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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von MR-Bildern, welche mittels einer Magnetresonanzanlage erzeugt werden und welche eine gute Qualität aufweisen. Darüber hinaus werden eine entsprechend ausgestaltete Magnetresonanzanlage sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein entsprechender elektronisch lesbarer Datenträger beschrieben.
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Die
DE 10 2007 022 087 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Datenaufnahme. Dabei werden vorgenommene oder noch vorzunehmende Arbeitsschritte ermittelt und/oder analysiert und der Bediener abhängig von den Ergebnissen unterstützt. Es können Bilddaten verglichen werden, denen das gleiche Bilddatenaufnahmeprotokoll zu Grunde liegt. Das Vergleichsergebnis dient dazu, die Güte der Datenaufnahme zu beurteilen. Durch die visualisierte Darstellung von Arbeitsanweisungen kann eine hohe Bildqualität gewährleistet werden.
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Die
DE 10 2007 043 445 A1 beschreibt ein Verfahren zur Aufnahme einer MR-Messsequenz, wobei HF-Pulsfolgen unter Berücksichtigung von bildbezogenen und aufnahmetechnikbezogenen Optimierungsvorgaben variiert werden.
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Die
DE 10 2008 032 007 A1 betrifft ein Verfahren zur Simulation eines MR-Bildes, wobei mit dem simulierten MR-Bild entschieden wird, ob der Zeitaufwand für eine Messung gerechtfertigt ist oder nicht.
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Die
DE 101 44 931 A1 ist eine Vorrichtung zum Bedienen einer technischen Einrichtung. Dabei wird eine Qualitätsmessung an einem MR-Gerät von einer Bedienperson durchgeführt. Bei Bildqualitätsproblemen von mit dem MR-Gerät erstellten MR-Bildern, wird das MR-Gerät von einer MTA oder einem Techniker justiert.
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In „Automatic Quality Assessment in Structural Brain Magnetic Resonance Imaging”, von B. Mortamet u. a., Magnetic Resonance in Medicine 62: Seiten 365–372 von 2009 wird die automatische Bewertung von MR-Bildern beschrieben, welche eingesetzt werden kann, um das Erfassen von MR-Daten zur Rekonstruktion eines MR-Bildes zu wiederholen, solange sich der Patient in der Magnetresonanzanlage befindet, wenn die Qualität des vorher rekonstruierten MR-Bildes zu gering ist.
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Nach dem Stand der Technik wird bei einer Untersuchung eines Patienten mittels einer Magnetresonanzanlage die Bildqualität der dabei erstellten MR-Bilder nach der Untersuchung manuell überprüft und anschließend werden entsprechende Änderungen vorgenommen, wenn die Bildqualität unterhalb eines akzeptablen Niveaus liegt. Diese Änderungen umfassen zum einen Änderungen eines Protokolls, in welchem entsprechende Parameter zur Erfassung der MR-Bilder vorgegeben werden, und zum anderen Änderungen hinsichtlich der Strategie (Messverfahren), mit welcher die MR-Bilder erfasst werden. Die manuelle Überprüfung der Qualität der MR-Bilder durch eine entsprechend geschulte Bedienperson (z. B. einen Arzt oder einen medizinisch-technischen Assistenten) kann allerdings zu einem falschen Ergebnis führen, wenn beispielsweise nicht alle MR-Bilder überprüft werden oder wenn die Bedienperson nicht über eine ausreichende Erfahrung verfügt. Daher tritt häufig der Fall auf, dass aufgrund einer schlechten Qualität der MR-Bilder die gesamte Untersuchung mittels der Magnetresonanzanlage wiederholt werden muss, was zu zusätzlichen Risiken für den Patienten (Kontrastmittel können z. B. zu einer Nierenfibrose führen) und natürlich auch zu zusätzlichen Kosten aufgrund der wiederholten Nutzung der teuren Magnetresonanzanlage führt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die manuelle Qualitätsprüfung eine bestimmte Zeit dauert, in welcher die MR-Bilder betrachtet und bewertet werden müssen.
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In dieser Zeit verbleibt der Patient häufig in der Magnetresonanzanlage, da erst nach Abschluss der Qualitätsprüfung über das weitere Vorgehen, beispielsweise die Aufnahme weiterer MR-Bilder, entschieden werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Wartezeit in der Magnetresonanzanlage nachteiligerweise auch dann anfällt, wenn die Qualitätsprüfung zu einem positiven Ergebnis kommt.
