DE102011003606A1

DE102011003606A1 - Verfahren zum Entfernen unerwünschter perfusionsbedingter Signale aus MR-Bildern, Magnetresonanzanlage, Computerprogrammprodukt und elektronisch lesbarer Datenträger

Info

Publication number: DE102011003606A1
Application number: DE102011003606A
Authority: DE
Inventors: Dr. Oliveira Andre de
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-09
Also published as: US20120201441A1

Abstract

Verfahren zum Entfernen unerwünschter perfusionsbedingter Signale aus MR-Bildern, Magnetresonanzanlage, Computerprogrammprodukt und elektronisch lesbarer Datenträger Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entfernen unerwünschter perfusionsbedingter Signale aus MR-Bildern umfasst die Schritte: – Laden einer Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen, zueinander registrierten MR-Bildern, – Erstellen eines Spektrums des zeitlichen Verlaufs der Intensität von jeder Bildeinheit der registrierten MR-Bilder in einem ausgewählten Bereich, – Bestimmen eines Spektralbereichs der der Perfusion zuzuordnen ist, – Filtern der Spektren auf Grundlage des bestimmten Spektralbereichs, – Rekonstruktion von perfusionsbereinigten MR-Bildern durch Rücküberführen der gefilterten Spektren in den Zeitraum, – Anzeigen der perfusionsbereinigten MR-Bilder auf einer Anzeigeeinheit und/oder Speichern der perfusionsbereinigten MR-Bilder auf einer Speichereinheit. Es werden weiterhin eine Magnetresonanzanlage, ein Computerprogrammprodukt und einen elektronisch lesbaren Datenträger beansprucht.

Description

Verfahren zum Entfernen unerwünschter perfusionsbedingter Signale aus MR-Bildern, Magnetresonanzanlage, Computerprogrammprodukt und elektronisch lesbarer Datenträger Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen unerwünschter perfusionsbedingter Signale aus MR-Bildern, eine Magnetresonanzanlage, ein Computerprogrammprodukt und einen elektronisch lesbaren Datenträger.
Die Magnetresonanz-Technik (im Folgenden steht die Abkürzung MR für Magnetresonanz) ist eine bekannte Technik, mit der Bilder vom Inneren eines Untersuchungsobjektes erzeugt werden können. Vereinfacht ausgedrückt wird hierzu das Untersuchungsobjekt in einem Magnetresonanzgerät in einem vergleichsweise starken statischen, homogenen Grundmagnetfeld B0 (Feldstärken von 0,2 Tesla bis 7 Tesla und mehr) positioniert, so dass sich dessen Kernspins entlang des Grundmagnetfeldes orientieren. Zur Ortskodierung der Messdaten werden dem Grundmagnetfeld schnell geschaltete magnetische Gradientenfelder überlagert. Zum Auslösen von Kernspinresonanzen werden mittels mindestens einer Sendespule hochfrequente Anregungspulse (HF-Pulse) in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt, die ausgelösten Kernspinresonanzen (Signale) mittels Empfangsspulen gemessen, und auf Basis der gemessenen Signale z. B. anatomische MR-Bilder des Untersuchungsobjektes rekonstruiert.
Die MR-Technik kann auch zur Bildgebung der Lunge eingesetzt werden. Da die Lunge allerdings hauptsächlich Luft enthält und ein schwammähnlich strukturiertes Grundgewebe hat, welches nur eine geringe Protonendichte aufweist, ist dies mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Dennoch ermöglicht es die MR-Technik, insbesondere auch ohne eine Verwendung von Kontrastmitteln oder ionisierende Strahlung, Aufschlüsse über wichtige Funktionen der Lunge, wie z. B. Ventilation und Perfusion, zu erhalten.
Ventilation ist der Fachbegriff für die Belüftung der Lungen bei der Atmung. Diese soll möglichst gleichmäßig erfolgen, um im Idealfall die Atemluft in allen Lungenbläschen zu verteilen und Stoffwechselprodukte wie Kohlendioxid abzuatmen. Als Perfusion (oder Durchblutung) wird die Versorgung der Lunge (oder allgemein von Organen oder Organteilen) mit Blut bezeichnet. Die Zufuhr erfolgt über Arterien, der Abfluss über Venen. Dies dient der Versorgung von Geweben mit im Blut transportierten Bestandteilen wie Sauerstoff und Nährstoffen sowie dem Abtransport von Stoffwechselprodukten und Kohlenstoffdioxid.
