DE102012201412B4

DE102012201412B4 - Verfahren zum Berechnen eines Wertes eines Absorptionsparameters der Positronen-Emissions-Tomographie, Verfahren zur Positronen-Emissions-Tomographie, Magnetresonanzanlage und Positronen-Emissions-Tomograph

Info

Publication number: DE102012201412B4
Application number: DE102012201412.8A
Authority: DE
Inventors: Jan Ole BLUMHAGEN; Matthias Fenchel; Ralf Ladebeck
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: DE102012201412A1; US20130197349A1; CN103239251A; CN103239251B; US9220473B2

Abstract

Verfahren zum Berechnen eines örtlich aufgelösten Wertes (90, 91) eines Absorptionsparameters (µ) für eine Positronen-Emissions-Tomographie(PET) eines Untersuchungsobjekts (U) mittels Magnetresonanztomographie, das Verfahren umfassend:- Erfassen von ersten Magnetresonanz(MR)-Daten (80) innerhalb eines ersten Bereichs (M), wobei der erste Bereich (M) innerhalb eines Gesichtsfelds einer Magnetresonanzanlage (5) liegt,- ortsaufgelöstes Berechnen eines ersten Wertes (90) des Absorptionsparameters (µ) aus den ersten MR-Daten (80) innerhalb des ersten Bereichs (M), um eine dreidimensionale Parameterkarte (70) zu erhalten, sodass die Parameterkarte (70) innerhalb des ersten Bereichs (M) den ersten Wert (90) des Absorptionsparameters (µ) ortsaufgelöst aufweist,- Erfassen von zweiten MR-Daten (81) innerhalb eines zweiten Bereichs (51), wobei der zweite Bereich (51) an den ersten Bereich angrenzt und am Rand des Gesichtsfelds liegt,- ortsaufgelöstes Berechnen eines zweiten Wertes (91) des Absorptionsparameters (µ) aus den zweiten MR-Daten (81) innerhalb des zweiten Bereichs (51),- Erweitern der Parameterkarte (70) um den aus den zweiten MR-Daten (81) berechneten zweiten Wert (91) des Absorptionsparameters (µ), sodass die Parameterkarte (70) innerhalb des ersten Bereichs (M) und des zweiten Bereichs (51) den Wert (90, 91) des Absorptionsparameters (µ) ortsaufgelöst aufweist, wobei die ersten MR-Daten (80) eine höhere Ortsauflösung als die zweiten MR-Daten (81) aufweisen, weiterhin umfassend: Interpolieren des aus den zweiten MR-Daten (81) berechneten zweiten Wertes des Absorptionsparameters (µ) auf die Ortsauflösung des ersten Wertes (90) des Absorptionsparameters (µ), wobei das Interpolieren innerhalb des zweiten Bereichs (51) Konturen des Untersuchungsobjekts (U) berücksichtigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen eines örtlich aufgelösten Wertes eines Absorptionsparameters für eine Positronen-Emissions-Tomographie eines Untersuchungsobjekts mittels Magnetresonanztomographie und eine Magnetresonanzanlage und ein Verfahren zur Positronen-Emissions-Tomographie und einen Positronen-Emissions-Tomograph.
Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist ein verbreitetes Verfahren zur funktionellen Bildgebung. Bei einer Untersuchung wird einem Untersuchungsobjekt bzw. einer Untersuchungsperson eine schwach radioaktive Substanz verabreicht, deren Verteilung im Organismus mittels PET sichtbar gemacht wird. Dadurch können biochemische und physiologische Funktionen des Organismus abgebildet werden. Als Radiopharmaka werden dabei z. B. Moleküle verwendet, die mit einem Radionuklid markiert sind, welches Positronen emittiert. Die bei der Zerstrahlung des Positrons mit einem Elektron im Körper der Untersuchungsperson entstehenden hochenergetischen Photonen, die mit einem Winkel von 180° zueinander emittiert werden, werden mit einer Vielzahl an ringförmig um die Untersuchungsperson angeordneten Detektoren erfasst. Aufgrund bestimmter physikalischer Prozesse können z.B. vorzugsweise Photonen mit einer ursprünglichen Energie von 511×10³ Elektronenvolt zur PET verwendet werden. Es werden nur koinzidente Ereignisse verfolgt, die mit zwei gegenüberliegenden Detektoren aufgezeichnet wurden. Diese Ereignisse können den in einem Winkel von 180° zueinander abgestrahlten Photonen zugeordnet werden. Aus diesen registrierten, koinzidente Zerfallsereignissen wird auf die räumliche Verteilung des Radiopharmakons im Untersuchungsbereich geschlossen und eine Serie von Schnittbildern errechnet. Typischerweise ist eine örtliche Auflösung von PET-Daten geringer als die örtliche Auflösung von anderen bildgebenden Verfahren, wie z. B. Computertomographie (CT) oder Magnetresonanztomographie (MRT).
Beim Durchlaufen von Materie können die bei der Zerstrahlung entstandenen Photonen absorbiert werden, wobei die Absorptionswahrscheinlichkeit von der Pfadlänge durch die Materie und dem entsprechenden Absorptionsparameter µ abhängt. Die Absorption im Gewebe wird durch einen Schwächungskorrekturfaktor ACF beschrieben. Der Schwächungskorrekturfaktor ACF ist gegeben durch $ACF = EXP (- INT (μ (r) dr)),$
wobei EXP die Exponentialfunktion bezeichnet und INT dr ein Linienintegral über die Laufstrecke r des Photons vom Ursprung zum Detektor bezeichnet. Der Absorptionsparameter µ ist also anders ausgedrückt ein Maß für die Wahrscheinlichkeit einer Absorption eines Photons innerhalb eines Volumenelements. Aus dem Wert des Absorptionsparameters µ lässt sich quantitativ die Absorptionswahrscheinlichkeit berechnen.
Z. B. wenn eine quantitative Analyse der PET-Daten durchgeführt werden soll, um etwa eine Quantifizierung von Anreicherungen der markierten Substanz in Bereichen der Untersuchungsperson zu erhalten, oder eine besonders hoch aufgelöste PET-Bildgebung erreicht werden soll, kann es erstrebenswert sein, die PET-Daten einer Schwächungskorrektur unter Verwendung des Schwächungskorrekturfaktors ACF zu unterziehen. Wird die Schwächungskorrektur durchgeführt, können Unsicherheiten in der Bestimmung einen großen Einfluss auf die Genauigkeit der schwächungskorrigierten PET-Daten haben. Ist z. B. der Absorptionsparameter µ nur mit einer bestimmten Unsicherheit bestimmt, d.h. der Wert des Absorptionsparameters µ hat einen signifikanten Fehler, so wird aufgrund der Tatsache, dass der Schwächungskorrekturfaktor ACF exponentiell vom Absorptionsparameter µ abhängt, auch der Schwächungskorrekturfaktor ACF eine Unsicherheit aufweisen. Für eine möglichst genaue Korrektur der PET-Daten, welche auch Effekte höherer Ordnung, z.B. zweiter Ordnung, berücksichtigt (wie etwa PET-Streuung, sog. „scatter correction“), kann eine verzeichnungsfreie Schwächungskorrekturkarte (sog. „µ-map“), d. h. eine Parameterkarte des Wertes des Absorptionsparameters µ benötigt werden. Darüber hinaus kann eine Streuungsskalierung (sog. „scatter scaling“) eine präzise Angabe der Kontur des Objektes erfordern. Die Korrektur der Abschwächung der Strahlung mittels einer Parameterkarte des Wertes des Absorptionsparameters µ erfordert nämlich die Kenntnis der Lage der abschwächenden Strukturen und Objekte.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, eine solche Parameterkarte zu erzeugen. Zum Beispiel ist es möglich, die Parameterkarte mittels eines kombinierten PET/CT-Systems oder eines kombinierten PET/MRT-Systems zu bestimmen. Im Falle eines PET/MRT-System können eine PET-Anlage und eine Magnetresonanz(MR)-Anlage integriert in einem Gerät vorliegen. Zum Beispiel ist es im Falle einer Bestimmung der Parameterkarte anhand von MR-Daten möglich, mittels geeigneter MR-Aufnahmetechniken experimentell zwischen z. B. Fett, Wasser, Lunge und Hintergrund zu unterscheiden und diesen unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Werte des Absorptionsparameters p zuzuweisen. Entsprechende Verfahren sind für CT-Daten bekannt.
Jedoch ist das Gesichtsfeld bzw. messbare Volumen von MR-Daten aufgrund von physikalisch-technischen Limitationen der Magnetfeldhomogenität und der Linearität von Gradientenfeldern in allen drei Raumrichtungen beschränkt. Typischerweise wird das Grundmagnetfeld einer MR-Anlage durch einen supraleitenden röhrenförmigen Spulenmagneten erzeugt. Der Patient bzw. das Untersuchungsobjekt befindet sich innerhalb des Magnets in der Röhre. Nahe am Rand der Röhre, d. h. außerhalb des Gesichtsfeldes der MR-Anlage, treten starke örtliche Verzeichnungen in den MR-Daten auf. Besonders starke Verzeichnungen können z.B. hohe Spezifikationsanforderungen an die Ortstreue eines MR-Bildes nicht oder nur eingeschränkt erfüllen. Basierend auf solchen Anforderungen wird typischerweise das Gesichtsfeld der MR-Anlage festgelegt. Eine originalgetreue Abbildung mit herkömmlichen MR-Aufnahmetechniken kann dann außerhalb des Gesichtsfelds nicht oder nur eingeschränkt erreicht werden. Da sich an diesen Bereichen außerhalb des Untersuchungsobjekts jedoch auch für die Bestimmung der Parameterkarte der nachfolgenden PET-Messung maßgebliche Objekte, z. B. die Arme eines Patienten, befinden können, kann es notwendig sein, auch dort die Parameterkarte zu bestimmen. Siehe hierzu: G. Delso et al. „The effect of limited MR field of view in MR/PET attenuation correction“ in Med. Phys. 37(2010) 2804-2812.
