen Darstellung der
MR-Daten kann mit dem Terminal 7, welches neben dem Bildschirm 8 eine
Tastatur 9 und eine Maus 10 umfasst, von einem
Anwender eine Lage einer Schicht oder medizinische Bewertungsparameter
vorgegeben werden und weitere Vorgaben zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgenommen werden. Über
das Terminal 7 kann auch die Software für die Steuereinrichtung 6 in die
Steuereinrichtung 6, insbesondere in die Auswertevorrichtung 13,
geladen werden. Diese Software der Steuereinrichtung 6 kann
dabei auch eines oder mehrere der erfindungsgemäßen Verfahren umfassen und
kann ebenfalls auf einer DVD 14 gespeichert sein, so dass
diese Software dann von dem Terminal 7 von der DVD 14 gelesen
und in die Steuereinrichtung 6 kopiert werden kann.
-
In 2 ist
ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur objektiven Bewertung einer Osteoarthritis als Ablaufdiagramm
dargestellt.
-
In
einem ersten Verfahrensschritt S1 wird innerhalb kurzer Zeit (weniger
als 5 min) ein dreidimensionales Übersichtsbild geringer Auflösung über einen
Bereich innerhalb eines Körpers eines
Patienten erstellt, wobei innerhalb dieses Bereichs zumindest teilweise
ein zu untersuchendes Gelenk liegt.
-
Auf
der Grundlage dieses dreidimensionalen Übersichtsbildes wird im nächsten Schritt
S2 automatisch eine Schicht bestimmt. Dazu kann beispielsweise mittels
Mustererkennungsalgorithmen ein bestimmtes markantes Merkmal oder
Muster des Gelenks in dem dreidimensionalen Übersichtsbild erfasst werden,
so dass dadurch eine Lage des Gelenks bestimmt werden kann. Im Bezug
auf die Lage des Gelenks wird dann automatisch eine Schicht bestimmt,
welche zur Erfassung eines Proteoglykane-Anteils des Gelenks optimal
ist.
-
Für die derart
bestimmte Schicht wird dann im nächsten
Schritt S3 mittels der Magnetresonanzanlage 5 eine schnelle
T1-Messung durchgeführt.
-
Anschließend wird
dem Patienten bei S4 mittels Infusion ein T1-Kontrastmittel verabreicht.
Die Verabreichung des T1-Kontrastmittels
in Form einer Infusion bietet dabei im Vergleich zur Verabreichung in
Form einer Tablette den Vorteil, dass sich das Kontrastmittel über einer
längeren
Zeitraum speziell an der Schnittstelle zwischen Gelenk und umgebenden Gewebe
hält, so
dass die Diffusionsrate im Knorpel höher ist.
-
Nach
oder während
der Kontrastmittelinfusion wird bei S5 ein dreidimensionaler MR-Bilddatensatz
hoher Auflösung
(höher
als bei dem Übersichtsbild
von S1) von dem vorbestimmten Bereich und damit von dem Gelenk erstellt.
-
Im
nächsten
Schritt S6 werden dann wiederum automatisch mehrere Schichten zur
Messung einer Dicke eines mit Synovialitis befallenen Gewebes bestimmt.
Diese automatische Schichtbestimmung S6 kann dabei nach denselben
Prinzipien wie die automatische Schichtbestimmung in S2 erfolgen,
so dass die Schichten auch bei Schritt S6 automatisch (ohne manuellen
Eingriff) in Bezug zu der Lage des zu untersuchenden Gelenks bestimmt
werden.
-
Bei
S7 werden dann für
jede der im Schritt S6 bestimmten Schichten zweidimensionale MR-Bilder
aus dem dreidimensionalen MR-Bilddatensatz, welcher im Schritt S5
erstellt wurde, berechnet. Mit anderen Worten wird der Schritt S7
ausschließlich
in einem Rechner, beispielsweise in der Auswertevorrichtung 13 oder
in dem Rechner 7, vorgenommen, indem die zweidimensionalen
MR-Bilder durch eine Reformatierung oder Neuformatierung bzw. Umformatierung
der in dem dreidimensionalen, MR-Bilddatensatz enthaltenen Daten
berechnet werden.