Beispielsweise in dem Artikel von Bauman et al., „Non-Contrast-Enhanced Perfusion and Ventilation Assessment of the Human Lung by Means of Fourier Dekomposition in Proton MRI", Magnetic REsonance in Medicine 62: 656–644 (2009), wird ein Verfahren Gewinnung von ventilationsgewichteten und perfusionsgewichteten Bilddatensätzen durch Fourier-Dekomposition einer bei freier Atmung und ohne Triggerung oder Gating aufgenommenen Serie von MR-Bildern der Lunge. Diese Technik ermöglicht eine qualitative Beurteilung der Ventilation und der Perfusion.
In dem Artikel von Zapke et al., „Magnetic resonance lung function – breakthrough for lung imaging and functional assessment? A phantom study and clinical trial", Respiratory Research 2006, 7:106, wird ein Verfahren zur MR-Bildgebung der Lunge beschrieben, bei welchem unter Anwendung eines niedrigen Hauptmagnetfeldes (0,2 T) dicke Schichten (20 bis 200 mm dick) im Untersuchungsbereich der Lunge gemessen werden. Durch Verarbeiten der Daten einer Serie solcher Messungen kann die in dem gemessenen Abschnitt der Lunge stattfindende Ventilation quantifiziert werden. Allerdings werden dabei entweder Einflüsse durch Perfusion vernachlässigt oder die Serie der Messungen muss bezüglich des Herzschlages getriggert werden, um jeweils nur MR-Bilder derselben Phase des Herzzyklus aufzunehmen. Entsprechend ist in einem weiteren Artikel der Autoren zu demselben Thema: Rupprecht et al., „Pathologische regionale Ventilation bei symptomfreien Patienten mit Asthma bronchiale" Kind&Radiologie Heft 16, 2/2008, S. 16–21, angegeben, dass eine kardiale Triggerung bei der Aufnahme der MR-Bilder bei 1,5 T mit einer HASTE-Sequenz verwendet wird. Insbesondere bei Aufnahmen mit höherem Hauptmagnetfeld (ab ca. 1,5 T) stören ohne eine solche Triggerung durch die Perfusion verursachte Artefakte die Aufnahmen derart, dass sie nicht mehr für das beschriebene Verfahren zur Quantifizierung der Ventilation verwendet werden können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, eine Magnetresonanzanlage, ein Computerprogrammprodukt und einen elektronisch lesbaren Datenträger anzugeben, mit welchen ein durch Perfusion verursachter Beitrag in MR-Bildern schnell und effizient entfernt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Magnetresonanzanlage gemäß Anspruch 8, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9 und einen elektronisch lesbaren Datenträger gemäß Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entfernen unerwünschter perfusionsbedingter Signale aus MR-Bildern umfasst die Schritte:

– Laden einer Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen, zueinander registrierten MR-Bildern,
– Erstellen eines Spektrums des zeitlichen Verlaufs der Intensität von jeder Bildeinheit der registrierten MR-Bilder in einem ausgewählten Bereich,
– Bestimmen eines Spektralbereichs der der Perfusion zuzuordnen ist,
– Filtern der Spektren auf Grundlage des bestimmten Spektralbereichs,
– Rekonstruktion von perfusionsbereinigten MR-Bildern durch Rücküberführen der gefilterten Spektren in den Zeitraum,
– Anzeigen der perfusionsbereinigten MR-Bilder auf einer Anzeigeeinheit und/oder Speichern der perfusionsbereinigten MR-Bilder auf einer Speichereinheit.

Das erfindungsgemäße Verfahren entfernt schnell und effizient perfusionsbedingte Signale aus MR-Bildern und erlaubt somit eine Auswertung der damit perfusionsbereinigten MR-Bilder ohne auf durch die Perfusion bedingte Einflüsse auf die Ergebnisse der Auswertung befürchten oder berücksichtigen zu müssen. Dabei muss nicht bereits bei der Aufnahme der MR-Bilder darauf geachtet werden, dass Einflüsse durch Perfusion vermieden bzw. in jedem Bild gleich gehalten werden (etwa durch eine Triggerung oder ein Gating der Aufnahmen in Bezug auf den Herzzyklus), sondern die Aufnahmen können in einem effizienten, schnellen zeitlichen Abstand und dabei z. B. auch bei freier Atmung aufgenommen werden.
Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen MR-Bildern zumindest einen Teil einer Lunge darstellen.
Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann weiterhin mindestens ein Ventilationswert durch Vergleichen der Intensitätswerte eines interessierenden Bildbereichs aus mindestens zweien der perfusionsbereinigten MR-Bildern bestimmt werden. Dabei ist sogar eine quantitative Bestimmung des mindestens einen Ventilationswertes möglich, wie weiter unten in Bezug auf 2 weiter ausgeführt wird. Damit wird hier die Möglichkeit geboten, mit einem Verfahren, das ohne Kontrastmittelgabe angewendet werden kann, und dass keine ionisierende Strahlung verwendet, quantifizierte Aussagen über die Ventilation in einem in den aufgenommenen MR-Bildern dargestellten Bereich der Lunge zu machen. Darüber hinaus kann für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Aufnahme der MR-Bilder effizient und schnell erfolgen.
Eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage umfasst eine Magneteinheit, eine Sende-Empfangsvorrichtung, ein Gradientensystem und eine Steuereinrichtung. Die Steuerrichtung steuert die Sende-Empfangsvorrichtung und das Gradientensystem derart, dass eine Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen MR-Bildern eines Untersuchungsobjekts aufgenommen wird. Weiter verarbeitet die Steuereinrichtung die aufgenommene Serie von MR-Bildern derart, dass diese zueinander registriert sind und verarbeitet sie entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren weiter.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst ein Programm und ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage oder einer anderen Recheneinheit ladbar, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung der Magnetresonanzanlage ausgeführt wird.
Ein erfindungsgemäßer elektronisch lesbarer Datenträger umfasst gespeicherte elektronisch lesbare Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage oder in einer anderen Recheneinheit ein oben beschriebenes Verfahren durchführen.
Die bezüglich des Verfahrens beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten analog für die Magnetresonanzanlage, sowie das Computerprogrammprodukt und den elektronisch lesbaren Datenträger.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Figuren. Die aufgeführten Beispiele stellen keine Beschränkung der Erfindung dar. Es zeigen:
1 schematisch ein Magnetresonanzgerät zur Durchführung des Verfahrens,
2 eine schematische Darstellung eines Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 schematisch eine Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen MR-Bildern mit einem zugehörigen Verlauf der Intensität der aufgenommenen Signale in jeweils demselben Pixel in jedem MR-Bild der Serie,
4 schematisch eine Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen und zueinander registrieren MR-Bildern mit einem zugehörigen Verlauf der Intensität der Signale in jeweils demselben Pixel in jedem MR-Bild der registrierten Serie,
5 schematisch ein z. B. aus einem Intensitätsverlauf gemäß 4 berechnetes zeitliches Spektrum im Vergleich mit einem entsprechenden gefilterten Spektrum,
6 schematisch eine Serie von im zeitlichen Verlauf dargestellten perfusionsbereinigten MR-Bildern mit einem zugehörigen Verlauf der Intensität der Signale in jeweils demselben Pixel in jedem MR-Bild der perfusionsbereinigten Serie.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 5 schematisch dargestellt. Die Magnetresonanzanlage 5 umfasst im Wesentlichen einen Tomograph 3 mit einer Magneteinheit 17, und einem Gradientensystem 16, mit welchen das für die MR-Untersuchung notwendige Magnetfeld inkl. Gradientenfeld in einem Messraum 4 erzeugt wird, eine Sende-Empfangsvorrichtung 12 zum Senden von HF-Anregungspulsen und Aufnehmen von Echosignalen, einen Tisch 2, eine Steuereinrichtung 6, mit welcher der Tomograph 3 gesteuert wird und Rohdaten von dem Tomograph 3 erfasst werden, und ein an die Steuereinrichtung 6 angeschlossenes Terminal 7. Die Sende-Empfangsvorrichtung 12 kann separate Sende- und Empfangseinheiten und/oder umschaltbare Sende-und-Empfangseinheiten umfassen.