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Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die Erstellung von MR-Bildern hinsichtlich ihrer Erzeugungsdauer und hinsichtlich ihrer Qualität zu optimieren.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Erstellung von MR-Bildern nach Anspruch 1, durch eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 9, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11 und durch einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erstellung von MR-Bildern eines vorbestimmten Volumenabschnitts innerhalb eines Untersuchungsobjekts (insbesondere eines Patienten) mittels einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte:
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- • Erstellen eines oder mehrerer MR-Bilder.
- • Automatisches Durchführen mehrerer Qualitätsprüfungen des/der in dem vorab beschriebenen Schritt erstellten MR-Bildes/r.
- • Wenn eine dieser Qualitätsprüfungen fehlschlägt, wird automatisch eine Aktion durchgeführt, um eine Bildqualität von weiteren MR-Bildern, welche anschließend nach der Aktion mit der Magnetresonanzanlage aufgenommen werden, zu verbessern.
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Unter der Aktion, welche automatisch durchgeführt wird, um die Bildqualität der im Folgenden aufgenommenen MR-Bilder zu verbessern, wird dabei ein oder mehrere automatisch vorgenommene Eingriffe verstanden, durch welche Parameter oder Abläufe bei der Erstellung der weiteren MR-Bilder derart verändert werden, dass die Bildqualität der weiteren MR-Bilder besser als die Bildqualität der zuerst erstellten MR-Bilder ist.
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Allein durch die automatische Durchführung von Qualitätsprüfungen wird die Aufenthaltszeit des Patienten in der Magnetresonanzanlage vorteilhafterweise im Vergleich zu einer manuellen Durchführung der Qualitätsprüfungen verkürzt. Beispielsweise wird die Zeit verkürzt, bis abhängig von den Qualitätsprüfungen über die Durchführung weiterer Untersuchungen mittels der Magnetresonanzanlage entschieden wird. Darüber hinaus wird durch die automatisch durchgeführten Aktionen zur Verbesserung der Bildqualität (für den Fall, dass die zuerst erstellten MR-Bilder eine schlechte Bildqualität aufweisen) die Qualität der schließlich erstellten MR-Bilder verbessert und das Risiko, welches bei einer unnötigen Wiederholung der Untersuchung mittels der Magnetresonanzanlage, auftritt, vorteilhafterweise zumindest verringert.
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Die Aktion, welche zur Verbesserung der Qualität der nach dieser Aktion erstellten MR-Bilder durchgeführt wird, hängt dabei insbesondere von dem Ergebnis der durchgeführten Qualitätsprüfungen (vor allem von dem Ergebnis und dem Typ der fehlgeschlagenen Qualitätsprüfungen) ab.
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Dadurch kann die automatisch durchgeführte Aktion dazu führen, dass insbesondere die fehlgeschlagenen Qualitätsprüfungen bei den nach der Aktion aufgenommenen MR-Bildern zu einem besseren Ergebnis kommen.
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Zumindest einige der durchgeführten Qualitätsprüfungen können abhängig vom Typ des vorbestimmten Volumenabschnitts vorgegeben werden.
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Beispielsweise können bei einer MR-Untersuchung der Leber (als vorbestimmter Volumenabschnitt) andere Qualitätsprüfungen eingesetzt werden, als bei einer MR-Untersuchung der Prostata oder des Gehirns (als vorbestimmter Volumenabschnitt). Indem die Qualitätsprüfungen an den Typ des vorbestimmten Volumenabschnitts angepasst werden, kann die Qualität der erfindungsgemäß erstellten MR-Bilder hinsichtlich dieses Typs vorteilhafterweise optimiert werden. Darüber hinaus kann erfindungsgemäß vorgegeben werden, dass bei einer abdominalen MR-Untersuchung nur die Bildqualität der Niere oder der Leber eine Rolle spielt und damit zu untersuchen ist.
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Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird für jede der durchgeführten Qualitätsprüfungen vorgegeben, welche Aktion oder welche Aktionen bei einem Fehlschlagen der jeweiligen Qualitätsprüfung durchgeführt werden soll.
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Damit wird erfindungsgemäß nicht nur vorgegeben, welche Qualitätsprüfungen durchgeführt werden, sondern es ist auch konfigurierbar, welche Aktion oder welche Aktionen bei einem entsprechenden Ergebnis der jeweiligen Qualitätsprüfung automatisch durchgeführt wird bzw. werden.
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Häufig wird ein Protokoll erstellt, welches Parameter und Messverfahren zur Erstellung der MR-Bilder definiert. Abhängig von diesem Protokoll können dann die Qualitätsprüfungen automatisch bestimmt oder konfiguriert werden.