-
Anhand
der in dem Schritt S7 berechneten zweidimensionalen MR-Bilder erfolgt
nun in dem Schritt S8 eine Vermessung des. von einer Synovialitis
befallenen Gewebes. Dazu wird beispielsweise mittels Mustererkennungsalgorithmen
das mit Synovialitis befallene Gewebe (meist die Gelenkinnenhaut)
erfasst und Abmessungen (insbesondere eine Dicke) der entsprechenden
Gewebeschicht bestimmt.
-
Die
in dem Schritt S8 durchgeführten
Messungen werden dann in dem Schritt S10 anhand von bestimmten Bewertungsparametern,
welche in Schritt S9 von dem entsprechenden Mediziner vorgegeben
werden können,
bewertet, um dadurch eine objektive und reproduzierbare Bewertung
der Synovialitis des entsprechenden Gelenks zu erstellen.
-
Ausgehend
von dem im Schritt S5 erstellten dreidimensionalen MR-Bilddatensatz
erfolgt im Schritt S12 eine automatische Schichtbestimmung, wobei
dieselbe Schicht wie in Schritt S2 bestimmt wird. Natürlich wäre es ebenfalls
möglich,
die automatische Schichtbestimmung bei S12 mittels eines dreidimensionalen Übersichtsbildes
durchzuführen, wie
dies bei der automatischen Schichtbestimmung in S2 der Fall ist.
Da aber der dreidimensionale MR-Bilddatensatz aus Schritt S5 für die Bestimmung der
Synovialitis notwendig ist, kann dieser dreidimensionale MR-Bilddatensatz
auch zur automatischen Schichtbestimmung bei S12 eingesetzt werden.
Das hat zum einen den Vorteil, dass kein weiteres dreidimensionales Übersichtsbild erzeugt
werden muss. Zum anderen weist der dreidimensionale MR-Bilddatensatz
aus S5 eine höhere
Auflösung
als ein dreidimensionales Übersichtsbild
auf, was vorteilhafterweise zu besseren Ergebnissen bei der automatischen Schichtbestimmung
bei S12 führt.
-
Für die im
Schritt S12 bestimmte Schicht wird bei Schritt S13 ein zweidimensionales
T1-gewichtetes MR-Bild, aus welchem T1-Zeiten abgeleitet werden können, erstellt.
-
Im
nächsten
Schritt S14 werden die im Schritt S3 erstellten T1-Zeiten von den
im Schritt S13 erstellten T1-Zeiten abgezogen und entsprechende Differenzen
erzeugt.
-
Aus
diesen Differenzen, welche gemäß vorgegebenen
Bewertungsparametern, die von dem behandelnden Arzt in Schritt S15
vorgegeben werden können,
bewertet werden, wird in Schritt S16 eine objektive Bewertung eines
Proteoglykane-Anteils des Gelenks erstellt. Anders ausgedrückt wird
der Proteoglykane-Anteil
des Gelenks über
die T1-Differenzen bestimmt und der derart erstellte Proteoglykane-Anteil
durch die vorgegebenen Bewertungsparameter gewichtet, wodurch eine
entsprechende reproduzierbare Bewertung erfolgt.
-
Im
Schritt S21 werden die im Schritt S10 und im Schritt S16 erstellten
Bewertungen bezüglich
der Synovialitis und des Proteoglykane-Anteils zusammengeführt und
daraus objektive und reproduzierbare Bewertungsparameter für die Osteoarthritis
erstellt.
-
Aus
diesen Bewertungsparametern erfolgt dann schließlich im Schritt S22 eine objektive
und reproduzierbare Bewertung der Osteoarthritis des untersuchten
Gelenks.