Die Steuereinrichtung 6 kann die Sende-Empfangsvorrichtung 12 und das Gradientensystem 16 derart steuern, dass eine zeitliche Serie von MR-Bildern aufgenommen wird.
Während der Erstellung eines MR-Bildes werden Echosignale mittels des Tomographen 3 von der Sende-Empfangsvorrichtung 12 erfasst, wobei das Gradientensystem 16 und die Sende-Empfangsvorrichtung 12 von der Steuereinrichtung 6 derart angesteuert werden, dass MR-Daten in einem Messvolumen 15, welches sich im Körperinneren eines auf dem Tisch 2 liegenden Untersuchungsobjekts, z. B. eines Patienten P befindet erfasst werden. Insbesondere ist das im Messvolumen befindliche Untersuchungsobjekt hierbei durch Perfusion und ggf. weiter durch Ventilation beeinflusst.
Die Steuereinrichtung 6 erfasst die aufgenommenen Echosignale als Rohdaten und speichert und verarbeitet diese mithilfe einer Speichereinheit 11. Insbesondere verarbeitet die Steuereinrichtung 6 die ausgelesenen Rohdaten durch Rekonstruktion derart, dass sie auf einer Anzeigeeinheit 8, z. B. auf einem Bildschirm 8, des Terminals 7 grafisch dargestellt werden können. Weiterhin kann die Steuereinrichtung auch bereits zu Bilddaten umgewandelte Rohdaten oder bereits verarbeitete gespeicherte Bild- oder Rohdaten weiter verarbeiten. Dabei können auch gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren MR-Bilder verarbeitet werden. Die Verarbeitung der aufgenommenen Roh- und/oder Bilddaten kann alternativ oder zusätzlich auch auf einer Recheneinheit des Terminals 7 oder einer anderen von der Magnetresonanzanlage räumlich getrennten Recheneinheit durchgeführt werden.
Neben der grafischen Darstellung der aus den Rohdaten rekonstruierten Bilddaten kann mit dem Terminal 7, welches neben dem Bildschirm 8 eine Eingabevorrichtung wie z. B. eine Tastatur 9 und/oder eine Computermaus 10 umfasst, von einem Anwender z. B. ein zu vermessender dreidimensionaler Volumenabschnitt als Abbildungsgebiet vorgegeben werden und weitere Parameter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden. Über das Terminal 7 kann auch die Software für die Steuereinrichtung 6 in die Steuereinrichtung 6 geladen werden. Diese Software der Steuereinrichtung 6 kann dabei auch ein erfindungsgemäßes Verfahren umfassen. Es ist dabei auch möglich, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer Software enthalten ist, welche in dem Terminal 7 abläuft. Unabhängig davon, in welcher Software das erfindungsgemäße Verfahren enthalten ist, kann die Software auf einem elektronisch lesbaren Datenträger, wie z. B. einer DVD 14, gespeichert sein, so dass diese Software dann von dem Terminal 7 von der DVD 14 gelesen und entweder in die Steuereinrichtung 6 oder in eine Recheneinheit des Terminals 7 selbst kopiert werden kann.
2 zeigt schematisch einen möglichen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es werden mit einer Magnetresonanzanlage eine Serie von MR-Bildern im zeitlichen Verlauf aufgenommen (Block 101). Dabei kann die Serie von MR-Bildern beispielsweise mit einer in einem der oben zitierten Artikel von Bauman et al. oder Rupprecht et al. oder Zapke et al. erwähnten Akquisitionsmethode aufgenommen werden. Wird eine von Rupprecht et al. beschriebene HASTE-Sequenz verwendet, kann für die Zwecke des vorliegenden Verfahrens auf eine kardiale Triggerung verzichtet werden. Vorteilhaft wird die Serie von MR-Bildern mit der in dem Kapitel „TrueFISP Sequence for Lung Imaging" des Artikels von Bauman et al. (S. 659, linke Spalte) beschriebenen Akquisitionssequenz aufgenommen, da diese besonders wenig Aufnahmezeit beansprucht und damit insgesamt die Aufnahme der MR-Bilder besonders schnell durchführt. Beispielsweise kann die Aufnahmedauer auf diese Weise auf ca. 1,5 Minuten reduziert werden.