Zum Beispiel ist aus DE 10 2008 032 996 A1 ein Verfahren zur Bestimmung einer Schwächungskarte bekannt, welches das Erstellen von wenigstens zwei Datensätzen, aus denen Schwächungswerte ermittelbar sind, umfasst. Das Verfahren umfasst weiterhin die Auswertung der Datensätze und Ermittlung von Schwächungswerten und die Gewichtung der ermittelten Schwächungswerte. Das Verfahren umfasst weiterhin die Erzeugung der Schwächungskarte durch Zusammenfügen der Schwächungswerte.
Aus DE 10 2009 048 302 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur von Trunkierungen eines Abbildes eines Untersuchungsobjektes bei der Rekonstruktion von Bilddaten aus Rohdaten, die mit einer Magnetresonanzanlage aus einem Gesichtsfeld der Magnetresonanzanlage aufgenommen wurden, bekannt.
Zum Beispiel ist es möglich, diejenigen Teilstücke der Parameterkarte, die außerhalb des üblichen Gesichtsfeldes der MR-Anlage liegen, nachträglich aus den PET-Daten selbst zu simulieren. Siehe hierzu J. Nuyts et al. „Completion of a Truncated Attenuation image from the Attenuated PET Emission Data“ in IEEE Nucl. Sci. Symp. Conf. Record 2010. Ein solches Verfahren ist jedoch im Allgemeinen mathematisch komplex, ist zeitintensiv und benötigt hohe Rechenkapazitäten. Solche Techniken können darüber hinaus Einschränkungen bezüglich der verwendbaren PET-Radiopharmaka unterworfen sein, da manche Substanzen, so wie etwa Rubidium, nur bedingt in Randbereichen einer Untersuchungsperson, z.B. den Armen, anreichert. Auch kann es Einschränkungen hinsichtlich der auflösbaren zeitlichen Dynamik geben, da die Anreicherung des Radiopharmakons selbst einer komplizierten Dynamik folgen kann. Da darüber hinaus die zu korrigierenden PET-Daten selbst als Berechnungsgrundlage des Korrekturparameters herangezogen werden, können systematische Fehler auftreten bzw. intrinsische Unsicherheiten vorliegen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, verbesserte Techniken zum Berechnen des örtlich aufgelösten Wertes des Absorptionsparameters, d.h. einer Parameterkarte, für eine PET eines Untersuchungsobjektes unter Verwendung einer MR-Anlage bereitzustellen. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, dass die Parameterkarte innerhalb eines ersten Bereichs innerhalb des Gesichtsfeldes der MR-Anlage und innerhalb eines zweiten Bereichs angrenzend an den ersten Bereich und am Rand des Gesichtsfeldes liegend den Wert des Absorptionsparameter ortsaufgelöst aufweist.
Diese Aufgaben werden durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Berechnen eines örtlich aufgelösten Wertes eines Absorptionsparameters für eine Positionen-Emissions-Tomographie (PET) eines Untersuchungsobjekts mittels Magnetresonanztomographie (MRT) bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Erfassen von ersten Magnetresonanz(MR)-Daten innerhalb eines ersten Bereichs, wobei der erste Bereich innerhalb eines Gesichtsfelds einer Magnetresonanz-Anlage liegt. Das Verfahren umfasst weiterhin das ortsaufgelöste Berechnen eines ersten Wertes des Absorptionsparameters aus den ersten MR-Daten innerhalb des ersten Bereichs, um eine dreidimensionale(3D)-Parameterkarte zu erhalten, so dass die Parameterkarte innerhalb des ersten Bereichs den ersten Wert des Absorptionsparameters ortsaufgelöst aufweist. Das Verfahren umfasst weiterhin das Erfassen von zweiten MR-Daten innerhalb eines zweiten Bereichs, wobei der zweite Bereich an den ersten Bereich angrenzt und am Rand des Gesichtsfeldes liegt und das ortsaufgelöste Berechnen eines zweiten Wertes des Absorptionsparameters aus den zweiten MR-Daten innerhalb des zweiten Bereichs. Das Verfahren umfasst weiterhin das Erweitern der Parameterkarte um den aus den zweiten MR-Daten berechneten zweiten Wert des Absorptionsparameters, sodass die Parameterkarte innerhalb des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs den Wert des Absorptionsparameters ortsaufgelöst aufweist.
Durch ein solches Verfahren kann es möglich sein, zunächst die Parameterkarte für einen Bereich innerhalb des Gesichtsfeldes der MR-Anlage zu bestimmen und anschließend, ausgehend hiervon, die Parameterkarte zu erweitern.
Zum Beispiel kann es möglich sein, die ersten MR-Daten mittels einer Dixon-MR-Aufnahmetechnik zu erfassen, bei der die Phasenlage der Magnetisierung in Fett und Wasser zu einem Echozeitpunkt verwendet wird, um zwischen Fett- und Wasseranteilen im Untersuchungsobjekt zu unterscheiden. Zum Beispiel kann es möglich sein, mit einer solchen Dixon-MR-Aufnahmetechnik zwischen Fettgewebe, Wasser, Lunge und Hintergrund zu unterscheiden. Für diese unterschiedlichen Typen kann es dann möglich sein, jeweils einen entsprechenden Wert des Absorptionsparameters zu berechnen und ortsaufgelöst in der Parameterkarte zu speichern. Berechnen kann in einem solchen Fall bedeuten, dass den unterschiedlichen Materietypen, also Fettgewebe, Wasser, Lunge und Hintergrund, unterschiedliche erste Werte des Absorptionsparameters zugewiesen werden.
Es sind auch MR-Aufnahmetechniken bekannt, welche eine ortsgetreue Abbildung, d. h. eine Abbildung mit geringen örtlichen Verzeichnungen, von Untersuchungsobjekten in einem Bereich erlauben, welcher außerhalb des herkömmlicherweise nutzbaren Gesichtsfeldes der MR-Anlage liegt, also z. B. in einem Randbereich der Röhre. Da solche MR-Aufnahmetechniken typischerweise aufgrund von physikalisch-technischen Limitationen bestimmte Beschränkungen aufweisen, kann eine unmittelbare Kombination dieser Daten mit MR-Daten, welche zur Bestimmung der Parameterkarte in einem Bereich innerhalb des Gesichtsfelds der MR-Anlage, z. B. mittels einer Dixon-Aufnahmetechnik erfasst wurden, problematisch sein.
Hierbei kann die Parameterkarte oder „µ-map“ zum Beispiel eine 3D Matrize sein, welche bestimmten Ortspunkten innerhalb des Untersuchungsobjektes bestimmte Werte des Absorptionsparameters zuweist. Den Orten innerhalb des Untersuchungsobjektes, an denen nur Hintergrundsignal gemessen wird, z.B. weil dort Luft gegenwärtig ist, kann dann ein anderer Wert des Absorptionsparameters zugeordnet werden, als denjenigen Orten, an denen z. B. Fett oder Wasser gegenwärtig ist. Beispielsweise ist der Wert des Absorptionsparameters für Luft entsprechend dem Verhältnis der Dichte von Luft zur Dichte von menschlichem Gewebe (cirka 1:1000) sehr gering (kleiner als 0,0001 1/cm). Weichteilgewebe eines Untersuchungsobjektes hat beispielsweise einen Wert des Absorptionsparameters in der Größenordnung von 0,1 1/cm und Knochen einen Wert des Absorptionsparameters von 0,17 1/cm.
Typischerweise kann durch eine entsprechende MR-Aufnahmetechnik eine hohe Genauigkeit in der örtlichen Bestimmung des Wertes des Absorptionsparameters erreicht werden. Innerhalb des ersten Bereichs ist dann möglich, die Parameterkarte derart bereitzustellen, dass sie den ersten Wert des Absorptionsparameters ortsaufgelöst aufweist.
Das Berechnen des Wertes des Absorptionsparameters aus den MR-Daten kann hierbei z.B. das Durchführen mathematischer Rechenoperationen basierend auf den MR-Daten oder das Auslesen der Werte aus einer Tabelle anhand von vordefinierten Zuordnungsfunktionen oder einen Schwellenwertvergleich oder ähnliches beinhalten. Das Berechnen ist hierbei nicht eng als ein notwendigerweise mathematische Operationen umfassender Schritt auszulegen.
In einer Ausführungsform kann das Berechnen des Wertes des Absorptionsparameters das Segmentieren der MR-Daten in Gewebetypen und Zuordnen der derart segmentierten MR-Daten zu Werten des Absorptionsparameters umfassen. Es kann nämlich z.B. nicht unmittelbar möglich sein, den Absorptionsparameter aus den MR-Daten zu berechnen, da diese keine unmittelbaren Rückschluss auf die Elektronendichte erlauben. Das Vorhalten von bestimmten Absorptionsparameterwerten mit einer Zuordnung zu den derart segmentierten Gewebetypen kann aber dennoch eine genaue Bestimmung der Parameterkarte erlauben.
Es ist zum Beispiel möglich, dass die ersten MR-Daten innerhalb des zweiten Bereichs größere örtliche Verzeichnungen aufweisen, als die zweiten MR-Daten. Dann kann es passieren, dass es nicht möglich ist, mittels der ersten MR-Daten den Wert des Absorptionsparameters auch innerhalb des zweiten Bereichs mit einer Genauigkeit zu bestimmen, welche für eine Schwächungskorrektur von PET-Daten benötig wird. In anderen Worten kann der erste Wert des Absorptionsparameters innerhalb des zweiten Bereichs einen großen Fehler aufweisen. Ursächlich hierfür kann z.B. sein, dass herkömmliche Dixon-Aufnahmetechniken innerhalb des zweiten Bereichs eine große örtliche Verzeichnung aufweisen, da dort z.B. ein Grundmagnetfeld der MR-Anlage, welches zum Ausrichten der Magnetisierung verwendet wird, Inhomogenitäten aufweist und / oder Gradientenfelder zur Ortskodierung der MR-Daten Nichtlinearitäten aufweisen.
Z.B. kann an der Grenze zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich die örtliche Verzeichnung der ersten MR-Daten einen Schwellenwert überschreiten. Der Schwellenwert kann so gewählt sein, dass, wenn die MR-Daten eine örtliche Verzeichnung innerhalb des Schwellenwerts aufweisen, die Genauigkeit mit der eine Schwächungskorrektur durchgeführt werden kann, für die jeweilige Aufgabenstellung ausreichend ist.