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Damit ist erfindungsgemäß sichergestellt, dass die Qualitätsprüfungen an das jeweils eingesetzte Protokoll zur Erstellung der MR-Bilder angepasst sind, um so die Bildqualität der gemäß diesem Protokoll erstellten MR-Bilder zu optimieren.
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Im Folgenden werden Beispiele für eine der erfindungsgemäß automatisch durchgeführten Qualitätsprüfungen beschrieben.
- • Qualitätsprüfung, ob das globale Signal-Rausch-Verhältnis des zu überprüfenden MR-Bildes oberhalb eines ersten Schwellenwert liegt.
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Dazu wird mittels eines einfachen Segmentierungsalgorithmus der Körper des Patienten innerhalb des zu überprüfenden MR-Bildes segmentiert bzw. lokalisiert. Anschließend wird die Stärke der Messsignale aus dem Bereich des Körpers mit der Stärke der Signale außerhalb des Körpers (aus der Luft) ins Verhältnis gesetzt. Wenn dieses Verhältnis unterhalb des ersten konfigurierbaren Schwellenwerts (z. B. 4) liegt, ist diese Qualitätsprüfung fehlgeschlagen.
- • Qualitätsprüfung, ob das lokale Signal-Rausch-Verhältnis bezüglich eines vorbestimmten Bereichs innerhalb des vorbestimmten Volumenabschnitts oberhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt.
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Dazu wird wiederum mittels eines Segmentierungsalgorithmus ein vorbestimmter Bereich (beispielsweise ein Organ, wie die Leber oder die Niere) innerhalb des Körpers des Patienten segmentiert bzw. lokalisiert. Anschließend wird die Stärke der Messsignale aus diesem Bereich (Organ) mit der Stärke der Signale außerhalb des Körpers des Patienten (aus der Luft) ins Verhältnis gesetzt. Wenn dieses Verhältnis unterhalb des zweiten konfigurierbaren Schwellenwerts liegt, ist diese Qualitätsprüfung fehlgeschlagen.
- • Qualitätsprüfung, ob eine erfasste Bewegung eines vorbestimmten Bereichs während der Erstellung der MR-Bilder oberhalb eines dritten Schwellenwerts liegt.
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Mit dieser Qualitätsprüfung wird eine Bewegung des Patienten, welche zu einer negativen Rückwirkung auf die Bildqualität der erstellten MR-Bilder führt, erfasst. Dazu kann z. B. der vorbestimmte Bereich (beispielsweise ein Organ wie die Leber) mittels eines Segmentierungsalgorithmus segmentiert werden.
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Die Dicke (Ausmaße) der Abgrenzung zwischen der Leber und dem restlichen MR-Bild kann dann als ein Maß für die Bewegung des Patienten angesehen werden. Je stärker (dicker) diese Abgrenzung ist, desto negativer hat sich die Bewegung des Patienten auf die Bildqualität des jeweiligen MR-Bildes ausgewirkt. Mittels dieser Qualitätsprüfung wird demnach eine (ungewollte) Bewegung des vorbestimmten Bereichs erfasst und überprüft, ob diese Bewegung zu groß ist.
- • Qualitätsprüfung, ob Aliasing in einem Maß in dem zu überprüfenden MR-Bild auftritt, welches oberhalb eines vierten Schwellenwerts liegt.
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Eine Möglichkeit zur Erfassung von Aliasing oder Geister-Artefakten ist, die Phase von jeder Zeile (Spalte) des k-Raums darauf zu überprüfen, ob das MR-Echo jeweils im Zentrum auftritt. Wenn dies nicht der Fall ist, liegt Aliasing vor. Eine andere Idee zur Erfassung von Aliasing ist, eine Kreuzkorrelation zwischen dem jeweils zu überprüfenden MR-Bild und einem existierenden MR-Bild (z. B. einem bereits erstellten MR-Bild einer benachbarten Schicht) zu berechnen. Wenn das Ergebnis dieser Kreuzkorrelation mehrere Spitzen (lokale Maxima) aufweist, wiederholt sich das existierende Bild, was auf Aliasing hindeutet.
- • Qualitätsprüfung, ob ein von Fett erzeugtes Messsignal einen Wert aufweist, welcher oberhalb eines fünften Schwellenwerts liegt.
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Zur Durchführung dieser Qualitätsprüfung kann beispielsweise ein MR-Bild, welches ohne Fettsättigung erstellt wurde, mit dem zu überprüfenden MR-Bild mit Fettsättigung verglichen werden. Wenn das Messsignal des Fetts des zu überprüfenden MR-Bildes höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, gilt diese Qualitätsprüfung als fehlgeschlagen.
- • Qualitätsprüfung, bei welcher das zu überprüfende MR-Bild mit vordefinierten MR-Bildern beispielsweise mittels Kreuzkorrelation verglichen wird. Nur wenn die Ergebnisse dieser Kreuzkorrelation innerhalb einer vorbestimmten Bandbreite liegen, gilt diese Qualitätsprüfung als bestanden. Diese Qualitätsprüfung kann mittels maschinellen Lernens automatisch immer weiter verbessert werden. Dazu können beispielsweise mit Hilfe von Algorithmen zum maschinellen Lernen Klassifizierungsverfahren erlernt werden, welche die zu überprüfenden MR-Bilder als akzeptabel oder nicht akzeptabel einstufen.
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Bezüglich dieser Qualitätsprüfung kann die Bedienperson eine Menge von (Trainings-)MR-Bildern definieren und das erfindungsgemäße Verfahren anhand dieser MR-Bilder derart trainieren, dass das Verfahren automatisch erkennt, wenn die Qualität der erfindungsgemäß erstellten MR-Bilder geringer als die Qualität der vorgegebenen bzw. definierten MR-Bilder ist.
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Qualitätsprüfung, bei welcher überprüft wird, ob Einstellungsparameter zum Erstellen der MR-Bilder innerhalb vorbestimmter Bereiche liegen:
Bei dieser Protokollüberprüfung wird automatisch überprüft, ob die Protokollparameter in einem bestimmten, vom Benutzer konfigurierbaren Bereich liegen.
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Im Folgenden werden Aktionen beschrieben, welche für den Fall, dass eine der Qualitätsprüfungen fehlschlägt, automatisch durchgeführt werden.
- • Ein oder mehrere Einstellungsparameter zum Erstellen der MR-Bilder wird/werden automatisch abhängig von der oder von den fehlgeschlagenen Qualitätsprüfung(en) derart geändert, dass eine Bildqualität derjenigen MR-Bilder, welche anschließend mit den geänderten Einstellungsparametern erstellt werden, im Vergleich zu der Bildqualität desjenigen MR-Bildes, bei welchem die Qualitätsprüfung fehlschlug, verbessert wird.
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Dazu kann beispielsweise konfiguriert werden, welche Bedingungen von dem Protokoll einzuhalten sind. Beispiele für diese Bedingungen sind:
- – Die Dauer zur Durchführung des Protokolls soll kürzer als eine Zeitspanne sein, in welcher der Patient den Atem anhalten kann.
- – Das Gesichtsfeld soll größer als der Körper des Patienten sein.
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Darüber hinaus können bestimmte Protokolländerungen oder Einstellungsänderungen abhängig von diesen Bedingungen konfiguriert werden. Beispiele für diese Protokolländerungen sind:
- – Erhöhe die Wiederholungszeit schrittweise bis zu einem bestimmten Wert, solange eine bestimmte Bedingung falsch ist.
- – Erhöhe das Gesichtsfeld (FOV, ”Field of View”) solange, bis das Gesichtsfeld größer als der Körper des Patienten ist.
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Die Protokolländerungen werden dabei so lange durchgeführt, bis die vorab spezifizierten Bedingungen alle erfüllt sind. Damit ist sichergestellt, dass die aufgrund der fehlgeschlagenen Qualitätsprüfung geänderten Einstellungsparameter die jeweils konfigurierten bzw. vorgegebenen Bedingungen erfüllen, um dadurch auch die Bildqualität der mit diesen veränderten Einstellungsparametern aufgenommenen MR-Bilder zu erhöhen.
- • Eine weitere mögliche Aktion ist, dass die Menge der Protokolle, aus welcher ein Protokoll auswählbar ist, derart eingeschränkt wird, dass die Protokolle der eingeschränkten Menge die Qualität derjenigen MR-Bilder, welche mit einem Protokoll aus dieser Menge erstellt werden, gegenüber einer Qualität der vorab erstellten MR-Bilder, bei welchen die Qualitätsprüfung fehlschlug, verbessern.
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Anders ausgedrückt: es wird die Menge der ausführbaren Protokolle abhängig von der fehlgeschlagenen Qualitätsprüfung derart eingeschränkt, dass jedes Protokoll dieser eingeschränkten Menge die Bildqualität erhöht. Mit anderen Worten kann nach dieser Aktion vorteilhafterweise kein Protokoll mehr ausgewählt werden, welches nicht zur Verbesserung der Bildqualität führt.
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Diese weitere mögliche Aktion sei im Folgenden beispielhaft beschrieben:
Es sei angenommen, dass die Bedienperson zur Bedienung der Magnetresonanzanlage im Normalfall aus fünf Messprotokollen auswählen kann, welche jeweils eine Messzeit (Aufnahmedauer für die MR-Bilder) von bis zu 20 s aufweisen. Schlägt nun beispielsweise diejenige Qualitätsprüfung fehl, mit welcher eine ungewollte Bewegung des Patienten bei der Erstellung der MR-Bilder erfasst wird, kann die Menge der ausführbaren Protokolle automatisch abhängig von der fehlgeschlagenen Qualitätsprüfung derart eingeschränkt werden, dass die Bedienperson nur noch beispielsweise drei Protokolle zur Auswahl hat, welche jeweils nur eine Messzeit von bis zu 10 s aufweisen. Damit wird vorteilhafterweise automatisch auf das Fehlschlagen der entsprechenden Qualitätsprüfung reagiert und daher nur noch eine so genannte unkooperative Strategie verfolgt, bei welcher sich der Patient unkooperativ verhalten kann und sich nur noch 10 s lang ruhig verhalten muss.
- • Eine andere mögliche Aktion ist, dass ein Warnhinweis für die Bedienperson der Magnetresonanzanlage erstellt wird.
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Über diesen optischen oder akustischen Warnhinweis wird die Bedienperson darüber informiert, dass und gegebenenfalls welche Qualitätsprüfung fehlgeschlagen ist. Die Bedienperson kann dann entweder selbst überprüfen, welche Eigenschaft des entsprechenden MR-Bildes die Qualitätskriterien verletzt oder der Warnhinweis enthält bereits diese Information.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bedienperson nach einem Fehlschlagen einer Qualitätsprüfung bei der Änderung der Einstellungsparameter oder bei der Änderung der Strategie geführt. Durch diese Führung wird gewährleistet, dass die Änderung der Einstellungsparameter oder der Strategie dazu führt, dass die Qualität derjenigen MR-Bilder, welche nach dieser Änderung erstellt werden, gegenüber einer Qualität desjenigen MR-Bildes, bei welchem die Qualitätsprüfung fehlschlug, verbessert wird.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Magnetresonanzanlage zur Erstellung von MR-Bildern von einem vorbestimmten Volumenabschnitt in einem Untersuchungsobjekt bereitgestellt. Dabei umfasst die Magnetresonanzanlage einen Grundfeldmagneten, ein Gradientenfeldsystem, eine HF-Antenne und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Gradientenfeldsystems und der HF-Antenne, zum Empfang von von der HF-Antenne aufgenommenen Messsignalen und zur Auswertung der Messsignale und zur Erstellung der MR-Bilder. Die Magnetresonanzanlage erstellt ein oder mehrere MR-Bilder und führt mehrere Qualitätsprüfungen bezüglich jedes dieser MR-Bilder durch. Wenn eine dieser Qualitätsprüfungen fehlschlägt, führt die Magnetresonanzanlage eine Aktion durch, um dadurch eine Bildqualität weiterer MR-Bilder, welche die Magnetresonanzanlage anschließend erstellt, zu verbessern.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage entsprechen dabei im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere ein Computerprogramm oder 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 beschriebene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerung oder Steuereinrichtung der Magnetresonanzanlage 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 ein Computerprogramm oder eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z. B. C++), der noch compiliert (übersetzt) 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.
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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.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere geeignet, um MR-Bilder mit einer vorbestimmten Bildqualität zu erstellen. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung auch zur MR-Spektroskopie eingesetzt werden kann, um dabei Ergebnisse mit einer vorbestimmten Qualität zu erstellen.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen im Detail mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
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1 zeigt schematisch eine Magnetresonanzanlage.
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2 stellt schematisch einen segmentierten Körper umgeben von Luft dar.
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3 stellt schematisch ein segmentiertes Organ innerhalb eines Körpers umgeben von Luft dar.
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4 stellt schematisch MR-Bilder ohne, mit guter und mit schlechter Fettsättigung dar.
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5 stellt einen Programmablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
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1 ist eine schematische Darstellung einer Magnetresonanzanlage 5 (eines Magnetresonanz-Bildgebungs- bzw. Kernspintomographiegeräts). Dabei erzeugt ein Grundfeldmagnet 1 ein zeitlich konstantes starkes Magnetfeld zur Polarisation bzw. Ausrichtung der Kernspins in einem Untersuchungsbereich eines Objekts, wie z. B. eines zu untersuchenden Teils eines menschlichen Körpers. Die für die Kernspinresonanzmessung erforderliche hohe Homogenität des Grundmagnetfelds ist in einem typischerweise kugelförmigen Messvolumen M definiert, in welches die zu untersuchenden Teile des menschlichen Körpers eingebracht werden. Zur Unterstützung der Homogenitätsanforderungen und insbesondere zur Eliminierung zeitlich invariabler Einflüsse werden an geeigneter Stelle so genannte Shim-Bleche aus ferromagnetischem Material angebracht. Zeitlich variable Einflüsse werden durch Shim-Spulen 2 eliminiert.
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In den Grundfeldmagneten 1 ist ein zylinderförmiges Gradientenspulensystem 3 eingesetzt, welches aus drei Teilwicklungen besteht. Jede Teilwicklung wird von einem Verstärker mit Strom zur Erzeugung eines linearen Gradientenfeldes in die jeweilige Richtung des kartesischen Koordinatensystems versorgt. Die erste Teilwicklung des Gradientenfeldsystems 3 erzeugt dabei einen Gradienten Gx in x-Richtung, die zweite Teilwicklungen einen Gradienten Gy in y-Richtung und die dritte Teilwicklung einen Gradienten Gz in z-Richtung. Der Verstärker umfasst einen Digital-Analog-Wandler, welcher von einer Sequenzsteuerung 18 zum zeitrichtigen Erzeugen von Gradientenpulsen angesteuert wird.
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Innerhalb des Gradientenfeldsystems 3 befindet sich eine Hochfrequenzantenne 4, welche die von einem Hochfrequenzleistungsverstärker abgegebenen Hochfrequenzpulse in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung der Kerne und Ausrichtung der Kernspins des zu untersuchenden Objekts bzw. des zu untersuchenden Bereiches des Objekts umsetzt. Die Hochfrequenzantenne 4 besteht aus einer oder mehreren HF-Sendespulen und mehreren HF-Empfangsspulen in Form einer ringförmigen vorzugsweise linearen oder matrixförmigen Anordnung von Komponentenspulen. Von den HF-Empfangsspulen der Hochfrequenzantenne 4 wird auch das von den präzedierenden Kernspins ausgehende Wechselfeld, d. h. in der Regel die von einer Pulsfrequenz aus einem oder mehreren Hochfrequenzpulsen und einem oder mehreren Gradientenpulsen hervorgerufenen Kernspinechosignale, in eine Spannung (Messsignal) umgesetzt, welche über einen Verstärker 7 einem Hochfrequenz-Empfangskanal 8 eines Hochfrequenzsystems 22 zugeführt wird. Das Hochfrequenzsystem 22 umfasst weiterhin einen Sendekanal 9, in welchem die Hochfrequenzpulse für die Anregung der magnetischen Kernresonanz erzeugt werden. Dabei werden die jeweiligen Hochfrequenzpulse aufgrund einer vom Anlagerechner 20 vorgegebenen Pulsfrequenz in der Sequenzsteuerung 18 digital als Folge komplexer Zahlen dargestellt. Diese Zahlenfolge wird als Real- und als Imaginärteil über jeweils einen Eingang 12 einem Digital-Analog-Wandler im Hochfrequenzsystem 22 und von diesem einem Sendekanal 9 zugeführt. Im Sendekanal 9 werden die Pulssequenzen einem Hochfrequenz-Trägersignal aufmoduliert, dessen Basisfrequenz der Resonanzfrequenz der Kernspins im Messvolumen entspricht.
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Die Umschaltung von Sende- auf Empfangsbetrieb erfolgt über eine Sende-/Empfangsweiche 6. Die HF-Sendespule der Hochfrequenzantenne 4 strahlt die Hochfrequenzpulse zur Anregung der Kernspins in das Messvolumen M ein und tastet resultierende Echosignale über die HF-Empfangsspulen ab. Die entsprechend gewonnenen Kernresonanzsignale werden im Empfangskanal 8' (erster Demodulator) des Hochfrequenzsystems 22 phasenempfindlich auf eine Zwischenfrequenz demoduliert und im Analog-Digital-Wandler (ADC) digitalisiert. Dieses Signal wird noch auf die Frequenz 0 demoduliert. Die Demodulation auf die Frequenz 0 und die Trennung in Real- und Imaginärteil findet nach der Digitalisierung in der digitalen Domäne in einem zweiten Demodulator 8 statt. Durch einen Bildrechner 17 wird aus den dergestalt gewonnenen Messdaten ein MR-Bild rekonstruiert. Die Verwaltung der Messdaten, der Bilddaten und der Steuerprogramme erfolgt über den Anlagenrechner 20. Aufgrund einer Vorgabe mit Steuerprogrammen kontrolliert die Sequenzsteuerung 18 die Erzeugung der jeweils gewünschten Pulsfrequenzen und das entsprechende Abtasten des k-Raumes. Insbesondere steuert die Sequenzsteuerung 18 dabei das zeitrichtige Schalten der Gradienten, das Aussenden der Hochfrequenzpulse mit definierter Phasenamplitude sowie den Empfang der Kernresonanzsignale. Die Zeitbasis für das Hochfrequenzsystem 22 und die Sequenzsteuerung 18 wird von einem Synthesizer 19 zur Verfügung gestellt. Die Auswahl entsprechender Steuerprogramme zur Erzeugung eines MR-Bildes sowie die Darstellung des erzeugten MR-Bildes erfolgt über ein Terminal 13, welches eine Tastatur 15, eine Maus 16 und einen Bildschirm 14 umfasst.
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In 2 ist schematisch ein segmentierter Körper 23 eines Patienten umgeben von Luft 24 in einem MR-Bild dargestellt. Das globale Signal-Rausch-Verhältnis entspricht dem Verhältnis der durchschnittlichen Stärke der Messsignale aus dem segmentierten Körper 23 zu der durchschnittlichen Stärke der Messsignale aus der umgebenden Luft 24. Gemäß einer erfindungsgemäßen Qualitätsprüfung sollte das globale Signal-Rausch-Verhältnis eines zu überprüfenden MR-Bildes oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegen.
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In 3 ist schematisch ein segmentiertes Organ (in diesem Fall die Leber 25) innerhalb eines segmentierten Körpers 23 umgeben von Luft 24 dargestellt. Das lokale Signal-Rausch-Verhältnis entspricht dem Verhältnis der durchschnittlichen Stärke der Messsignale aus der segmentierten Leber 25 zu der durchschnittlichen Stärke der Messsignale aus der umgebenden Luft 24. Gemäß einer erfindungsgemäßen Qualitätsprüfung sollte das lokale Signal-Rausch-Verhältnis für ein zu überprüfendes MR-Bild oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegen.
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In 4a ist schematisch ein MR-Bild ohne Fettsättigung dargestellt, während in 4b das entsprechende MR-Bild mit guter Fettsättigung und in 4c das entsprechende MR-Bild mit schlechter Fettsättigung dargestellt ist. Vom Fettgewebe des Patienten verursachte Fettsignale 26 erscheinen in dem jeweiligen MR-Bild weißlich. Während in 4a klar eine weißliche Schicht 26 um den Körper des Patienten herum sichtbar ist, ist diese Schicht 26 in 4b nicht zu erkennen. Aufgrund der schlechten Fettsättigung ist die Schicht 26 in 4c dagegen als grauweiße Schicht zu erkennen. Gemäß einer Qualitätsprüfung sollte der Wert der Messsignale aus der Fettschicht 26 unterhalb eines Schwellenwerts liegen, was bei 4b der Fall wäre und bei 4c nicht der Fall wäre.
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In 5 ist ein Flussplan einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt.
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In einem ersten Schritt S1 werden Qualitätsprüfungen und Aktionen, welche jeweils beim Fehlschlagen einer dieser Qualitätsprüfungen automatisch durchgeführt werden, konfiguriert.
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Anhand eines vorab bestimmten Protokolls, welches das durchgeführte Messverfahren und entsprechende Parameter für dieses Messverfahren vorgibt, werden in dem Schritt S2 MR-Bilder darstellt.
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In dem Schritt S3 wird überprüft, ob für das in dem Schritt S2 verwendete Protokoll Qualitätsprüfungen definiert sind. Wenn dies nicht der Fall ist, verzweigt das erfindungsgemäße Verfahren zu dem Schritt S7, in welchem überprüft wird, ob noch weitere MR-Bilder zu erstellen sind. Ist dies nicht der Fall endet das Verfahren. Wenn dagegen noch weitere MR-Bilder zu erstellen sind, springt das Verfahren zu dem Schritt S2 zurück.
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Wenn für das verwendete Protokoll Qualitätsprüfungen definiert sind (”ja” bei Schritt S3), so verzweigt das erfindungsgemäße Verfahren zu dem Schritt S4, in welchem die für das Verfahren definierten Qualitätsprüfungen durchgeführt werden.
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In dem folgenden Schritt S5 wird überprüft, ob eine dieser Qualitätsprüfungen fehlgeschlagen ist. Ist dies nicht der Fall (”nein” bei Schritt S5), so verzweigt das erfindungsgemäße Verfahren zu dem bereits beschriebenen Schritt S7.
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Falls zumindest eine der Qualitätsprüfungen fehlgeschlagen ist (”ja” bei Schritt S5), so wird für jede fehlgeschlagene Qualitätsprüfung eine für die jeweilige Qualitätsprüfung in dem Schritt S1 definierte Aktion automatisch in Abhängigkeit von der fehlgeschlagenen Qualitätsprüfung ausgeführt (S6). Durch die Aktion wird das Protokoll verändert oder ein anderes Protokoll ausgewählt, um die Bildqualität weiterer MR-Bilder, welche in dem Schritt S2 mit Hilfe des geänderten oder des neu bestimmten Protokolls erstellt werden, zu verbessern. Anschließend kommt das Verfahren zu dem bereits beschriebenen Schritt S7.
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Die Konfiguration von Qualitätsprüfungen und Aktionen (siehe Schritt S1) kann dabei mittels einer Tabelle (siehe z. B. Tabelle 1 unten) erfolgen, welche die Bedienperson entsprechend ihren Vorstellungen editiert. Diese Tabelle definiert zum einen, welche Qualitätsprüfungen durchgeführt werden, und zum anderen, welche Aktion beim Fehlschlagen einer dieser Qualitätsprüfungen durchgeführt wird.
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Die folgende Tabelle 1 zeigt beispielhaft die Konfiguration bei einer MR-Untersuchung der Leber mittels MR-Bildern.
| Qualitätsprüfung | Aktion | Kommentar |
| Das globale Signal-Rausch-Verhältnis ist zu klein. | Erstelle einen Hinweis, und führe die Bedienperson bei der Änderung oder Neuauswahl des Protokolls. | Die Bildqualität ist schlecht, und die Bedienperson sollte die MR-Bilder sorgfältig überprüfen. |
| Das globale Signal-Rausch-Verhältnis ist zu klein, und die Überprüfung des Protokolls schlug fehl. | Führe die Bedienperson bei der Änderung oder Neuauswahl des Protokolls, und wähle die richtigen Empfangsspulen aus. | Das Signal-Rausch-Verhältnis ist zu klein, da die falschen Empfangsspulen ausgewählt wurden. |
| Eine Bewegung des Patienten wurde erfasst. | Wähle ein Protokoll aus, welches eine unkooperative Strategie unterstützt. | Der Patient ist unkooperativ. |
| Die Überprüfung des Protokolls schlug fehl. | Führe eine automatische Protokolloptimierung durch. | Die Bedienperson stellte falsche Protokollparameter ein. |
| Die Fettsättigung ist unzureichend. | Ändere die Strategie oder Parameter bezüglich der Fettsättigung. | Eine falsche HF-Pulssequenz zur Fettsättigung wurde verwendet. |
| Alle anderen. | Erstelle einen Hinweis. | Die Bedienperson sollte die MR-Bilder überprüfen. |
Tabelle 1 Qualitätsprüfungen und zugeordnete Aktion
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Eine genauere Definition von Qualitätsprüfungen bezüglich einer MR-Untersuchung der Leber mittels MR-Bildern könnte beispielsweise zu folgenden Qualitätsprüfungen führen:
- • Das globale Signal-Rausch-Verhältnis muss größer als 2 sein.
- • Die Bewegung der Leber darf 2 mm nicht übersteigen.
- • Die Qualität der MR-Bilder muss einer Qualität von zu Trainingszwecken erstellten MR-Bildern entsprechen.
- • Der Protokollparameter TE (Echozeit) muss kleiner als 10 ms sein.
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Dagegen könnte die Definition von Qualitätsprüfungen bezüglich einer MR-Untersuchung der Prostata mittels MR-Bildern zu folgenden Qualitätsprüfungen führen:
- • Das lokale Signal-Rausch-Verhältnis (Prostata zu umgebender Luft) muss größer als 2 sein.
- • Die Qualität der MR-Bilder muss einer Qualität von zu Trainingszwecken erstellten MR-Bildern entsprechen.