In jedem Fall kann für das vorliegende Verfahren die Aufnahme der Serie der MR-Bilder bei freier Atmung und ohne Triggerung oder Gating aufgenommen werden, was neben der Schnelligkeit auch den Komfort für den Patienten erhöht.
Die aufgenommenen MR-Bilder der Serie werden, z. B. in einer Steuereinheit der Magnetresonanzanlage oder auch in einer anderen Recheneinheit, welcher die Serie zugeführt wurde, zueinander registriert (Block 102). Die Registrierung erfolgt dabei bevorzugt mit einem elastischen Registrierungsverfahren, welches keine Interaktion mit einem Nutzer (z. B. eine Vorgabe von Marken o. ä.) erfordert. In den bereits genannten Artikeln von Bauman et al. und Zapke et al. wird jeweils auf geeignete Registrierungsmethoden verwiesen.
Die zueinander registrierten MR-Bilder der Serie werden erfindungsgemäß weiterverarbeitet. Dazu werden sie, sofern nicht bereits vorhanden, z. B. in die Steuereinheit der Magnetresonanzanlage oder eine andere Recheneinheit geladen und es wird ein Spektrum des zeitlichen Verlaufs der Intensität von jeder Bildeinheit der registrierten MR-Bilder in einem ausgewählten Bereich erstellt (Block 103). Dabei entspricht eine Bildeinheit z. B. einem Voxel oder Pixel der MR-Bilder. Ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf der Intensität eines Pixels in einer Serie von zueinander registrierten MR-Bildern ist weiter unten in Bezug auf 4 gezeigt.
Der ausgewählte Bereich ist hierbei z. B. jeweils das gesamte MR-Bild oder nur jeweils derselbe Teilbereich in jedem MR-Bild in dem das interessierende Untersuchungsobjekt dargestellt ist, z. B. die Lunge eines Patienten oder ein Lungenflügel oder ein Teilbereich der Lunge, dessen Funktionalität untersucht werden soll. In einem einfachen Ausführungsbeispiel wird damit für jedes Pixel in einem ausgewählten Bereich, z. B. mittels Fouriertransformation der Intensitätswerte des Pixels im zeitlichen Verlauf, ein zeitliches Spektrum erstellt.
In einem weitern Schritt wird ein Spektralbereich, der der Perfusion zuzuordnen ist bestimmt (Block 104).
In einem einfachen Ausführungsbeispiel wird dabei der Spektralbereich, der der Perfusion zuzuordnen ist, auf den Bereich zwischen etwa 0,8 Hz und etwa 2 Hz eingegrenzt, da dies allgemein der Bereich ist, in dem die Herzfrequenz liegen wird.
Alternativ oder zusätzlich kann der Spektralbereich, der der Perfusion zuzuordnen ist, auf Grundlage der bekannten Herzfrequenz des Patienten eingegrenzt werden. Dazu wird beispielsweise der Herzfrequenz des Patienten mittels einer geeigneten Herzfrequenzmessvorrichtung bestimmt. Derartige Herzfrequenzmessvorrichtung oder Pulsmessvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Der der Perfusion zuzuordnende Spektralbereich kann dann z. B. auf den Bereich des gemessenen Herzfrequenzwertes plus/minus einem Toleranzbereich von beispielsweise einigen Zehntel Hertz eingegrenzt werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der der Perfusion zuzuordnende Spektralbereich auf Grundlage von Signalintensitäten in einem zeitlichen Spektrum von gemeinsamen Intensitäten eines. ausgesuchten Bereichs in den registrierten MR-Bildern bestimmt werden. Der ausgesuchte Bereich ist dabei mindestens eine Bildeinheit der MR-Bilder, wobei das Spektrum hier entsprechend einem der Spektren wie unter Block 103 beschrieben erstellt werden kann. Um die Genauigkeit der Bestimmung des der Perfusion zuzuordnenden Spektralbereichs zu erhöhen kann jedoch ein größerer Bereich der registrierten MR-Bilder ausgesucht werden und ein gemeinsamer Intensitätswert dieses Bereichs berechnet