Diesbezüglich können die zweiten MR-Daten mittels einer MR-Aufnahmesequenz aufgenommen werden, welche das Erzeugen eines Gradientenfeldes mit einer Nichtlinearität seiner Ortsabhängigkeit derart umfasst, dass in dem zweiten Bereich die Nichtlinearität eine örtliche Inhomogenität eines Grundmagnetfeldes kompensiert. Typischerweise sind, wie obenstehend dargelegt, Nichtlinearitäten der Gradientenfelder und Inhomogenitäten des Grundmagnetfeldes der MR-Anlage ursächlich für örtliche Verzeichnungen der MR-Daten in Randbereichen, z. B. der Röhre der MR-Anlage, d.h. außerhalb des Gesichtsfeldes. Wird die MR-Aufnahmesequenz zum Erfassen der zweiten MR-Daten derart ausgestaltet, dass sich diese Nichtlinearitäten des Gradientenfeldes gerade mit den Inhomogenitäten des Grundmagnetfeldes kompensieren, so kann es möglich sein, zu erreichen, dass die örtliche Verzeichnung der zweiten MR-Daten verringert werden bzw. unterhalb eines tolerablen Schwellwertes liegen. Dann kann es möglich sein, anhand der zweiten MR-Daten den zweiten Wert des Absorptionsparameters mit einem verringerten Fehler zu berechnen. Darauf basierend kann es möglich sein, die Parameterkarte zu erweitern, sodass diese die Werte des Absorptionsparameters innerhalb des ersten und zweiten Bereiches z.B. einer nachfolgenden Schwächungskorrektur bereitstellt. Jedoch können die Freiheiten in der Durchführung in der MR-Aufnahmesequenz zum Erfassen der zweiten MR-Daten aufgrund von physikalisch-technischen Limitationen im Randbereich des Gesichtsfeldes der MR-Anlage begrenzt sein. Zum Beispiel kann unter Umständen eine Dixon-MR-Aufnahmetechnik im zweiten Bereich nicht durchgeführt werden.
Die ersten MR-Daten weisen eine höhere Ortsauflösung als die zweiten MR-Daten auf. Insbesondere kann es z. B. möglich sein, dass die Ortsauflösung der ersten MR-Daten in Schichtselektionsrichtung, d. h. in axialer Richtung entlang der Röhre der MR-Anlage und parallel zum Grundmagnetfeld, eine geringere Ortsauflösung aufweisen, als die zweiten MR-Daten. So kann die Ortsauflösung der MR-Daten maßgeblich für die Ortsauflösung sein, mit welcher der Wert des Absorptionsparameters bestimmt werden kann. Jedoch kann eine möglichst hohe Ortsauflösung des Wertes des Absorptionsparameters und damit der Parameterkarte eine hohe Genauigkeit der Schwächungskorrektur erlauben.
Das Verfahren umfasst weiterhin: Interpolieren des aus den zweiten MR-Daten berechneten zweiten Wertes des Absorptionsparameters auf die Ortsauflösung des ersten Wertes des Absorptionsparameters. Zum Beispiel kann es möglich sein, mittels linearer Interpolation zwischen zwei örtlich benachbarten Datenpunkten des zweiten Wertes auch approximierte zweite Werte für Orte zu erhalten, die zwischen den Orten mit tatsächlich gemessenen zweiten Werten gelegen sind. Dadurch kann es möglich sein, die Ortsauflösungen anzugleichen.
Hierbei berücksichtigt das Interpolieren innerhalb des zweiten Bereichs Konturen des Untersuchungsobjekts. Dies kann z.B. den Effekt haben, dass eine lineare Interpolation zwischen Datenpunkten des Absorptionsparameterwertes vermieden werden kann, welche innerhalb und außerhalb des Untersuchungsobjekts liegen, d. h. gerade im Randbereich des Untersuchungsobjekts angeordnet sind. Wird nämlich zwischen solchen Datenpunkten linear interpoliert, so können die derart erhaltenen approximierten Datenpunkte höhere Unsicherheiten aufweisen, als wenn z.B. unter Kenntnis der Kontur des Untersuchungsobjekts etwa ein stufenförmiger Übergang anstatt linearer Interpolation verwendet wird. Ein solcher stufenförmiger Übergang kann die tatsächlichen Gegebenheiten besser treffen als ein gradueller Übergang, da sich, wie obenstehend dargelegt, Werte des Absorptionsparameters für Luft stark von Werten des Absorptionsparameters für menschliches Gewebe unterscheiden.
Es ist auch möglich, dass das Interpolieren weiterhin das ortsaufgelöste Gewichten des aus den zweiten MR-Daten berechneten zweiten Wertes des Absorptionsparameters mit einem Qualitätsfaktor umfasst, wobei der Qualitätsfaktor eine örtliche Verzeichnung der zweiten MR-Daten quantifiziert und das Interpolieren zweite Werte des Absorptionsparameters mit höherem Qualitätsfaktor stärker berücksichtigt. Es kann nämlich möglich sein, dass auch die zweiten MR-Daten innerhalb des zweiten Bereichs eine signifikante Unsicherheit z.B. im Ort, d. h. örtliche Verzeichnungen oder anderweitiges Signalrauschen aufweisen. Jedoch kann diese Unsicherheit als Funktion des Ortes innerhalb der zweiten MR-Daten variieren. Sind nun Teile der zweiten MR-Daten mit einer kleineren örtlichen Verzeichnung behaftet als andere Teile, so kann das Interpolieren diejenigen zweiten Werte des Absorptionsparameters stärker berücksichtigen, die aus zweiten MR-Daten berechnet wurden, welche gerade eine geringere örtliche Verzeichnung aufweisen.
Das Verfahren kann weiterhin das Bestimmen der Lage und der Kontur des durch die zweiten MR-Daten abgebildeten Untersuchungsobjekts umfassen, wobei das Berechnen des zweiten Wertes des Absorptionsparameters basierend auf der bestimmten Lage und der Kontur geschieht. Das Berechnen kann z.B. manuell oder automatisch oder teilautomatisiert erfolgen.
Zum Beispiel kann es möglich sein, dass das Berechnen für Bereiche des Untersuchungsobjektes, welche innerhalb der bestimmten Kontur liegen, das Zuweisen eines bestimmten zweiten Wertes des Absorptionsparameters umfasst und für Bereiche, welche außerhalb der bestimmten Kontur liegen, das Zuweisen eines weiteren bestimmten zweiten Werts des Absorptionsparameters umfasst. Dieser bestimmte zweite Wert des Absorptionsparameters kann z. B. ein Mittelwert des für diesen Bereich des Untersuchungsobjekts charakteristischen tatsächlichen Absorptionsparameterwertes sein. Sind nämlich z.B. Arme einer Untersuchungsperson innerhalb des zweiten Bereichs angeordnet, so kann es bekannt sein, dass der Wert des Absorptionswerts der Arme im Mittel z. B. 0,1 bis 0,2 1/cm beträgt. Der weitere bestimmte zweite Wert des Absorptionsparameters, welcher den Bereichen außerhalb der Konturen, d.h. außerhalb des Untersuchungsobjekts, zugewiesen wird, kann von dem bestimmten zweiten Wert verschieden sein und z.B. gleich einem Absorptionsparameterwert für Luft gewählt werden.
Das Verfahren kann weiterhin das Erfassen der zweiten MR-Daten (81) auch innerhalb des ersten Bereichs (µ) und das Segmentieren der zweiten MR-Daten in zweite MR-Daten, welche jeweils den ersten und den zweiten Bereich abbilden und das Verwerfen der zweiten MR-Daten, die den ersten Bereich abbilden, umfassen. Es kann nämlich sein, dass die MR-Aufnahmesequenz, welche zum Erfassen der zweiten MR-Daten verwendet wird, auch MR-Daten innerhalb des ersten Bereichs erzeugt. Dann kann es erstrebenswert sein, diejenigen MR-Daten zu verwerfen, welche sich auf den ersten Bereich beziehen. In dem ersten Bereich kann nämlich eine Parameterkarte anhand der ersten MR-Daten, z.B. mittels einer Dixon-MR-Aufnahmetechnik, erzeugt werden. Typischerweise kann der derart berechnete erste Wert des Absorptionsparameters eine geringere Unsicherheit aufweisen als der zweite Wert des Absorptionsparameters innerhalb des ersten Bereichs. Deshalb kann es erwünscht sein, die zweiten MR-Daten innerhalb des ersten Bereichs zu verwerfen und somit nicht zur Berechnung eines Absorptionsparameterwerts zu verwenden.