werden. Ein derartiger gemeinsamer Intensitätswert kann insbesondere durch aufintegrieren bzw. aufsummieren der einzelnen Intensitätswerte der Bildeinheiten in dem ausgesuchten Bereich ggf. unter Normierung bestimmt werden. Zu dem gemeinsamen Intensitätswert des ausgesuchten Bereichs tragen jedenfalls alle Intensitätswerte der Bildeinheiten des ausgesuchten Bereichs einen Beitrag bei. Zu dem zeitlichen Verlauf dieses gemeinsamen Intensitätswertes wird, z. B. wieder durch eine Fouriertransformation entlang der Zeit, ein zeitliches Spektrum bestimmt. Die Signalintensitäten dieses Spektrums geben Aufschluss über periodische Einflüsse in den zugrundeliegenden MR-Bildern, da diese sich als prominente Maxima (Peaks) in dem Spektrum zeigen. Der der Perfusion zuzuordnende Spektralbereich kann somit beispielsweise bestimmt werden, indem dasjenige Maximum des aus den gemeinsamen Intensitätswerten bestimmten Spektrums bestimmt wird, welches z. B. in einem Frequenzbereich zwischen etwa 0,8 Hz und etwa 2 Hz liegt, oder welches das lokale Maximum an der höchsten Frequenz ist, und der Spektralbereich als der Frequenzbereich der Frequenz dieses Maximums plus/minus einem Toleranzbereich von beispielsweise einigen Zehntel Hertz oder plus/minus der doppelten Halbwertsbreite oder eines ähnlichen geeigenten Wertes dieses Peaks, oder als der Bereich in dem die Signalintensitäten des Spektrums zu diesem Peak aufsteigen und wieder abfallen, bestimmt werden.
Gegebenenfalls können auch in dem aus den gemeinsamen Intensitätswerten bestimmten Spektrum vorkommende zweite Harmonische des eben beschriebenen Maximums als weitere lokale Maxima vorkommen. Diese können analog zu dem eben beschriebenen genutzt werden, um den Spektralbereich dann ggf. als aus mehreren Teilbereichen zusammengesetzten der Perfusion zuzuordnenden Spektralbereich zu bestimmen.
Auf Grundlage des bestimmten der Perfusion zuzuordnenden Spektralbereichs werden die in Block 103 bestimmten Spektren gefiltert (Block 105). Dazu werden beispielsweise die Signalintensitäten I in den Spektren in dem eben bestimmten Spektralbereich auf Null gesetzt. Dies wird später anhand von 5 veranschaulicht.
Die gefilterten Spektren werden in den Zeitraum rücküberführt, z. B. durch eine inverse Fouriertransformation, und die so erhaltenen zeitlichen Verläufe von Intensitätswerten von Bildeinheiten des oben ausgewählten Bereichs zu perfusionsbereinigten MR-Bildern rekonstruiert (Block 106). Die perfusionsbereinigten MR-Bilder zeigen somit den vorher ausgewählten Bereich wobei unterwünschte perfusionsbedingte Signale entfernt wurden.
Die perfusionsbereinigten MR-Bilder können z. B. auf einer Anzeigeeinheit der Magnetresonanzanlage oder eines Terminals angezeigt werden und/oder auf einer Speichereinheit gespeichert werden (Block 108)
Weiter kann aus den perfusionsbereinigten MR-Bildern mindestens ein Ventilationswert durch Vergleichen der Intensitätswerte eines interessierenden Bildbereichs aus mindestens zweien der perfusionsbereinigten MR-Bilder bestimmt werden (Block 107). Dieser Ventilationswert bzw. diese Ventilationswerte können zusammen mit den perfusionsbereinigten MR-Bildern oder auch separat angezeigt und/oder gespeichert werden (Block 108).
Die Bestimmung von Ventilationswerten ist insbesondere von großem Nutzen, wenn die MR-Bilder der Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen MR-Bildern zumindest einen Teil einer Lunge darstellen.
Die Ventilationswerte werden beispielsweise wie in einem der beiden oben erwähnten Artikel von Zapke et al. oder Rupprecht et al. bestimmt.
Insbesondere werden in einem interessierenden Bildbereich (ROI, engl. „region of interest”), für den die Ventilation bestimmt werden soll, gemeinsame Intensitätswerte in mindestens zweien der perfusionsbereinigten MR-Bilder oder über den gesamten zeitlichen Verlauf bestimmt. Dies kann analog zu dem in Bezug auf Block 104 beschriebenen gemeinsamen Intensitätswert geschehen. Die gemeinsamen Intensitätswerte werden z. B. durch Subtraktion verglichen, wobei ggf. eine Normierung z. B. auf einen vom Rauschen befreiten gemeinsamen Intensitätswert durchgeführt werden kann.
Wird bei dem Vergleich ein perfusionsbereinigtes MR-Bild, welches einen Zustand größtmöglicher Ausatmung darstellt, herangezogen, kann ein quantitativer Ventilationswert berechnet werden, da das Volumen der Lunge in diesem Zustand als Null (leer) angesehen werden kann. Somit kann ein Ventilationswert V(n) eines perfusionsbereinigten MR-Bildes n der Serie berechnet werden zu: V(n) = (S_Nulll – S(n))/(S_Null – S_r), wobei S_Null der gemeinsame Intensitätswert eines perfusionsbereinigten MR-Bildes, welches einen Zustand größtmöglicher Ausatmung darstellt, S(n) der gemeinsame Intensitätswert des perfusionsbereinigten MR-Bildes n, und S_r ein dem Rauschen zugeordneter Intensitätswert ist.
3 zeigt schematisch eine Serie von im zeitlichen Verlauf (entlang der Achse t) aufgenommenen MR-Bildern 201, welche beispielsweise zumindest Teile einer Lunge L darstellen. Eine solche Serie von MR-Bildern wurde z. B. wie oben bezüglich 2 in Bezug auf Schritt 101 beschrieben, aufgenommen. Unter der schematischen Serie 201 von MR-Bildern ist in 3 beispielhaft der Verlauf 301 der Intensität der aufgenommenen Signale in jeweils demselben Pixel (x_i;y_j) in jedem MR-Bild der Serie 201 im Laufe der Zeit t dargestellt. Die Intensität der Signale ist hier noch sowohl der Bewegung (z. B. verursacht durch die Atmung) des Patienten während der Aufnahme der MR-Bilder, als auch physiologischer Prozesse wie Ventilation und Perfusion durch den Blutfluss in kleinen Blutgefäßen der Lunge sowie Rauschen unterworfen. Entsprechend ist der Verlauf der Intensität gestört.
4 zeigt schematisch eine registrierte Serie 202, die der Serie 201 aus 3 nach dem Durchführen einer Registrierung der einzelnen MR-Bilder der Serie zueinander entspricht. Die Registrierung kann dabei insbesondere wie oben in Bezug auf 2, Schritt 102, beschrieben durchgeführt werden. Unter der schematischen Serie 202 von MR-Bildern ist in 4 ebenfalls beispielhaft der Verlauf 302 der Intensität der aufgenommenen Signale in jeweils demselben Pixel (x_i;y_j) in jedem MR-Bild der Serie 202 im Laufe der Zeit t dargestellt. Die Intensität der Signale ist hier nicht mehr durch die Bewegung des Untersuchungsobjekts (z. B. verursacht durch die Atmung) unterworfen, aber die physiologischen Prozesse wie Ventilation und Perfusion durch den Blutfluss in kleinen Blutgefäßen der Lunge und Rauschen beeinflussen weiterhin die Signalintensitäten. Entsprechend ist der Verlauf der Intensität weiniger gestört.
In 5 ist oben schematisch ein z. B. aus einem Intensitätsverlauf gemäß 4 berechnetes zeitliches Spektrum 401 als Verlauf seiner Signalintensität I gegen die Frequenz w dargestellt. Das Spektrum 401 kann hierbei insbesondere wie oben bezüglich 2, Schritt 103 beschrieben erstellt werden. Das hier gezeigte Spektrum 401 hat zwei Maxima bzw. Peaks 401.1 und 401.2.
Im Vergleich dazu ist unten in 5 ein entsprechendes gefiltertes Spektrum 402 gezeigt. In dem gefilterten Spektrum 402 wurde der zweite Peak 401.2 herausgefiltert und durch Nullwerte ersetzt, da dieser Peak 401.2 in dem der Perfusion zuzuordnenden Spektralbereich lag. Ansonsten entspricht das gefilterte Spektrum 402 dem ungefilterten Spektrum 401.