Es kann z.B. möglich sein, dass die ersten MR-Daten und die zweiten MR-Daten nicht gleichzeitig, sondern nacheinander, d.h. mit zeitlichem Versatz, aufgenommen werden. Dann kann es zum Verwerfen der zweiten MR-Daten, die den ersten Bereich abbilden, notwendig sein, die Lage des ersten Bereichs innerhalb der ersten und der zweiten MR-Daten möglichst genau z.B. anhand der MR-Daten selbst zu bestimmen. In anderen Worten kann es erstrebenswert sein, dass ein Abgleich der durch die ersten und zweiten MR-Daten abgebildeten Strukturen erfolgt, um die zweiten MR-Daten zielgerichtet zu verwerfen und z.B. Bewegungsartefakte zu minimieren. Dies kann z. B. das Registrieren von auf den ersten und den zweiten MR-Daten basierenden MR-Bildern zur Identifizierung von Strukturen umfassen. Ausgehend davon kann dann der erste Bereich sowohl in den ersten, als auch in den zweiten MR-Daten lokalisiert werden und die Grenze der Bereiche in den MR-Daten genau gefunden werden.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Positronen-Emissions-Tomographie, das Erfassen von PET-Daten und das Korrigieren der PET-Daten mittels eines Schwächungskorrekturparameters umfassend. Hierbei wird der Schwächungskorrekturparameter aus einer Parameterkarte eines Wertes eines Absorptionsparameters erhalten, die mittels eines Verfahrens nach einem weiteren Aspekt der Erfindung erhalten wird. Wird der Schwächungskorrekturparameter aus einer Parameterkarte berechnet, welche sowohl innerhalb eines ersten Bereichs, als auch innerhalb eines an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereichs am Rande des Gesichtsfeldes einer MR-Anlage den Wert des Absorptionsparameters ortsaufgelöst aufweist, so kann eine hohe Genauigkeit in der Schwächungskorrektur für die PET-Daten erreicht werden. Insbesondere kann die Schwächungskorrektur auch auf solche Teile eines Untersuchungsobjektes ausgedehnt werden, welche am Rande eines Gesichtsfeldes der MR-Anlage liegen. Typischerweise können sich hier Arme einer Untersuchungsperson befinden.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzanlage, welche ein Aufnahmemittel zum Aufnehmen von MR-Daten eines in einer Röhre der MR-Anlage angeordneten Untersuchungsobjektes umfasst, wobei das Aufnahmemittel konfiguriert ist, die folgenden Schritte durchzuführen: Erfassen von ersten MR-Daten innerhalb eines ersten Bereichs, wobei der erste Bereich innerhalb eines Gesichtsfeldes der MR-Anlage liegt, und Erfassen von zweiten MR-Daten innerhalb eines zweiten Bereichs, wobei der zweite Bereich an den ersten Bereich angrenzt und am Rand des Gesichtsfeldes liegt. Weiterhin umfasst die Magnetresonanzanlage einen Prozessor mit angeschlossenem Speicher, welcher konfiguriert ist, die folgenden Schritte durchzuführen: ortsaufgelöstes Berechnen eines ersten Wertes des Absorptionsparameters aus den ersten MR-Daten innerhalb des ersten Bereichs, um eine dreidimensionale Parameterkarte zu erhalten, sodass die Parameterkarte innerhalb des ersten Bereichs den ersten Wert des Absorptionsparameters ortsaufgelöst aufweist, und ortsaufgelöstes Berechnen eines zweiten Wertes des Absorptionsparameters aus den zweiten MR-Daten innerhalb des zweiten Bereichs und Erweitern der 3D Parameterkarte um den aus den zweiten MR-Daten berechneten zweiten Wert des Absorptionsparameters, sodass die Parameterkarte innerhalb des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs den Wert des Absorptionsparameters ortsaufgelöst aufweist.
Zum Beispiel können die Arme einer Untersuchungsperson innerhalb des zweiten Bereichs angeordnet sein. Dann kann es möglich sein, dass die Parameterkarte des Absorptionsparameterwertes auch diejenigen Bereiche am Rand des Gesichtsfeldes der MR-Anlage umfasst, in denen die Arme angeordnet sind. Die Genauigkeit, mit der ein Schwächungskorrekturparameter in einer PET-Messung errechnet werden kann, kann dadurch erhöht werden.
Insbesondere kann sich z. B. der erste Bereich in radialer Richtung innerhalb eines ersten Radius in Bezug zu einer Zentralachse der Röhre der MR-Anlage erstrecken und es kann sich der zweite Bereich in der radialen Richtung zwischen dem ersten Radius und einem zweiten Radius in Bezug auf die Zentralachse erstrecken, wobei der zweite Radius größer als der erste Radius ist. Das Grundmagnetfeld der MR-Anlage kann z.B. entlang der Zentralachse, also in axialer Richtung, ausgerichtet sein. Zum Beispiel kann die Röhre der MR-Anlage einen Radius von 30 cm aufweisen, der herkömmliche Messbereich, d.h. das Gesichtsfeld, jedoch lediglich einen Radius von beispielsweise 25 cm. Im Bereich außerhalb des Gesichtsfelds und innerhalb der Röhre können bei herkömmlichen MR-Aufnahmesequenzen starke örtliche Verzeichnungen aufgrund von Inhomogenitäten des Grundmagnetfeldes und/oder Nichtlinearitäten des Gradientenfeldes auftreten. Also kann z.B. der erste Radius 25 cm betragen und der zweite Radius knapp 30 cm.
Da es sein kann, dass die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder die Nichtlinearitäten des Gradientenfeldes eine Abhängigkeit von der axialen Position aufweisen, kann die axiale Ausdehnung des zweiten Bereichs begrenzt sein. Nur innerhalb eines in axialer Richtung begrenzten zweiten Bereichs kann es nämlich möglich sein, eine bestimmte Inhomogenität mit einer bestimmten Nichtlinearität zu kompensieren und derart zweite MR-Daten mit geringer örtlicher Verzeichnung zu erhalten.
Für eine solche Magnetresonanzanlage können Effekte erzielt werden, die denjenigen Effekten entsprechen, die mit einem Verfahren gemäß einem voranstehenden Aspekt der Erfindung erzielt werden können.
Die oben dargelegten Merkmale können ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen nicht nur in den entsprechenden explizit ausgeführten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Effekte dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

1 ist eine schematische Ansicht einer Magnetresonanzanlage.
2 illustriert den Messbereich einer Magnetresonanzanlage in Bezug auf einen ersten und zweiten Bereich.
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Röhre einer Magnetresonanzanlage.
5 ist ein Flussdiagramm gemäß einer weiteren Ausführungsform.
6 illustriert eine Aufnahmesequenz zum Erfassen von zweiten MR-Daten.
7 illustriert eine Parameterkarte eines Absorptionsparameterwertes in einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich.
8 illustriert die Parameterkarte aus 7 mit größerem Detailgrad.
9 illustriert das Interpolieren zwischen benachbarten Datenpunkten eines Absorptionsparameters.
10 illustriert das Interpolieren nach 9 für mit örtlicher Verzeichnung behaftete Absorptionsparameterwerte.
11 illustriert das Interpolieren nach 9 für Absorptionsparameterwerte, welche sich innerhalb und außerhalb eines Untersuchungsobjektes befinden.
12 zeigt ein PET-Bild, welches mittels aus einer CT-Messung erhaltenen Daten schwächungskorrigiert wurde.
13 zeigt ein PET-Bild, bei dem die Schwächungskorrektur anhand von Daten, welche aus den PET-Daten selbst simuliert wurden, durchgeführt wurde.
14 zeigt ein PET-Bild, bei dem die Schwächungskorrektur mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wurde.
15 zeigt eine aus ersten MR-Daten berechnete Parameterkarte.
16 zeigt eine aus ersten und zweiten MR-Daten berechnete Parameterkarte.
17 zeigt ein PET-Bild, wobei eine Schwächungskorrektur anhand einer Parameterkarte durchgeführt wurde, die nur aus ersten MR-Daten erhalten wurde.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer MR-Anlage 5. Dabei erzeugt ein Magnet 1 ein zeitlich konstantes starkes Grundmagnetfeld zum Ausrichten von Kernspins in einem Untersuchungsbereich eines Untersuchungsobjektes U, z.B. einer Untersuchungsperson. Zum Beispiel kann das Grundmagnetfeld entlang der in 1 mit A bezeichneten Richtung ausgerichtet sein, d. h. entlang der axialen Richtung der Röhre der MR-Anlage 5. Das Untersuchungsobjekt U im Falle der 1 ist eine Untersuchungsperson, welche auf einem Tisch 23 positioniert ist. Der Tisch 23 kann in die Röhre der Magnetresonanzanlage 5 entlang der mit A bezeichneten Richtung geschoben werden und entlang dieser Richtung gezielt positioniert werden.
Das Grundmagnetfeld wird z.B. durch den Magneten 1 mittels supraleitenden Spulen erzeugt. Die größte Komponente des Grundmagnetfeldes zeigt in 1 entlang der Richtung A, wobei in Randbereichen der Röhre der MR-Anlage 5 auch Abweichungen z.B. in der Stärke oder auch Richtung auftreten können. Die für die MR-Messung erforderliche hohe Homogenität des Grundmagnetfeldes ist in einem typischerweise kugelförmigen Messvolumen M gegeben, in welches die zu untersuchenden Teile des Untersuchungsobjekts U eingebracht werden, z.B. durch Positionierung des Tisches 23. Zum Beispiel kann das Messvolumen M ein Isozentrum 50 der MR-Anlage 5 beinhalten. Das Isozentrum 50 kann auf der zentralen Spulenachse des Magnets 1 liegen, d.h. im oder nahe dem Mittelpunkt der Röhre.
Das Messvolumen M ist innerhalb des Gesichtsfelds der MR-Anlage 5 angeordnet, weil dort die verschiedenen Messparameter innerhalb eines Toleranzbereichs liegen.
Zur Unterstützung der Homogenitätsanforderungen und insbesondere zur Verringerung bzw. Unterdrückung zeitlich invariabler Einflüsse werden an geeigneter Stelle sog. Shim-Bleche aus ferromagnetischem Material angebracht. Zeitlich variable Störeinflüsse werden durch die Shim-Spulen 2 und eine geeignete Ansteuerung 27 für die Shim-Spulen 2 verringert.
In den Grundfeldmagneten 1 ist ein zylinderförmiges Gradientenspulensystem 3 eingesetzt, welches z.B. aus drei Teilwicklungen besteht. Jede Teilwicklung wird von einem entsprechenden Verstärker 24 bis 26 mit Strom zur Erzeugung eines linearen Gradientenfeldes in die jeweilige Richtung eines kartesischen Koordinatensystems versorgt. Die Verstärker 24 bis 26 umfassen jeweils einen Digital-/Analog-Wandler, welcher von einer Sequenzsteuerung 18 zum zeitrichtigen Erzeugen von Gradientenpulsen angesteuert wird.
Innerhalb des Gradientenspulensystems 3 befindet sich eine Hochfrequenzantenne 4, welche die von einem Hochfrequenzleistungsverstärker abgegebenen Hochfrequenzpulse in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung einer Präzession der Kernspins des Untersuchungsobjekts U umsetzt. Die Hochfrequenz-(HF)-Antenne 4 besteht aus einer oder mehreren HF-Sendespulen und mehreren HF-Empfangsspulen in Form einer beispielsweise ringförmigen, linearen oder matrixförmigen Anordnung von Spulen. Von den HF-Empfangsspulen der Hochfrequenzantenne 4 wird auch das von den präzidierenden Kernspins ausgehende Wechselfeld, d.h. in der Regel die von einer Pulssequenz aus einen oder mehreren Hochfrequenzpulsen und einem oder mehreren Gradientenpulsen hervorgerufenen Kernspin-Echosignale, z.B. induktiv in eine Spannung umgesetzt. Diese Spannung kann als Messsignal erfasst werden. Die Spannung wird über einen Verstärker 7 einem Hochfrequenz-Empfangskanal 8, 8' eines Hochfrequenzsystems 22 zugeführt. 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 Prozessor 20 vorgegebenen Pulssequenz in der Sequenzsteuerung 18 z.B. 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 dem Sendekanal 9 zugeführt. Im Sendekanal 9 werden die Pulssequenzen einem Hochfrequenz-Trägersignal aufmoduliert, dessen Basisfrequenz der Resonanzfrequenz der Kernspins in dem Messvolumen M entspricht. Über einen Verstärker 28 werden die modulierten Pulssequenzen der HF-Sendespule der Hochfrequenzantenne 4 zugeführt. Die Kombination aus Pulssequenzen und Ansteuerung des Gradientenfeldes wird als Aufnahmesequenz bezeichnet.
Eine Sende-/Empfangsweiche 6erlaubt die Umschaltung zwischen Sende- und Empfangsbetrieb. 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-Empfangsspule ab. Die Zeitbasis für das Hochfrequenzsystem 22 und die Sequenzsteuerung 18 wird einem Synthesizer 19 zur Verfügung gestellt.
Aus den gewonnenen Messdaten kann ein Bildrechner 17 ein MR-Bild als graphische Repräsentation der MR-Daten rekonstruieren. Die Verwaltung der Messdaten, der Bilddaten und der Steuerprogramme, sowie eine Weiterbearbeitung der MR-Daten erfolgt über einen Anlagenrechner bzw. einen Prozessor 20. Typischerweise umfasst der Prozessor 20 auch einen Speicher. Die Auswahl entsprechender Steuerprogramme zur Erzeugung eines MR-Bildes, welche z. B. auf eine DVD 21 oder einem entsprechenden Datenträger gespeichert sind, sowie die Darstellung des erzeugten MR-Bildes erfolgt über ein Terminal 13, welches eine Tastatur 15, eine Maus 16 und einen Bildschirm 14 umfasst.
Jedoch ist es nicht immer notwendig, ein MR-Bild tatsächlich darzustellen, z.B. wenn der Anlagenrechner bzw. der Prozessor 20 die erzeugten MR-Daten anstatt zur Erzeugung eines MR-Bildes anderweitig weiterverarbeitet. Zum Beispiel kann es möglich sein, dass der Prozessor 20 aus den MR-Daten ortsaufgelöste Werte eines Absorptionsparameters µ berechnet, welche in einer 3D-Parameterkarte zusammengefasst werden können. Das Berechnen der Werte kann durch Prozessor 20 anhand von bestimmten Rechenregeln durchgeführt werden. Zum Beispiel können die MR-Daten Indikationen erhalten, welche Art von Material, z.B. Fettgewebe, Wasser, Lunge oder Hintergrund an einem bestimmten Ort vorhanden ist. Basierend auf dieser Information, welche Prozessor 20 aus den MR-Daten erhält oder berechnet, kann Prozessor 20 den verschiedenen Ortspunkten unterschiedliche Werte des Absorptionsparameters µ zuweisen.
Zum Beispiel kann die Verknüpfung der verschiedenen Typen von Material mit bestimmten Werten des Absorptionsparameters µ vorher mittels Terminal 13 eingespeichert werden und dann automatisch abgerufen werden. Es ist auch möglich, dass Anlagenrechner 20 die Konturen des Untersuchungsobjekts U in den MR-Daten feststellt, z.B. automatisch mittels Bildregistrierung oder manuell mittels Benutzereingabe. Sind die Konturen festgestellt, so kann Anlagenrechner 20 denjenigen örtlichen Bereichen des Untersuchungsobjekts U, welche innerhalb der bestimmten Konturen liegen, einen bestimmten Wert des Absorptionsparameters zuweisen, und Bereichen, die außerhalb der bestimmten Konturen liegen, d.h. außerhalb des Untersuchungsobjekts liegen, einen weiteren bestimmten Wert des Absorptionsparameter zuweisen. Zum Beispiel kann nämlich der Absorptionsparameterwert für Luft wesentlich geringer sein als der Absorptionsparameterwert innerhalb der Konturen des Untersuchungsobjektes, d.h. für Gewebe, etc..
Eine von Anlagenrechner 20 bereitgestellte Parameterkarte des Absorptionsparameterwerts kann zur Schwächungskorrektur von PET-Daten verwendet werden. Zum Beispiel kann die MR-Anlage 5 eine kombinierte MR-PET-Anlage 5 (in 1 nicht dargestellt) sein. Dann kann es möglich sein, auch PET-Daten des Untersuchungsobjektes U aufzunehmen. Diese PET-Daten können dann direkt mittels der Parameterkarte aus Prozessor 20 schwächungskorrigiert werden. Es ist aber auch möglich, dass die von Prozessor 20 bereitgestellte Parameterkarte exportiert wird und für eine separate PET-Messung verwendet wird. PET-Anlagen sind dem Fachmann bekannt, sodass hier auf eine weitere Ausführung verzichtet werden kann.
Insbesondere kann es möglich sein, dass Prozessor 20 für unterschiedliche MR-Daten, die z.B. aus unterschiedlichen Bereichen des Untersuchungsobjekts U bzw. unterschiedlichen Bereichen innerhalb der Röhre der MR-Anlage 5 stammen, unterschiedliche Techniken zum Berechnen des Werts des Absorptionsparameters µ durchführt. Das Messvolumen M ist nämlich z. B. örtlich durch die Grundmagnetfeldhomogenität und die Linearität des Gradientenfeldes begrenzt. Messungen außerhalb des Gesichtsfelds, also in Bereichen, in denen das Grundmagentfeld Inhomogenitäten und das Gradientenfeld Nichtlinearitäten aufweist, welche z.B. größer als ein Schwellenwert sind, können zu starken örtlichen Verzeichnungen der auf MR-Daten basierenden Bilder führen. Das heißt, dass Bereiche des Untersuchungsobjektes U, welche außerhalb des Messvolumens M angeordnet sind, in den MR-Bildern nicht an der Stelle erscheinen, an welcher sie sich in Wirklichkeit befinden. Die exakte Größe des Messvolumens M innerhalb der MR-Anlage 5, insbesondere die Abmessungen in radialer Richtung, hängen von vielen Parametern, etwa Bauform und Art des Grundfeldmagnetes, Spannungsversorgung, Störkörper im Bereich der Liege usw. ab. Die Anwendbarkeit der technischen Lehren, wie sie hier dargelegt sind, ist aber nicht durch die konkreten Abmessungen beschränkt. Bei einer herkömmlichen Magnetresonanzanlage 5 mit beispielsweise einem Röhrendurchmesser von 60 cm, kann das Messvolumen M einen Durchmesser mit einem Wert innerhalb des Bereichs von 45 cm bis 55cm oder 48 cm bis 52 cm, besonders häufig etwa 50 cm aufweisen. Dies bedeutet, dass in einem Randbereich etwa 5 cm bis 15 cm, oder 8 cm bis 12 cm besonders häufig etwa von ca. 5 cm entlang des Innenumfangs der Röhre der MR-Anlage 5 verstärkt örtliche Verzeichnungen auftreten. In diesem Bereich befinden sich typischerweise die Arme der Untersuchungsperson U. Um z.B. auch die Arme der Untersuchungsperson U für die Schwächungskorrektur von PET-Daten berücksichtigen zu können, muss Anlagenrechner 20 so ausgestaltet sein, dass er die Parameterkarte des Werts des Absorptionsparameters µ sowohl innerhalb des Messbereichs M, als auch in den daran angrenzenden Bereichen, in denen sich die Arme der Untersuchungsperson U befinden, bereitstellt. Der Bereich 51, der an den Messbereich M und somit an das Gesichtsfeld der Magnetresonanzanlage 5 angrenzt, sei im Folgenden als zweiter Bereich 51 bezeichnet.
Zum Beispiel ist in 2 eine mögliche Abhängigkeit der örtlichen Verzeichnung V von einer Position entlang der in 1 mit B bezeichneten Richtung, d. h. einer radialen Richtung in Bezug auf die Röhre der Magnetresonanzanlage 5 dargestellt. Die in 2 durchgezogene Linie beschreibt die Verzeichnung V von herkömmlich aufgenommenen ersten MR-Daten 80. Zum Beispiel können diese MR-Daten 80 mittels einer Dixon-Aufnahmetechnik aufgenommen sein, bei der die Phasenlage der Magnetisierung in Fett und Wasser zu einem Echozeitpunkt verwendet wird, um zwischen Fett- und Wasseranteilen im Untersuchungsobjekt U der 1 zu unterscheiden. Diese Information kann dann zur Bestimmung des Absorptionsparameterwerts mittels des Anlagenrechners 20 verwendet werden. Wie aus 2 weiterhin ersichtlich ist, weisen diese ersten MR-Daten 80 in einem Randbereich starke Verzeichnungen V auf. Bei radialen Entfernungen zum Isozentrum 50, die einen bestimmten Wert, z.B. bei herkömmlichen MR-Anlangen 25 cm, überschreiten, nimmt die Verzeichnung V so starke Werte an, dass die ersten MR-Daten 80 mit einem signifikanten Fehler behaftet sind. Solche ersten MR-Daten 80 lassen sich herkömmlicherweise nicht dazu verwenden, einen aussagekräftigen Wert des Absorptionsparameters µ zu bestimmen.
Jedoch sind Verfahren bekannt, welche es ermöglichen, MR-Daten in dem zweiten Bereich 51, der in radialer Richtung angrenzend an den Messbereich M anschließt, zu erzeugen, welche eine geringere Verzeichnung V aufweisen. Diese zweiten MR-Daten 81 sind in 2 mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Zum Beispiel können die zweiten MR-Daten 81 mittels einer MR-Aufnahmesequenz erzeugt werden, welche örtliche Inhomogenitäten des Grundmagnetfeldes durch örtliche Nichtlinearitäten des Gradientenfeldes derart kompensieren, dass die zweiten MR-Daten 81 gerade keine Verzeichnungen V mehr aufweisen. Solche Verfahren sind dem Fachmann bekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
Jedoch können sich die MR-Aufnahmesequenzen zum Erfassen der ersten MR-Daten 80 und der zweiten MR-Daten 81 voneinander maßgeblich unterscheiden, z.B. hinsichtlich des abgedeckten Bereichs, der Ortsauflösung, des Informationsgehalts, etc., sodass keine unmittelbare Kombination der MR-Daten 80, 81 oder der darauf berechneten Wertes des Absorptionsparameters µ möglich ist.
Anhand der 3 wird nachfolgend ein Verfahren erläutert, mit welchem sowohl der Wert des Absorptionsparameters µ unter Verwendung der ersten und zweiten MR-Daten 80, 81 für nachfolgende PET örtlich aufgelöst berechnet werden kann, als auch darauf basierende PET-Daten schwächungskorrigiert werden können. Das Verfahren beginnt mit Schritt S1.
Zunächst werden in Schritt S2 die ersten MR-Daten 80 innerhalb des ersten Bereichs M anhand einer Dixon-Aufnahmetechnik erfasst. Die ersten MR-Daten 80 können eine erste Ortsauflösung aufweisen. Auch kann der erste Bereich M entlang der in 1 mit A bezeichneten axialen Richtung der Röhre der MR-Anlage 5, d.h. in Schichtselektionsrichtung, eine gewisse Ausdehnung aufweisen. Darauf basierend kann in Schritt S3 ein erster Wert des Absorptionsparameters µ innerhalb des ersten Bereichs M aus den ersten MR-Daten 80 berechnet werden. Hierzu sind dem Fachmann Verfahren bekannt, welche z.B. eine Zuordnung zwischen den verschiedenen, aus einer Dixon-MR-Aufnahmetechnik erhaltenen, Materietypen Gewebe, Wasser, Luft, Lunge und Absorptionsparameterwerten herstellen. Der örtlich aufgelöst berechnete erste Wert des Absorptionsparameters µ kann dann in Schritt S4 in einer Parameterkarte gespeichert werden. Die Parameterkarte kann Matrizenform haben und so den verschiedenen Ortspunkten einen Wert des Absorptionsparameters µ zuordnen.
In Schritt S5 werden die zweiten MR-Daten 81 innerhalb des ersten und des zweiten Bereichs M, 51 erfasst. Hierzu wird eine MR-Aufnahmetechnik verwendet, wie sie in Bezug auf die 2 voranstehend beschrieben wurde. Eine solche Aufnahmetechnik erlaubt es, dass die zweiten MR-Daten 81 auch in dem zweiten Bereich 51 eine geringe Verzeichnung V aufweisen. Dies kann zum Beispiel mittels einer MR-Aufnahmesequenz geschehen, welche örtliche Inhomogenitäten des Grundmagentfeldes der MR-Anlage 5 mittels örtlichen Nichtlinearitäten des Gradientenfeldes kompensiert. Jedoch weisen die zweiten MR-Daten 81 typischerweise eine geringere Informationstiefe hinsichtlich des Materials an einem Ort auf, sodass der Absorptionsparameterwert nicht so bestimmt werden kann, wie das für die ersten MR-Daten in Schritt S3 geschehen ist.
Zunächst wird in Schritt S6 eine Segmentierung der zweiten MR-Daten 81 durchgeführt, d.h. es werden diejenigen Teile der zweiten MR-Daten 81 identifiziert, welche aus dem ersten Bereich M und dem zweiten Bereich 51 stammen. Da die Schritte S2 und S5 zeitlich versetzt stattfinden können und die MR-Daten 80, 81 unterschiedliche Ortsauflösungen etc. aufweisen können, kann der Schritt S6 z.B. eine Bildregistrierung umfassen oder ähnliche Methoden einsetzen, die es erlauben, die Grenze der Bereiche M, 51 in den zweiten MR-Daten 81 zu finden. In Schritt S7 werden dann diejenigen zweiten MR-Daten 81 verworfen, welche zu dem ersten Bereich gehören. Dies kann erwünscht sein, da für den ersten Bereich M bereits ein Berechnen des Absorptionsparameterwertes anhand der ersten MR-Daten 80 stattgefunden hat und somit die zweiten MR-Daten 81 in diesem Bereich M nicht mehr benötigt werden.
In Schritt S8 werden dann die Konturen und die Lage des Untersuchungsobjektes U in den zweiten MR-Daten 81, die sich nunmehr auf den zweiten Bereich 51 beziehen, bestimmt. Auch dieser Schritt kann z.B. eine Bildregistrierung oder ähnliche Methoden beinhalten. Davon ausgehend kann in Schritt S9 ein zweiter Wert des Absorptionsparameters µ innerhalb des zweiten Bereichs 51 anhand der zweiten MR-Daten 81 (aus Schritt S5) und der bestimmten Konturen und Lage des Untersuchungsobjektes U (aus Schritt S8) berechnet werden. Zum Beispiel ist es möglich, denjenigen Bereichen des Untersuchungsobjektes U, welche innerhalb der Konturen liegen, einen bestimmten zweiten Wert des Absorptionsparameters µ zuzuweisen und denjenigen Bereichen, die außerhalb des Untersuchungsobjektes U, d.h. außerhalb der Konturen angeordneten sind, einen weiteren bestimmten zweiten Wert des Absorptionsparameters µ zuzuweisen. Zum Beispiel kann der bestimmte zweite Wert von dem weiteren bestimmten zweiten Wert unterschiedlich sein und einen für die in dem zweiten Bereich befindlichen Regionen des Untersuchungsobjektes U, z.B. den Armen einer Untersuchungsperson, charakteristischen, z.B. gemittelten Wert aufweisen.
In Schritt S10 wird überprüft, ob die Ortsauflösung der ersten MR-Daten 80 ungleich der Ortsauflösung der zweiten MR-Daten 81 ist. Insbesondere kann die Ortsauflösung sowohl der ersten als auch der zweiten MR-Daten 80, 81 in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Werte aufweisen, so dass die Überprüfung in Schritt S10 für die drei Raumdimensionen getrennt stattfinden kann. Der Einfachheit halber wird im Folgenden lediglich auf eine der drei Raumdimensionen Bezug genommen. Wird in Schritt S10 festgestellt, dass die Ortsauflösung der ersten MR-Daten 80 gleich der Ortsauflösung der zweiten MR-Daten 81 ist, so kann in Schritt S13 eine Erweiterung der Parameterkarte, wie sie aus Schritt S4 erhalten wurde, erfolgen, und zwar um den aus den zweiten MR-Daten 81 berechneten zweiten Wert des Absorptionsparameters µ. Die Ortsauflösung des ersten Wertes und des zweiten Wertes ist dann nämlich gleich. Und da die Parameterkarte typischerweise eine dreidimensionale Matrixstruktur aufweist, wobei unterschiedliche Matrixeinträge unterschiedlichen Orten zugewiesen sind und der örtliche Abstand zwischen benachbarten Matrixeinträgen z.B. gleiche Werte annimmt, muss in Schritt S10 sichergestellt sein, dass die Ortsauflösung der ersten MR-Daten 80 kommensurabel mit der Ortsauflösung der zweiten MR-Daten 81 ist. Das heißt, dass das Raster der MR-Datenpunkte in den ersten und in den zweiten MR-Daten z.B. identisch ist.
Wird in Schritt S10 jedoch festgestellt, dass die Ortsauflösung der ersten MR-Daten 80 ungleich der Ortsauflösung der zweiten MR-Daten 81 ist, so fährt das Verfahren mit Schritt S11 fort. Dort erfolgt zunächst das Gewichten des auf den zweiten MR-Daten 81 berechneten zweiten Wertes des Absorptionsparameters µ mit einem Qualitätsfaktor Q, wobei der Qualitätsfaktor Q die Stärke der örtlichen Verzeichnungen in den zweiten MR-Daten 81 quantifiziert. Basierend auf dieser Gewichtung, erfolgt in Schritt S12 ein Interpolieren des aus den zweiten MR-Daten 81 berechneten zweiten Wertes des Absorptionsparameters µ unter Berücksichtigung der Konturen und des Qualitätsfaktors Q. Zum Beispiel können bei der Interpolation diejenigen zweiten Werte des Absorptionsparameters µ stärker berücksichtigt werden, die einen höheren Qualitätsfaktor Q, d.h. eine geringere Stärke der örtlichen Verzeichnung V aufweisen. Die Art der Interpolation kann auch davon abhängen, ob sich die zu dem zweiten Wert des Absorptionsparameters µ gehörenden Orte lediglich innerhalb bzw. außerhalb der Konturen des Untersuchungsobjektes U befinden oder ob zwischen Orten interpoliert wird, die sich innerhalb und außerhalb der Konturen befinden. Wird nämlich z.B. zwischen solchen zweiten Werten des Absorptionsparameter µ interpoliert, welche sich lediglich innerhalb der Konturen, das heißt, innerhalb des Untersuchungsobjektes U befinden, so kann eine lineare Interpolation, möglicherweise unter Berücksichtigung des Qualitätsfaktors Q erfolgen. Wird jedoch zwischen solchen zweiten Werten des Absorptionsparameters µ interpoliert, die sich jeweils innerhalb und außerhalb der Konturen so kann z.B. anstatt einer linearen Interpolation eine stufenförmige Interpolation erfolgen. Durch das Interpolieren in Schritt S12 kann erreicht werden, dass die Ortsauflösung des aus den ersten MR-Daten 80 berechneten ersten Wertes des Absorptionsparameters µ gleich der Ortsauflösung des aus den zweiten MR-Daten 81 berechneten zweiten Wertes des Absorptionsparameters µ ist, obwohl die Ortsauflösung der ersten und zweiten MR-Daten 80,81 ungleich ist. Dann kann in Schritt S13 die Parameterkarte entsprechend erweitert werden.
In Schritt S14 erfolgt das Erfassen von Positionen-Emissions-Tomographie-Daten. In Schritt S15 werden die in Schritt S14 erfassten PET-Daten mittels der Absorptionsparameterwerte aus der Parameterkarte durch Durchführen einer Schwächungskorrektur korrigiert. Die Schwächungskorrektur kann das Bilden eines Linienintegrals über den Absorptionsparameter entlang des Laufweges der PET-Photonen umfassen. Die korrigierten PET-Daten können dann weiterverarbeitet werden, z. B. als PET-Bild. Das Verfahren kommt in Schritt S16 zu einem Ende.
Im Nachfolgenden werden einzelne dieser Verfahrensschritte anhand der 4 bis 18 näher erläutert. Zunächst wird in Bezug auf 4 näher erläutert, wie der erste Teilbereich M und der zweite Teilbereich 51 geometrisch in Bezug stehen. In 4 ist die Röhre einer MR-Anlage 5 gezeigt. Das Isozentrum 50 ist als geometrischer Mittelpunkt der Röhre indiziert. Die Richtung A verläuft in axialer Richtung der Röhre, die Richtung B in radialer Richtung. Weiterhin sind drei Schichten 60, 61, 62 der Untersuchungsperson U gezeigt. Diese Schichten sind auch in 1 graphisch indiziert. Wie aus der 4 ersichtlich ist, befindet sich der zweite Teilbereich 51, in welchem die ersten MR-Daten 80 eine große örtliche Verzeichnung V aufweisen, die zweiten MR-Daten 81 jedoch eine niedrige Verzeichnung V aufweisen, in radialer Richtung B versetzt gegenüber dem Isozentrum 50 in Richtung des Randes der Röhre der MR-Anlage 5 (jedoch innerhalb der Röhre). In radialer Richtung zwischen Isozentrum 50 und Teilbereichen 51 befindet sich der erste Bereich bzw. der Messbereich M. Der zweite Bereich 51 hat eine begrenzte Ausdehnung in axialer Richtung A, z.B. weil lediglich in einem bestimmten begrenzten Bereich entlang der Richtung A die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds durch Nichtlinearitäten des Gradientenfeldes, z.B. des Auslesegradientenfeldes oder des Schichtselektionsgradientenfeldes, kompensiert werden können.
In Bezug auf die 5 und 6 sind zwei Ausführungsformen dargestellt, welche zeigen, wie mittels der MR-Aufnahmesequenz für die verschiedenen Schichten 60, 61, 62 des Untersuchungsobjektes U die zweiten MR-Daten 81 aufgenommen werden können. In 5 ist ein Flussdiagramm gezeigt, welches den Schritt S5 der 3 näher aufschlüsselt. In Schritt T1 wird zunächst das Grundmagnetfeld gemessen und das Gradientenfeld gemessen. Zum Beispiel kann das Messen dieser zwei Größen innerhalb der Schicht 61 nahe des Isozentrums 50 geschehen. Darauf basierend werden die Nichtlinearitäten des Gradientenfelds bestimmt. Anschließend wird in Schritt T2 die optimale Gradientenstärke des Schichtselektions-Gradienten und/oder des Auslese-Gradienten berechnet, die an der gewünschten Position entlang der axialen Richtung A die Nichtlinearität des Gradientenfeldes und die Inhomogenität des Grundmagnetfelds destruktiv überlagert. Anschließend werden die Schritte T3 und T4 parallel durchgeführt. Hierbei wird der Tisch 23 auf dem sich auf die Untersuchungsperson U befindet in Schritt T3 kontinuierlich z.B. mit konstanter Geschwindigkeit derart positioniert, dass die verschiedenen Transversalschichten, z. B. die Schichten 60, 61, 62, nacheinander den zweiten Bereich 51 umfassen, an dem die optimale Gradientenstärke in Schritt T2 berechnet wurde. Gleichzeitig kann immer dann für die entsprechende Schicht das Erfassen von zweiten MR-Daten 81 in Schritt T4 erfolgen. Es sollte verstanden werden, dass auch andere Techniken existieren, um eine Ortsauflösung der zweiten MR-Daten 81 entlang der axialen Richtung A, also der Schichtselektionsrichtung, trotz einer Abhängigkeit der Nichtlinearitäten des Gradientenfeldes bzw. Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds von der Position entlang dieser Richtung A, zu erhalten. Jedoch können solche Techniken bewirken, dass die Ortsauflösung entlang dieser Richtung A geringer ist, als die entsprechende Ortsauflösung der ersten MR-Daten 80.
In 6 ist eine solche alternative Ausführungsform dargestellt, welche das Durchführen von MR-Aufnahmesequenzen zum Erfassen von zweiten MR-Daten 81 darstellt. 6 zeigt die Position von Tisch 24 entlang der axialen Richtung A als Funktion der Zeit. Wie aus 6 ersichtlich ist, kann im Gegensatz zu einer kontinuierlichen Positionierung, wie sie in Bezug auf 5 dargestellt wurde, auch eine sequentielle Positionierung zum Erfassen der zweiten MR-Daten 81 mittels Aufnahmesequenzen 65 erfolgen. Aus 5 und 6 ist ersichtlich, dass die so erhaltenen zweiten MR-Daten 81 in ihrer Ortsauflösung begrenzt sind bzw. eine geringere Ortsauflösung aufweisen, als die ersten MR-Daten 80.
In 7 ist eine einfache Parameterkarte 70 des Absorptionsparameterwertes entlang einer durch die Richtungen A und Richtungen B definierten Ebene dargestellt. Es sind Bereiche der Parameterkarte 70, die dem ersten Bereich M und dem zweiten Bereich 51 entsprechen, graphisch indiziert. Die Parameterkarte 70 weist in Richtung A innerhalb des zweiten Bereichs 51 eine geringere Ortsauflösung auf als innerhalb des ersten Bereichs M. Jedoch in Richtung B weist sie die gleiche Ortsauflösung in den beiden Bereichen M, 51 auf.
Typischerweise weist die Parameterkarte 70 eine Matrixstruktur auf, wobei unterschiedliche Elemente unterschiedliche Orte bezeichnen. Dies ist in Bezug auf 8 näher illustriert. In 8 sind beispielhaft vier Einträge der Parameterkarte 70 dargestellt. Wie ersichtlich ist, sind unterschiedlichen Einträgen der Parameterkarte 70 unterschiedliche Orte, hier bezeichnet durch die Koordinaten x, y und z, z.B. als Versatz gegenüber dem Isozentrum 50 der MR-Anlage 5 oder gegenüber einem anderen Referenzpunkt, zugewiesen. Während in der Parameterkarte 70 der Ausführungsform nach 8 diese Ortspunkte explizit innerhalb der Parameterkarte vorgesehen und gespeichert sind, ist es z. B. auch möglich, dass die verschiedenen Einträge der Parameterkarte 70 ein festes Raster mit gegebenen Abständen zwischen den unterschiedlichen Einträgen der Parameterkarte 70 beschreiben. Weiterhin ist in der Parameterkarte 70 der Wert 90, 91 des Absorptionsparameters µ gespeichert. Zum Beispiel ist dieser Wert 90, 91 in Einheiten von 1 1/cm gespeichert. Hierbei kann der Absorptionsparameterwert der aus den ersten MR-Daten 80 berechnete erste Wert 90 sein oder der aus den zweiten MR-Daten 81 berechnete zweite Wert 91 sein.
Es kann vorteilhaft sein, eine Interpolation des zweiten Werts 91 des Absorptionsparameters µ innerhalb des zweiten Bereichs 51 vorzunehmen, wenn dieser dort eine geringere Ortsauflösung aufweist, als der erste Wert 90 im ersten Bereich M. Möglichkeiten der Interpolation werden nachfolgend in Bezug auf die 9, 10 und 11 diskutiert.
9 zeigt für die Orte α und β, an denen gemessene zweite MR-Daten 81 vorliegen und der zweite Wert 91 berechnet wurde, eine lineare Interpolation (durchgezogene Linie), so dass der zweite Wert 91 des Absorptionsparameters µ am Ort γ, welcher zwischen den Orten α und β gelegen ist, durch die Interpolation erhalten werden kann. In 10 sind die Orte α, β und γ, an denen die zweiten Werte 91 des Absorptionsparameters µ bestimmt sind, mit einer gewissen Unsicherheit im Ort versehen. Diese Unsicherheit kann aufgrund von Verzeichnungen der zweiten MR-Daten 81 entstehen, wie voranstehend bereits erläutert wurde. Diese Unsicherheit wird in 10 durch horizontale Fehlerbalken illustriert. Z.B. kann der Qualitätsfaktor Q umgekehrt proportional zu der Unsicherheit sein. Dementsprechend weist der zweite Wert 91 des Absorptionsparameters µ am Ort β einen geringeren Qualitätsfaktor Q auf, als die zweiten Werte 91 des Absorptionsparameters µ an den Orten α und γ. Eine Interpolation der zweiten Werte 91 kann dergestalt erfolgen, dass diejenigen zweiten Werte 91, welche einen größeren Qualitätsfaktor Q bzw. eine geringere örtliche Verzeichnung aufweisen, stärker berücksichtigt werden. Dies ist in 10 graphisch durch die lineare Interpolation (durchgezogene Linie) zwischen den Orten α, β und γ indiziert, welche den zweiten Wert 91 des Absorptionsparameter µ am Ort β geringer berücksichtigt.
Es ist auch möglich, bei der Interpolation der zweiten Werte 91 Konturen des Untersuchungsobjektes U zu berücksichtigen. Dies ist in Bezug auf 11 näher dargestellt. 11 betrifft einen Fall, in dem der Ort α innerhalb der Kontur des Untersuchungsobjektes U liegt, während der Ort β außerhalb liegt. Die Kontur des Untersuchungsobjektes U ist in 11 mit einer vertikalen gestrichelten Linie graphisch illustriert. Eine Interpolation (durchgezogene Linie) der zweiten Werte 91 zwischen den Orten α und β erfolgt nun, anders als in den 9 und 10, nicht in linearer Weise, sondern unter Berücksichtigung der Konturen. Zum Beispiel kann, wie in 11 dargestellt, der Übergang zwischen dem zweiten Wert 91 des Absorptionsparameters µ am Ort α und dem zweiten Wert 91 am Ort β in einer Stufenfunktion passieren. Typischerweise trifft dies die physikalischen Gegebenheiten besser.
In Bezug auf die 12 bis 18 werden nachfolgend Ergebnisse eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit herkömmlichen Verfahren verglichen. In 12 sind PET-Daten 100 graphisch dargestellt, bei denen eine Schwächungskorrektur aus Grundlage eines auf CT-Daten bestimmten Absorptionsparameterwertes erfolgt ist. 12 stellt also eine Referenz mit herkömmlichen Verfahren dar. CT-basierte Berechnung des Schwächungskorrekturparameterwertes benötigt, dass der Patient einer signifikanten Strahlenbelastung ausgesetzt ist. Eine alternative Möglichkeit, eine Schwächungskorrektur durchzuführen, ist anhand von 13 illustriert. 13 zeigt einen Fall, in dem die Schwächungskorrektur anhand einer Parameterkarte des Absorptionsparameterwertes 90, 91 durchgeführt wurde, welcher gemäß des Eingangs erwähnten Verfahrens von Nuyts et al. durchgeführt wurde. Hierbei wurden lediglich MR-Daten innerhalb des Gesichtsfeldes der MR-Anlage 5 erfasst. Der Absorptionsparameterwert 90, 91 für die Bereiche, die außerhalb des Gesichtsfeldes liegen, wurde aus den PET-Daten 100 selbst extrahiert. In 14 ist ein PET-Bild 100 mit einer Schwächungskorrektur, wie voranstehend in Bezug auf die 1 bis 11 erläutert, dargestellt.
In den 15 und 16 sind die Parameterkarten 70 graphisch kodiert in verschiedenen Perspektiven dargestellt. 15 zeigt dabei eine Parameterkarte 70, die lediglich auf Grundlage von ersten MR-Daten 80 erstellt wurde, die innerhalb des ersten Bereichs M, das heißt, innerhalb des Gesichtfeldes der MR-Anlage 5, erfasst wurden. Dementsprechend zeigt 16 eine Parameterkarte 70, die auf Grundlage von ersten und zweiten MR-Daten 80, 81, wie voranstehend z.B. in Bezug auf 3 erläutert, erstellt wurde. Wie aus einem Vergleich der 16 und 15 ersichtlich ist, weist die Parameterkarte nach 16 gerade in den Randbereichen z. B. der Arme der Untersuchungsperson eine verbesserte Erfassung des Absorptionsparameterwertes 90, 91 auf.
In 17 sind PET-Daten 100 gezeigt, welche auf Grundlage der Parameterkarte 70, wie sie in 15 dargestellt ist, erzeugt wurden, d.h. nur auf Grundlage der ersten MR-Daten 80 in dem ersten Bereich M. Wie aus einem Vergleich der 17 und 14 hervorgeht, ist es für die Genauigkeit der PET-Daten wesentlich, eine verbesserte Schwächungskorrektur auf Grundlage der Parameterkarte 70, die aus ersten und zweiten MR-Daten 80, 81 erhalten wurde (siehe 16), durchzuführen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zum Berechnen eines örtlich aufgelösten Wertes (90, 91) eines Absorptionsparameters (µ) für eine Positronen-Emissions-Tomographie(PET) eines Untersuchungsobjekts (U) mittels Magnetresonanztomographie, das Verfahren umfassend: - Erfassen von ersten Magnetresonanz(MR)-Daten (80) innerhalb eines ersten Bereichs (M), wobei der erste Bereich (M) innerhalb eines Gesichtsfelds einer Magnetresonanzanlage (5) liegt, - ortsaufgelöstes Berechnen eines ersten Wertes (90) des Absorptionsparameters (µ) aus den ersten MR-Daten (80) innerhalb des ersten Bereichs (M), um eine dreidimensionale Parameterkarte (70) zu erhalten, sodass die Parameterkarte (70) innerhalb des ersten Bereichs (M) den ersten Wert (90) des Absorptionsparameters (µ) ortsaufgelöst aufweist, - Erfassen von zweiten MR-Daten (81) innerhalb eines zweiten Bereichs (51), wobei der zweite Bereich (51) an den ersten Bereich angrenzt und am Rand des Gesichtsfelds liegt, - ortsaufgelöstes Berechnen eines zweiten Wertes (91) des Absorptionsparameters (µ) aus den zweiten MR-Daten (81) innerhalb des zweiten Bereichs (51), - Erweitern der Parameterkarte (70) um den aus den zweiten MR-Daten (81) berechneten zweiten Wert (91) des Absorptionsparameters (µ), sodass die Parameterkarte (70) innerhalb des ersten Bereichs (M) und des zweiten Bereichs (51) den Wert (90, 91) des Absorptionsparameters (µ) ortsaufgelöst aufweist, wobei die ersten MR-Daten (80) eine höhere Ortsauflösung als die zweiten MR-Daten (81) aufweisen, weiterhin umfassend: Interpolieren des aus den zweiten MR-Daten (81) berechneten zweiten Wertes des Absorptionsparameters (µ) auf die Ortsauflösung des ersten Wertes (90) des Absorptionsparameters (µ), wobei das Interpolieren innerhalb des zweiten Bereichs (51) Konturen des Untersuchungsobjekts (U) berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweiten MR-Daten (81) mittels einer MR-Aufnahmesequenz (65) aufgenommen werden, welche umfasst: - Erzeugen eines Gradientenfeldes mit einer Nichtlinearität seiner Ortsabhängigkeit derart, dass in dem zweiten Bereich die Nichtlinearität eine örtliche Inhomogenität eines Grundmagnetfelds kompensiert.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die ersten MR-Daten (80) mittels einer Dixon MR-Aufnahmetechnik erfasst werden, bei der die Phasenlage der Magnetisierung in Fett und Wasser zu einem Echozeitpunkt verwendet wird, um zwischen Fett- und Wasseranteilen im Untersuchungsobjekt zu unterscheiden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche , wobei das Interpolieren weiterhin umfasst: - ortsaufgelöstes Gewichten des aus den zweiten MR-Daten (81) berechneten zweiten Wertes (91) des Absorptionsparameters (µ) mit einem Qualitätsfaktor (Q), wobei der Qualitätsfaktor (Q) eine örtliche Verzeichnung (V) der zweiten MR-Daten (81) quantifiziert und das Interpolieren zweite Werte (91) des Absorptionsparameters (µ) mit höherem Qualitätsfaktor (Q) stärker berücksichtigt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: - Bestimmen der Lage und der Kontur des durch die zweiten MR-Daten (81) abgebildeten Untersuchungsobjekts (U), wobei das Berechnen des zweiten Wertes (91) des Absorptionsparameters (µ) basierend auf der bestimmten Lage und der Kontur geschieht.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Berechnen für Bereiche des Untersuchungsobjekts (U), welche innerhalb der bestimmten Kontur liegen, das Zuweisen eines bestimmten zweiten Wertes (91) des Absorptionsparameters (µ) umfasst und für Bereiche, welche außerhalb der bestimmten Kontur liegen, das Zuweisen eines weiteren bestimmten zweiten Wertes (91) des Absorptionsparameters (µ) umfasst.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: - Erfassen der zweiten MR-Daten (81) auch innerhalb des ersten Bereichs (M), - Segmentieren der zweiten MR-Daten (81) in zweite MR-Daten (81), die jeweils den ersten und den zweiten Bereich abbilden, - Verwerfen der zweiten MR-Daten (81), die den ersten Bereich abbilden.
Verfahren zur Positronen-Emissions-Tomographie, das Verfahren umfassend: - Erfassen von PET-Daten (100), - Korrigieren der PET-Daten (100) mittels eines Schwächungskorrekturparameters, wobei der Schwächungskorrekturparameter aus einer Parameterkarte (70) eines Wertes (90, 91) eines Absorptionsparameters (µ) erhalten wird, die mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7 erhalten wird.
Magnetresonanzanlage (5), umfassend: - ein Aufnahmemittel zum Aufnehmen von MR-Daten eines in einer Röhre der Magnetresonanzanlage (5) angeordneten Untersuchungsobjekts (U), wobei das Aufnahmemittel konfiguriert ist, die folgenden Schritte durchzuführen: - Erfassen von ersten Magnetresonanz(MR)-Daten innerhalb eines ersten Bereichs (M), wobei der erste Bereich (M) innerhalb eines Gesichtsfeld der Magnetresonanzanlage (5) liegt, - Erfassen von zweiten MR-Daten (81) innerhalb eines zweiten Bereichs (51), wobei der zweite Bereich (51) an den ersten Bereich angrenzt und am Rand des Gesichtsfelds liegt, - einen Prozessor mit angeschlossenem Speicher, welcher konfiguriert ist, die folgenden Schritte durchzuführen: - ortsaufgelöstes Berechnen eines ersten Wertes (90) des Absorptionsparameters (µ) aus den ersten MR-Daten (80) innerhalb des ersten Bereichs (M), um eine dreidimensionale Parameterkarte (70) zu erhalten, sodass die Parameterkarte (70) innerhalb des ersten Bereichs (M) den ersten Wert (90) des Absorptionsparameters (µ) ortsaufgelöst aufweist, - ortsaufgelöstes Berechnen eines zweiten Wertes (91) des Absorptionsparameters (µ) aus den zweiten MR-Daten (81) innerhalb des zweiten Bereichs (51), - Erweitern der Parameterkarte (70) um den aus den zweiten MR-Daten (81) berechneten zweiten Wert (91) des Absorptionsparameters (µ), sodass die Parameterkarte (70) innerhalb des ersten Bereichs (M) und des zweiten Bereichs (51) den Wert (90, 91) des Absorptionsparameters (µ) ortsaufgelöst aufweist, wobei die ersten MR-Daten (80) eine höhere Ortsauflösung als die zweiten MR-Daten (81) aufweisen, weiterhin umfassend: Interpolieren des aus den zweiten MR-Daten (81) berechneten zweiten Wertes des Absorptionsparameters (µ) auf die Ortsauflösung des ersten Wertes (90) des Absorptionsparameters (u), wobei das Interpolieren innerhalb des zweiten Bereichs (51) Konturen des Untersuchungsobjekts (U) berücksichtigt.
Magnetresonanzanlage (5) nach Anspruch 9, wobei sich der erste Bereich (M) in radialer Richtung (B) innerhalb eines ersten Radius in Bezug zu einer Zentralachse der Röhre erstreckt und sich der zweite Bereich (51) in der radialen Richtung (B) zwischen dem ersten Radius und einem zweiten Radius in Bezug auf die Zentralachse erstreckt, wobei der zweite Radius größer als der erste Radius ist.
Magnetresonanzanlage (5) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Magnetresonanzanlage (5) weiterhin konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7 durchzuführen.