6 zeigt schematisch eine Serie 203 von im zeitlichen Verlauf dargestellten perfusionsbereinigten MR-Bildern, welche aus rücküberführten gefilterten Spektren rekonstruiert. wurden, wie es in Bezug auf 2, Block 106 beschrieben wurde. Unter der Serie ist der zugehörigen Verlauf 303 der Intensität I der Signale in jeweils demselben Pixel (x_i;y_j) in jedem MR-Bild der perfusionsbereinigten Serie abgebildet. Die Intensität der Signale ist hier nur noch der Ventilation der Lunge sowie Rauschen unterworfen. Entsprechend ist der Verlauf der Intensität wenig gestört.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Bauman et al., „Non-Contrast-Enhanced Perfusion and Ventilation Assessment of the Human Lung by Means of Fourier Dekomposition in Proton MRI”, Magnetic REsonance in Medicine 62: 656–644 (2009) [0005]
Zapke et al., „Magnetic resonance lung function – breakthrough for lung imaging and functional assessment? A phantom study and clinical trial”, Respiratory Research 2006, 7:106 [0006]
Rupprecht et al., „Pathologische regionale Ventilation bei symptomfreien Patienten mit Asthma bronchiale” Kind&Radiologie Heft 16, 2/2008, S. 16–21 [0006]
MR-Bildern mit der in dem Kapitel „TrueFISP Sequence for Lung Imaging” des Artikels von Bauman et al. (S. 659, linke Spalte) [0030]

Claims

Verfahren zum Entfernen unerwünschter perfusionsbedingter Signale aus MR-Bildern umfassend die Schritte: – Laden einer Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen, zueinander registrierten MR-Bildern, – Erstellen eines Spektrums des zeitlichen Verlaufs der Intensität von jeder Bildeinheit der registrierten MR-Bilder in einem ausgewählten Bereich, – Bestimmen eines Spektralbereichs der der Perfusion zuzuordnen ist, – Filtern der Spektren auf Grundlage des bestimmten Spektralbereichs, – Rekonstruktion von perfusionsbereinigten MR-Bildern durch Rücküberführen der gefilterten Spektren in den Zeitraum, – Anzeigen der perfusionsbereinigten MR-Bilder auf einer Anzeigeeinheit und/oder Speichern der perfusionsbereinigten MR-Bilder auf einer Speichereinheit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die MR-Bilder der Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen MR-Bildern zumindest einen Teil einer Lunge darstellen.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend den Schritt: Bestimmen mindestens eines Ventilationswerts durch Vergleichen der Intensitätswerte eines interessierenden Bildbereichs aus mindestens zweien der perfusionsbereinigten MR-Bilder.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei eines der perfusionsbereinigten MR-Bilder einen Zustand größtmöglicher Ausatmung darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spektralbereich, der der Perfusion zuzuordnen ist, auf Grundlage von Signalintensitäten in einem zeitlichen Spektrum von gemeinsamen Intensitäten eines ausgesuchten Bereichs in den registrierten MR-Bildern bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spektralbereich, der der Perfusion zuzuordnen ist, auf Grundlage der bekannten Herzfrequenz eingegrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spektralbereich, der der Perfusion zuzuordnen ist, auf den Bereich zwischen 0,8 Hz und 2 Hz eingegrenzt wird.
Magnetresonanzanlage mit einer Magneteinheit, einer Sende-Empfangsvorrichtung, einem Gradientensystem und einer Steuereinrichtung, wobei die Steuerrichtung die Sende-Empfangsvorrichtung und das Gradientensystem derart steuert, dass eine Serie von im zeitlichen Verlauf aufgenommenen MR-Bildern eines Untersuchungsobjekts aufgenommen wird, und wobei die Steuereinrichtung die aufgenommene Serie von MR-Bildern zueinander registriert und entsprechend dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 weiterverarbeitet.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung der Magnetresonanzanlage oder in einer anderen Recheneinheit ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage oder einer anderen Recheneinheit das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchführen.