DE102012213551A1

DE102012213551A1 - Verfahren zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur und Magnetresonanz-Anlage

Info

Publication number: DE102012213551A1
Application number: DE102012213551.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Fenchel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-02-06
Also published as: US20140037169A1

Abstract

Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur von Positronen-Emissions-Tomographie-Daten basierend auf Magnetresonanz-Tomographie-Daten (31a–31c), wobei das Verfahren das Erfassen mehrerer MRT-Daten (31a–31c) jeweils bei unterschiedlichen Phasen eines Zyklus einer anatomischen Anordnung einer Untersuchungsperson umfasst. Das Verfahren umfasst weiterhin jeweils für jede der mehreren MRT-Daten (31a–31c) Bestimmen eines Wertes eines Schwächungsparameters (60) mittels Segmentierung und Mitteln der bestimmten Werte des Schwächungsparameters (60) zum Erhalten eines gemittelten Wertes des Schwächungsparameters (60a). Das Verfahren umfasst weiterhin das Durchführen der Schwächungskorrektur der PET-Daten basierend auf dem gemittelten Wert des Schwächungsparameters (60a).

Description

Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur von Positronen-Emissions-Tomographie-Daten basierend auf Magnetresonanz-Tomographie-Daten und eine Magnetresonanz-Anlage. Insbesondere betreffen verschiedene Ausführungsformen das vorangehende Segmentieren der Magnet-Resonanz-Tomographie-Daten zum Bestimmen eines Werts eines Schwächungsparameters und das nachfolgende Mitteln der bestimmten Werte des Schwächungsparameters.
Es sind Techniken bekannt, welche es erlauben, Schwächungskorrektur von erfasst in Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Daten basierend auf erfassten Magnetresonanz-Tomographie(MRT)-Daten durchzuführen. Als Teil der Schwächungskorrektur wird die Schwächung von PET-Photonen, die aufgrund einer Wechselwirkung zwischen Positronen und Elektronen emittiert werden, für den Pfad der PET-Photonen durch absorbierendes Gewebe hin zu einem PET-Detektor einer PET-Bildgebungseinheit bestimmt. Das Signal, das von der PET-Bildgebungseinheit detektiert wird, wird korrigiert, um diese bestimmte Schwächung in den PET-Daten zu verringern bzw. zu eliminieren. Typischerweise beruht die Schwächungskorrektur auf einer Schwächungskarte (µ-map), die einen linearen Schwächungsparameter (µ) oder Absorptionswert der PET-Photonen in einer örtlich aufgelösten Art und Weise bereitstellt.
Die Schwächungskarte (µ-map) kann basierend auf MRT-Daten bestimmt werden, die mittels bestimmter MRT-Messsequenzen und ggf. Nachbearbeitungstechniken erhalten werden. Solche MRT-Messsequenzen können Dixon-artige MRT-Messsequenzen bzw. chemical-shift Bildgebung, wie sie dem Fachmann bekannt sind, umfassen. Die entsprechenden MRT-Daten werden hierbei sowohl für einen Untersuchungsbereich, als auch für eine Umgebung des Untersuchungsbereichs erfasst, wobei diese Gebiete der Anatomie des Patienten entlang des Pfads der PET-Photonen entsprechen. Die erfassten MRT-Daten können nachfolgend segmentiert werden. Eine mögliche Nachbearbeitungstechnik des Segmentierens basiert auf den mittels einer Dixon-artigen MRT-Messsequenzen erfassten MRT-Daten und segmentiert in Fett, Wasser, Lunge, Luft. Diesen Klassen der Segmentierung können dann verschiedene Werte des Schwächungsparameters zugewiesen werden; dies ist der Fall, da die Schwächung der PET-Photonen für Bereiche mit Fett, Wasser, Lunge, Luft charakteristisch variiert.
Im Allgemeinen bedeutet das Segmentieren der MRT-Daten zum Bestimmen von Werten des Schwächungsparameters: Auswählen von Werten (hier Schwächungsparameter) aus einer bestimmten Menge (z.B. Schwächungsparameter-Werte für Fett, Wasser, Lunge, Luft) für die verschiedenen Pixel der MRT-Daten.
Alternative Techniken zum Bestimmen der Werte des Schwächungsparameters sind bekannt, z.B. aus A. V. Bronnikov „Reconstruction of Attenuation Map Using Discrete Consistency Conditions" in IEEE Trans. Med. Imag. 19 (2000) 451–462; oder aus J. Nuyts et al., „Completion of a Truncated Attenuation Image from the Attenuated PET Emission Data" in Nuclear Sci. Symp. Conf. Rec. (2010) 2123–2127.
Eine Problemstellung bei der Schwächungskorrektur ist, inwiefern eine vergleichbare Abstimmung der MRT-Daten bzw. der Werte des Schwächungsparameters einerseits und der PET-Daten andererseits auf die zyklische Bewegung des Patienten, z.B. bei Atmung oder Schlucken, erfolgen kann.
Typischerweise werden die PET-Daten (z.B. abhängig von der Aktivität eines Radiopharmakons) über einen vergleichsweise langen Zeitraum erfasst, während MRT-Daten in einem vergleichsweise kürzeren Zeitraum erfasst werden können. Es sind daher Techniken bekannt, welche es erlauben, die MRT-Daten während einer Atemanhaltephase einer Untersuchungsperson, z.B. vor oder nach dem Erfassen der PET-Daten, zu erfassen.
Es kann jedoch vorkommen, dass sich die Position von anatomischen Merkmalen zwischen den in der Atemanhaltephase erfassten MRT-Daten und den, z.B. über viele Atemzyklen gemittelten, PET-Daten signifikant unterscheidet. Dann kann es zu Bildartefakten kommen. Beispiele für solche Artefakte sind z.B. Unterkorrektur der Leber oder Überkorrektur der Lunge, wenn die Position des Zwerchfells zwischen MRT-Daten und PET-Daten variiert. Eine weitere Klasse von Artefakten, wie sie dem Fachmann bekannt sind, sind die sogenannten „hot lung“-Artefakte, d.h. eine Überkorrektur der Randbereiche der Lunge.
Entsprechende Problematiken bzw. Artefakte können analog auch bei den Eingangs genannten speziellen Schwächungskorrektur-Techniken auftreten, wie Sie aus den Publikationen von A.V. Bronnikov und J. Nuyts et al. bekannt sind.
Allgemein formuliert kann aufgrund der Atmung der Untersuchungsperson bzw. im Allgemeinen durch Bewegung eine Genauigkeit der Schwächungskorrektur verringert und daher ein Bildfehler der PET-Daten erhöht werden. Eine Genauigkeit der PET-Daten wird verringert. Nachfolgende Applikationen (z.B. diagnostischer Art) können daher fehlerbehafteter sein. Es kann z.B. nur mit einem vergleichsweise größeren Fehler möglich sein, bestimmte Werte, etwa Organvolumina, Quantitative Aktivitätswerte etc., aus den PET-Daten zu bestimmen.
Deshalb besteht ein Bedarf, verbesserte Techniken zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur von PET-Daten, basierend auf MRT-Daten, bereitzustellen. Insbesondere besteht ein Bedarf, Techniken bereitzustellen, welche gleichzeitig eine einfache und schnelle Erfassung von PET- und MRT-Daten erlauben.
Die Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur von Positronen-Emissions-Tomographie(PET)-Daten einer Untersuchungsperson, basierend auf Magnetresonanz-Tomographie(MRT)-Daten. Das Verfahren umfasst das Erfassen mehrerer MRT-Daten jeweils für den Untersuchungsbereich und eine Umgebung des Untersuchungsbereichs, jeweils bei unterschiedlichen Phasen eines Zyklus einer anatomischen Anordnung der Untersuchungsperson. Das Verfahren umfasst weiterhin, jeweils für jede der mehreren MRT-Daten, das Bestimmen eines Wertes eines Schwächungsparameters aus den jeweiligen MRT-Daten mittels Segmentierung, wobei das Bestimmen ortsaufgelöst für den Untersuchungsbereich und die Umgebung geschieht. Das Verfahren umfasst weiterhin das Mitteln der bestimmten Werte des Schwächungsparameters zum Erhalten eines gemittelten Wertes des Schwächungsparameters, wobei das Mitteln ortsaufgelöst für den Untersuchungsbereich und die Umgebung geschieht. Das Verfahren umfasst weiterhin das Durchführen der Schwächungskorrektur der PET-Daten, basierend auf dem gemittelten Wert des Schwächungsparameters.
Z.B. kann der Zyklus einer anatomischen Anordnung der Atmungszyklus der Untersuchungsperson sein; hierbei kann sich nämlich z.B. eine Position der verschiedenen anatomischen Elemente der Untersuchungsperson, insbesondere eine Position des Zwerchfells bzw. der Lunge, zyklisch verändern. Es ist aber im Allgemeinen möglich, jede zyklische Bewegung als Zyklus der anatomischen Anordnung zu berücksichtigen, z.B. Schluck-Reflex usw.
Z.B. kann das Verfahren weiterhin das Erfassen der PET-Daten für den Untersuchungsbereich der Untersuchungsperson umfassen. Z.B. kann das Verfahren nämlich mit einer kombinierten PET-MRT-Anlage durchgeführt werden; in einem solchen Fall kann es möglich sein, die PET-Daten und die MRT-Daten ohne Repositionieren der Untersuchungsperson zu erfassen. Es ist aber auch möglich, das Verfahren mittels einer MRT-Anlage ohne PET-Funktionalität durchzuführen. Es kann dann möglich sein, das Erfassen der PET-Daten in einem separaten Schritt (z.B. mit Umplatzieren der Untersuchungsperson zwischen der MRT-Anlage und der PET-Anlage) durchzuführen. Insbesondere kann in einem solchen Fall ein signifikanter zeitlicher Versatz zwischen dem Erfassen der PET-Daten und dem Erfassen der MRT-Daten bestehen.
Z.B. können die MRT-Daten mittels einer Dixon-artigen MRT-Messsequenz bzw. mittels chemical-shift-imaging MRT-Messsequenzen erfasst werden, welche es erlauben, aus den MRT-Daten auf verschiedene Spinspezies in der Untersuchungsperson zu schließen. Dies ist der Fall, da verschiedene MRT-Parameter wie Resonanzfrequenz oder Relaxationszeit eine Abhängigkeit von der chemischen Umgebung der Kernspins aufweisen können und sich daher z.B. insbesondere für Fett, Wasser, etc. unterscheiden können. Derart kann z.B. zwischen Fettgewebe, Lunge, Luft, Wasser unterschieden werden und eine Segmentierung und das Bestimmen des Wertes des Schwächungsparameters kann basierend auf dieser Unterscheidung durchgeführt werden. Alternativ kann auch eine andere Technik zum Bestimmen des Schwächungsparameters durchgeführt werden, etwa die Eingangs genannten Techniken von J. Nuyts et al. oder A. V. Bronnikov.
Techniken zur Schwächungskorrektur und des chemical-shift-imaging sind dem Fachmann im Allgemeinen bekannt, sodass hier keine weiteren Details zum Durchführen der Schwächungskorrektur genannt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die PET-Daten über einen längeren Zeitraum erfasst werden können und über diesen längeren Zeitraum gemittelt sein können. Deshalb können die PET-Daten durch periodische Bewegung, wie z.B. dem Atmungszyklus der Untersuchungsperson, verschmiert bzw. gemittelt sein. Im Gegensatz dazu kann eine Ortsauflösung der MRT-Daten hauptsächlich durch den Zeitpunkt bestimmt sein, zu dem die MRT-Daten für geringe Wellenvektoren (k-Vektor), d.h. in einem Zentrum des Ortsfrequenzraums (k-Raum), erfasst werden. Dies kann der Fall sein, da die MRT-Daten zunächst im k-Raum erfasst werden und erst dann mittels einer Fouriertransformation in den Ortsraum transformiert werden. In anderen Worten kann die Ortsinformation der MRT-Daten typischerweise ein statischer Schnappschuss eines bestimmten Zeitpunktes sein, wenn Datensamples im Zentrum des k-Raums erfasst werden. Wenn z.B. mittels eines herkömmlichen kartesischen Abtastungsschemas des k-Raums MRT-Daten eines sich bewegenden Objekts (zum Beispiel die atmende Untersuchungsperson) über einer vergleichsweise lange Zeitdauer erfasst werden, muss dies nicht notwendigerweise in verschmierten und gemittelten MRT-Daten (wie häufig im Falle von PET-Daten) resultieren, sondern vielmehr in nicht verwertbaren MRT-Daten mit sogenannten Ghostingartefakten etc.
Deshalb kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die mehreren MRT-Daten jeweils bei unterschiedlichen Phasen des Atmungszyklus der Untersuchungsperson zu erfassen. Die verschiedenen MRT-Daten können dann nur geringere oder keine Bewegungsartefakte aufweisen. Erfindungsgemäß kann in anderen Worten vorgesehen sein, zunächst eine Multiphasen-Serie von MRT-Daten (d.h. bei jeweils verschiedenen Phasen des Atmungszyklus der Untersuchungsperson) zu erfassen, diese in Schwächungskarten (µ-maps) unter Verwendung einer geeigneten Segmentierungstechnik zu konvertieren und dann erst diese Schwächungskarten zu mitteln, um eine gemittelte Schwächungskarte zu erhalten. Die Schwächungskarte kann hierbei der ortsaufgelösten Information über den Wert des Schwächungsparameters entsprechen.
Dies kann insbesondere im Gegensatz zu Techniken, welche die MRT-Daten erst mitteln und dann basierend auf den gemittelten MRT-Daten die Schwächungskarte bzw. den gemittelten Wert des Schwächungsparameters bestimmen, Vorteile aufweisen. Eine besonders genaue bewegungsgemittelte Schwächungskorrektur kann nämlich z.B. dann erreicht werden, wenn den bestimmten Werten des Schwächungsparameters hinsichtlich des Atmungszyklus der Untersuchungsperson eine vergleichbare anatomische Situation zugrunde liegt, wie den erfassten PET-Daten. In einem solchen Fall kann Unter- bzw. Überkorrektur der PET-Daten an Randbereichen von Objekten, welche z.B. durch den Atmungszyklus oder den Schluckreflex besonders stark beeinflusst sind, verringert oder vermieden werden. Insbesondere kann ein vorangehendes Bestimmen des Schwächungsparameter z.B. individuell und einzeln für jede der mehreren MRT-Daten und anschließendes Mitteln der bestimmten Werte ein unterschiedliches Ergebnis liefern im Vergleich zu einer umgekehrten Situation, in der zuerst die MRT-Daten gemittelt werden und anschließend der Schwächungsparameter basierend auf gemittelten MRT-Daten bestimmt wird. Das Ergebnis in dem erfindungsgemäßen ersten Fall kann insbesondere Ergebnisse liefern, welche in größerer Übereinstimmung mit der anatomischen Situation, die den PET-Daten zugrunde liegt, sind. Es können also kontinuierliche bewegungsgemittelte Datensätze des Schwächungsparameters und der PET-Daten vorliegen.
Das Erfassen der mehreren MRT-Daten kann jeweils mit einer Dixon-artigen MRT-Messsequenz geschehen, bei der die Phasenlage der Magnetisierung in Fett und Wasser zu einem Echozeitpunkt verwendet wird, um zumindest zwischen Fett- und Wasseranteilen in dem Untersuchungsbereich und der Umgebung zu unterscheiden. Darüber hinaus kann z.B. zwischen Lunge und Luft unterschieden werden. Dixon-artige MRT-Messsequenzen können z.B. mehrere Echos umfassen, d.h. eine sog. multi-echo MRT-Messsequenz betreffen. Solche multi-echo MRT-Messsequenzen können z.B. das Erfassen von 2 oder 3 oder mehr Echos umfassen. Alternative Techniken sind als chemical-shift Bildgebung bekannt, da sie auf einer Verschiebung der Resonanzen der Kernspin in Abhängigkeit von der chemischen Umgebung beruhen. Es ist auch möglich, entsprechende MRT-Messsequenzen, die eine Fett-Wasser-Trennung erlauben, alternativ zu verwenden.
Z.B. kann das Verfahren weiterhin umfassen: Bestimmen weiterer Daten, welche den Zyklus der anatomischen Anordnung der Untersuchungsperson beschreiben, wobei das Erfassen der mehreren MRT-Daten jeweils für unterschiedliche Phasen des Zyklus der anatomischen Anordnung über eine Gating-Technik erreicht wird, die die weiteren Daten berücksichtigt.
Gating-Techniken können eine Triggerung bzw. im Allgemeinen eine zeitliche Abstimmung des Erfassens der MRT-Daten auf die weiteren Daten umfassen, so dass sichergestellt werden kann, dass die mehreren MRT-Daten jeweils bei den wohldefinierten aber voneinander unterschiedlichen Phasen des Zyklus der anatomischen Anordnung erfasst werden. Grundsätzlich sind dem Fachmann Gating-Techniken bekannt, sodass hier keine weiteren Details erläutert werden müssen.
Z.B. können die weiteren Daten eine Amplitude des Zyklus der anatomischen Anordnung beschreiben und die unterschiedlichen Phasen des Zyklus der anatomischen Anordnung, bei denen die mehreren MRT-Daten erfasst werden, können jeweils über innerhalb von Toleranzintervallen gleiche Amplituden des Zyklus der anatomischen Anordnung bestimmt sein.
In anderen Worten kann z.B. eine Zuordnung der unterschiedlichen Phasen des Zyklus der anatomischen Anordnung über die Amplitude des Zyklus der anatomischen Anordnung erfolgen. Daher können auch z.B. bei um 180° verschobenen Phasenlagen des Zyklus der anatomischen Anordnung, die aber eine gleiche Amplitude haben (z.B. aufsteigende und absteigende Flanke, d.h. z.B. während dem Ein- und Ausatmen), die gleichen MRT-Daten der mehreren MRT-Daten erfasst werden. Dies kann der Fall sein, da eine anatomische Anordnung der Untersuchungsperson in beiden Fällen identisch sein kann. Insbesondere können also die mehreren MRT-Daten bei gleichen Amplituden der Atmung der Untersuchungsperson erfasst werden.
Die Gating-Technik kann aus folgender Gruppe ausgewählt sein: prospektive Gating-Technik und retrospektive Gating-Technik.
Das Bestimmen der weiteren Daten kann mittels Techniken durchgeführt werden, die aus folgender Gruppe ausgewählt werden: Messen der weiteren Daten mittels eines Atmungskissen; und Messen der weiteren Daten mittels Navigator-MRT-Daten; und Bestimmen der weiteren Daten aus den MRT-Daten unter Verwendung von self-gating Techniken.
Z.B. können die Navigator-MRT-Daten mit einer geringen Ortsauflösung, d.h. mit geringer Messdauer aber einer hohen Wiederholrate, ein Zwerchfell der Untersuchungsperson abbilden; daraus können die weiteren Daten bestimmt werden. Aus der Position des Zwerchfells kann dann z.B. die Amplitude der Atmung bestimmt werden. Es ist möglich die Navigator-MRT-Daten zwischen den mehreren MRT-Daten zu erfassen, z.B. in einer sog. interleaved Technik.
Verschiedene weitere alternative Techniken zum Bestimmen der weiteren Daten sind dem Fachmann bekannt. Z.B. können optische Systeme zur Abbildung einer Bewegung des Brustkorbs der Untersuchungsperson verwendet werden, um die weiteren Daten zu messen. Das Atmungskissen kann in Kontakt mit dem Brustkorb der Untersuchungsperson platziert werden, und aus der Bewegung des Atmungskissens kann ein Rückschluss auf die Amplitude der Atmung gezogen werden.
Sog. self-Gating Techniken können erlauben, aus den mehreren MRT-Daten selbst Rückschlüsse auf den Zyklus der anatomischen Anordnung zu ziehen. Dies kann möglich sein, wenn die anatomische Situation in dem Untersuchungsbereich Rückschlüsse auf den Zyklus der anatomischen Anordnung erlaubt. Die prospektive Gating-Technik erlaubt es, in Echtzeit während dem Erfassen der mehreren MRT-Daten bereits eine Zuordnung zu den unterschiedlichen Phasen des Zyklus durchzuführen und daher das Erfassen der mehreren MRT-Daten bereits dahingehend zu steuern. Im Gegensatz dazu kann eine retrospektive Gating-Technik eine Zuordnung zu den unterschiedlichen Phasen nach dem Erfassen der mehreren MRT-Daten durchführen; bestimmte Teile der mehreren MRT-Daten können dann z.B. verworfen werden, da ihre Zuordnung zu den verschiedenen unterschiedlichen Phasen des Zyklus der anatomischen Anordnung nicht in das Gating-Schema passt. Die prospektive Gating-Technik kann es also erlauben, bereits während dem Erfassen der MRT-Daten zwischen den unterschiedlichen Phasen des Atmungszyklus der Untersuchungsperson zu diskriminieren. In anderen Worten kann bereits während des Erfassens der mehreren MRT-Daten die jeweilige Phase des Atmungszyklus bestimmt werden und dann innerhalb sogenannter Gating-Windows das Erfassen der mehreren MRT-Daten selektiv durchgeführt werden. Im Gegensatz dazu kann in der retrospektiven Gating-Technik ein nachträgliches Verwerfen solcher Anteile der MRT-Daten erfolgen, welche zu falschen Phasen des Atmungszyklus der Untersuchungsperson erfasst wurden.
In jedem Fall kann es erstrebenswert sein, die mehreren MRT-Daten mit Abtastungsschemas des k-Raums zu erfassen, welche eine Kombination mit den verschiedensten Gating-Techniken erlauben. Z.B. kann es möglich sein, die mehreren MRT-Daten mittels eines kartesischen Abtastungsschemas des k-Raums zu erfassen. Dann kann es möglich sein, jede der mehreren MRT-Daten blockweise bzw. in Segmenten zu erfassen, also z.B. die verschiedenen Quadranten des k-Raums sequentiell in unterschiedlichen Zyklen des Atmungszyklus der Untersuchungsperson zu erfassen, d.h. z.B. jeweils im Abstand voller Perioden des Zyklus der anatomischen Anordnung. Dann kann die Zeit, die zum Erfassen eines Segments der jeweiligen MRT-Daten benötigt wird vergleichsweise geringer sein als die Zeit zum Erfassen des kompletten k-Raums, so dass es möglich sein kann, z.B. auch bei schneller Atmung sicher zu stellen, dass die verschiedenen der mehreren MRT-Daten bei jeweils unterschiedlichen und wohldefinierten Phasen des Atmungszyklus der Untersuchungsperson erfasst werden. Entsprechende Techniken sind dem Fachmann bekannt, so dass hier keine weiteren Details erläutert werden müssen.
Obenstehend wurde vornehmlich Bezug genommen auf Techniken, welche es erlauben, die mehreren MRT-Daten jeweils bei unterschiedlichen Phasen des Zyklus der anatomischen Anordnung zu erfassen. Nachfolgend wird vornehmlich das Mitteln der bestimmten Werte des Schwächungsparameters diskutiert.
Z.B. kann das Mitteln Mittelungsgewichte für die verschiedenen bestimmten Werte des Schwächungsparameters berücksichtigen, wobei die Mittelungsgewichte basierend auf dem Zyklus der anatomischen Anordnung bestimmt sind.
Die Mittelungsgewichte können z.B. Eigenschaften des Zyklus der anatomischen Anordnung berücksichtigen. Z.B. kann die Mittelung derart eine zeitliche Häufigkeit des Auftretens der jeweiligen unterschiedlichen Phasen des Zyklus der anatomischen Anordnung berücksichtigen. Es ist z.B. insbesondere möglich, tiefe und flache Atemphasen, also große und kleine Amplituden des Atmungszyklus, über die Mittelungsgewichte zu berücksichtigen.
Es ist zum Beispiel möglich, dass das Mittelungsgewicht, das dem Schwächungsparameter von bestimmten MRT-Daten der mehreren MRT-Daten entspricht, einem Bruchteil der Zeitdauer für das Erfassen der bestimmten MRT-Daten an der Zeitdauer für das Erfassen der gesamten mehreren MRT-Daten entspricht. In anderen Worten können die Schwächungsparameter bei der Mittelwertbildung gemäß der Atmungskurve gewichtet sein. Häufiger (seltener) auftretende Amplituden des Zyklus der anatomischen Anordnung können stärker (geringer) gewichtet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine MRT-Anlage zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur von PET-Daten eines Untersuchungsbereichs einer Untersuchungsperson, basierend auf MRT-Daten, wobei die MRT-Anlage eine MRT-Bildgebungseinheit und eine Rechnereinheit umfasst. Die MRT-Bildgebungseinheit ist eingerichtet, um mehrere MRT-Daten jeweils für den Untersuchungsbereich und eine Umgebung des Untersuchungsbereichs und jeweils bei unterschiedlichen Phasen eines Zyklus der anatomischen Anordnung der Untersuchungsperson zu erfassen. Die Rechnereinheit ist eingerichtet, um die folgenden Schritte durchzuführen: jeweils für jede der mehreren MRT-Daten: Bestimmen eines Wertes eines Schwächungsparameters aus den jeweiligen MRT-Daten mittels Segmentierung, wobei das Bestimmen ortsaufgelöst für den Untersuchungsbereich und die Umgebung geschieht; Mitteln der bestimmten Werte des Schwächungsparameters zum Erhalten eines gemittelten Wertes des Schwächungsparameters, wobei das Mitteln ortsaufgelöst für den Untersuchungsbereich und die Umgebung geschieht; und Durchführen der Schwächungskorrektur der PET-Daten basierend auf dem gemittelten Wert des Schwächungsparameters.
Für eine solche MRT-Anlage können Effekte erzielt werden, welche vergleichbar sind mit den Effekten, die für ein Verfahren zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erzielt werden können.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente, wobei
1 eine schematische Ansicht einer kombinierten MRT-PET-Anlage ist;
2 einen Untersuchungsbereich einer Untersuchungsperson illustriert;
3 ein kartesisches Abtastungsschema des Ortsfrequenzraums illustriert;
4 eine Gating-Technik in Bezug auf einen Atmungszyklus der Untersuchungsperson illustriert;
5 eine Segmentierung von MRT-Daten illustriert;
6 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur ist;
7 das Erfassen von MRT-Daten in Bezug auf verschiedene Phasen des Atmungszyklus der Untersuchungsperson schematisch illustriert;
8 eine Mittelwertbildung der MRT-Daten mit vorbekannten Techniken illustriert;
9 eine Schwächungskorrektur mit vorbekannten Techniken illustriert;
10 eine Mittelwertbildung von MRT-Daten mit erfindungsgemäßen Techniken illustriert; und
11 eine Schwächungskorrektur mit erfindungsgemäßen Techniken illustriert.
Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung diskutiert, welche eine besonders genaue und gleichzeitig besonders einfache Schwächungskorrektur von PET-Daten basierend auf MRT-Daten erlauben. Aus mehreren MRT-Daten, die bei unterschiedlichen Phasen eines Atmungszyklus einer Untersuchungsperson erfasst werden, können jeweils Schwächungsparameter mittels Segmentierung bestimmt werden und diese können anschließend gemittelt werden. Dies kann eine Schwächungskorrektur mit erhöhter Genauigkeit erlauben. Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren soll nicht limitierend ausgelegt werden. Die Figuren sind rein illustrativ.
1 ist eine schematische Illustration einer kombinierten PET-MRT-Anlage 1. Eine Untersuchungsperson kann auf einem Tisch 5 platziert werden und innerhalb eines Magneten 3 positioniert werden. Der Magnet 3 kann ein statisches (DC) Magnetfeld bis zu einer Höhe von einigen Tesla anlegen, um Kernspins in der Untersuchungsperson auszurichten. Der Magnet 3 kann supraleitende Spulen in flüssigem Helium umfassen.
Eine PET-Bildgebungseinheit 8 und ein PET-Detektor 4 sind bereitgestellt; sie sind eingerichtet, um PET-Daten zu erfassen. Der PET-Detektor 4 misst koinzidente Ereignisse von PET-Photonen und die PET-Bildgebungseinheit 8 stellt die PET-Daten basierend auf diesen Messungen bereit. Details des Betriebs der PET-Komponenten 4, 8 sind dem Fachmann bekannt, so dass keine Notwendigkeit besteht, weitere Details in diesem Zusammenhang zu diskutieren.
Eine MRT-Bildgebungseinheit 7 und ein MRT-Detektor 2 sind eingerichtet, um MRT-Messsequenzen durchzuführen und MRT-Daten bereit zu stellen. Der MRT-Detektor 2 umfasst Hochfrequenz(HF)-Spulen zum Anregen und zur Detektion einer Magnetisierungsdynamik der Kernspins. Gradientenspulen 13 zum Ortskodieren der MRT-Daten mittels Gradientenfelder sind auch bereitgestellt. Der Betrieb der MRT-Komponenten 2, 7, 13 als eine MRT-Anlage ist dem Fachmann bekannt, so dass keine Notwendigkeit besteht, weitere Details in diesem Kontext zu diskutieren.
Insbesondere ist die MRT-Bildgebungseinheit 7 derart konfiguriert, dass sie solche MRT-Daten bereitstellt, die indikativ für einen linearen Schwächungsparameter der PET-Photonen sind. Dies kann durch entsprechende MRT-Messsequenzen geschehen, z.B. mittels einer Dixon-artigen Messsequenz oder verwandter Techniken. Dann können die MRT-Daten von einer Rechnereinheit 10 verwendet werden, um eine Schwächungskorrektur der PET-Daten durchzuführen.
Um die Schwächungskorrektur mit einer hohen Genauigkeit, d.h. mit geringen Fehlern, durchzuführen, ist die Rechnereinheit 10 darüber hinaus konfiguriert, um weitere Daten, die indikativ für den Atmungszyklus der Untersuchungsperson sind, bereitzustellen. In anderen Worten können die weiteren Daten den Atmungszyklus der Untersuchungsperson beschreiben, z.B. indem sie die Amplitude des Atmungszyklus der Untersuchungsperson beschreiben. Es ist optional möglich, dass eine Atmungseinheit 6 vorgesehen ist, welche zum Messen der weiteren Daten, die den Atmungszyklus der Untersuchungsperson beschreiben, konfiguriert ist.
Darüber hinaus umfasst die PET-MRT-Anlage 1 eine Benutzerschnittstelle 12, welche Eingabe von und Ausgabe an einen Benutzer erlaubt. Z.B. kann mittels der Benutzerschnittstelle 12 eine Steuerung der verschiedenen Betriebsparameter der PET-MRT-Anlage 1 vorgenommen werden. Die Benutzerschnittstelle 12 kann in verschiedenen Ausführungsformen eine Tastatur, einen Bildschirm, eine Maus und andere Eingabegeräte umfassen.
Weiterhin umfasst die PET-MRT-Anlage 1 eine Gating-Einheit 9, welche eingerichtet ist, um ein Erfassen der MRT-Daten mittels des MRT-Detektors 2 und der MRT-Bildgebungseinheit 7 unter Berücksichtigung einer Gating-Technik zu erlauben. Insbesondere ist die Gating-Einheit 9 mit der Rechnereinheit 10 gekoppelt, so dass basierend auf den weiteren Daten, die indikativ für den Atmungszyklus der Untersuchungsperson sind, die Gating-Einheit 9 das Erfassen mehrerer MRT-Daten jeweils bei unterschiedlichen Phasen des Atmungszyklus der Untersuchungsperson steuern kann. Insbesondere im Rahmen von prospektiven Gating-Techniken können die mehreren MRT-Daten jeweils basierend auf den weiteren Daten getriggert zu solchen Zeiten erfasst werden, dass sie unterschiedlichen Phasen des Atmungszyklus entsprechen.
Die Gating-Einheit 9 kann z.B. eingerichtet sein, eine prospektive Gating-Technik oder eine retrospektive Gating-Technik durchzuführen. Bei einer prospektiven Gating-Technik erfolgt das Erfassen der mehreren MRT-Daten durch die MRT-Bildgebungseinheit 7 bereits zeitlich abgestimmt auf den Atmungszyklus; bei der retrospektiven Gating-Technik erfolgt ein nachträgliches Verwerfen von bestimmten Anteilen der erfassten MRT-Daten, welche außerhalb der entsprechenden Gating-Fenster, d.h. bei falschen Phasen des Atmungszyklus der Untersuchungsperson, erfasst wurden. Entsprechende Techniken sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, so dass keine Notwendigkeit besteht, in diesem Zusammenhang weitere Details zu der Gating-Einheit 9 zu diskutieren.
Die Atmungseinheit 6 kann optional vorgesehen sein. Z.B. kann die Atmungs-Einheit 6 ein Atmungskissen sein, welches in Kontakt mit dem Brustkorb der Untersuchungsperson platziert ist und eine Bewegung beim Ein- und Ausatmen misst. Basierend auf dieser Messung kann z.B. die Amplitude des Atmungszyklus zeitaufgelöst bestimmt werden. Alternativ kann die Atmungs-Einheit 6 Teil der MRT-Bildgebungseinheit 7 sein und die weiteren Daten können mittels spezieller Navigator-MRT-Daten bestimmt werden. Die Navigator-MRT-Daten können z.B. das Zwerchfell der Untersuchungsperson abbilden und daher indikativ für die Amplitude des Atmungszyklus der Untersuchungsperson sein. Dem Fachmann sind weitere Techniken zum Bestimmen der weiteren Daten bekannt, so wie z.B. eine optische Abbildung der Atmung der Untersuchungsperson oder eine self-gated Technik, bei der z.B. aus den MRT-Daten selbst ein Rückschluss auf den Atmungszyklus der Untersuchungsperson gezogen wird.
Bezug nehmend auf 2: In 2 ist die Untersuchungsperson 100 dargestellt, sowie ein Organ 105 und die Lunge 102 der Untersuchungsperson 100. Z.B. kann es angestrebt werden, mittels PET Bilder von dem Organ 105 zu erzeugen. Daher befindet sich das Organ 105 in dem Untersuchungsbereich 101. Weiterhin dargestellt (in 2 mit einer gestrichelten Linie indiziert) ist eine Umgebung 101a des Untersuchungsbereichs 101. Darüber hinaus ist ein Gesichtsfeld 101b der kombinierten PET-MRT-Anlage 1 (in 2 mit einer gepunktetgestrichelten Linie dargestellt) dargestellt. Durch das Erfassen der MRT-Daten sowohl in dem Untersuchungsbereich 101, als auch in der Umgebung 101a, kann eine Schwächungskorrektur für den gesamten Laufweg von PET-Photonen innerhalb der Untersuchungsperson 100 sichergestellt werden.
In 3 ist der Ortsfrequenzraum 50 (k-Raum) mit Abtastungspunkten 52 (k-Raum Samples), die in einem kartesischen Schema angeordnet sind, dargestellt. Ein Zentrum 51 des k-Raums 50 ist dargestellt. Eine örtliche Zuordnung von MRT-Daten 50 ist im Wesentlichen durch diejenigen Abtastungspunkte 52 bestimmt ist, welche nahe des k-Raum-Zentrums 51 angeordnet sind (niederfrequent). Im Gegensatz zu den PET-Daten, welche bereits direkt im Ortsraum erfasst werden, sind daher spezielle Bewegungsartefakte, z.B. Ghosting-Artefakte, charakteristisch für diese Erfassung der MRT-Daten im k-Raum 50.
Die MRT-Bildgebungseinheit 7 ist eingerichtet, den k-Raum 50 in Segmenten 53 abzutasten, welche jeweils einen Bruchteil aller Abtastungspunkte 52 umfassen. Dadurch kann die Zeit pro erfasstem Segment geringer sein, als die Zeit zum Erfassen aller Abtastungspunkte 52 des gesamten k-Raums 50. Dies kann es in Kombination mit der Gating-Einheit 9 erlauben, innerhalb kurzer Gating-Fenster ein gesamtes Segment 53 gesteuert und vorhersehbar zu erfassen. Aus mehreren sequentiell erfasster Segmente 53 können dann die MRT-Daten jeweils komplettiert werden. Insbesondere kann derart sichergestellt werden, dass die mehreren MRT-Daten jeweils bei unterschiedlichen Phasen des Atmungszyklus erfasst werden. Es wird angemerkt, dass die Segmente 53 in 3 rein exemplarisch sind und nicht als limitierend ausgelegt werden sollten. Andere Formen und Größen von Segmenten 53 sind erfindungsgemäß möglich.
Dies ist in 4 dargestellt. In 4 ist der Atmungszyklus 20 der Untersuchungsperson 100 dargestellt; insbesondere ist in 4 die Amplitude 22 des Atmungszyklus 20 über der Zeit aufgetragen. Mittels der durch die Gating-Einheit 9 angewendeten Gating-Technik werden die verschiedenen Segmente 53 des k-Raums 50 jeweils getrennt für mehrere MRT-Daten 31a–31c erfasst. Aus 4 ist ersichtlich, dass die verschiedenen MRT-Daten 31a–31c jeweils unterschiedlichen Phasen des Atmungszyklus 20 entsprechen. Z.B. werden die MRT-Daten 31c (31b) bei kleinen (großen) Amplituden 22 des Atmungszyklus 20 erfasst, während die MRT-Daten 31a bei mittleren Amplituden 22 des Atmungszyklus 20 erfasst werden. Insbesondere weisen die Phasen des Atmungszyklus 20, bei denen die MRT-Daten 31a–31c jeweils erfasst werden, innerhalb von Toleranzintervallen 22a–22c gleiche Amplituden 22 auf (in 4 durch die gestrichelte Linie indiziert).
Die MRT-Daten 31a–31c können dann von der Rechnereinheit 10 segmentiert werden. In anderen Worten kann jedem Bildpunkt ein aus einer bestimmten Menge ausgewählter Wert des Schwächungsparameters zugewiesen werden. Dies ist in 5 illustriert; in 5 ist illustrativ für verschiedene (dem Fachmann bekannte) Schwächungsparameter 60 Fett, Luft, Lunge und Gewebe für den Untersuchungsbereich 101 und die Umgebung 101a vermerkt. Dem kann z.B. eine 3 oder 4-punkt Multi-echo Dixon-artigen MRT-Messsequenz zugrunde liegen, wie sie dem Fachmann bekannt ist. Solche segmentierte MRT-Daten 31a’ können zur Schwächungskorrektur verwendet werden. Die Darstellung der 5 entspricht einer Schwächungsparameterkarte.
Die Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Schwächungskorrektur sind in 6 dargestellt.
Das Verfahren beginnt in Schritt S1. In Schritt S2 werden die mehreren MRT-Daten 31a–31c jeweils bei unterschiedlichen Phasen des Atmungszyklus 20 der Untersuchungsperson 100 erfasst. Z.B. kann das Erfassen bei den unterschiedlichen Phasen des Atmungszyklus 20 mittels einer voranstehend beschriebenen Gating-Technik unter Verwendung der Gating-Einheit 9 geschehen. Diese Gating-Technik kann z.B. in Schritt S3 das Messen und/ oder Bestimmen der weiteren Daten, die den Atmungszyklus 20 der Untersuchungsperson 100 beschreiben, umfassen, etwa mittels der Atmungseinheit 6 und der Rechnereinheit 10. Z.B. können die weiteren Daten eine Amplitude 22 des Atmungszyklus 20 der Untersuchungsperson 100 beschreiben. Bei prospektiven Gating-Techniken kann daher eine direkte Kopplung zwischen den Schritten S2 und S3 vorliegen (in 5 durch den horizontalen Doppelpfeil graphisch indiziert) und das Erfassen der mehreren MRT-Daten 31a–31c jeweils basierend auf den weiteren Daten getriggert sein.
In Schritt S4 erfolgt das Erfassen von PET-Daten der Untersuchungsperson 100. Im Falle der kombinierten MRT-PET-Anlage 1, wie sie vorliegend diskutiert wird, kann das Erfassen der mehreren MRT-Daten in Schritt S2 und das Erfassen der PET-Daten in Schritt S4 zumindest teilweise zeitgleich geschehen. Alternativ ist es auch möglich, das Erfassen der PET-Daten zu einem anderen Zeitpunkt z.B. mit einer separaten PET-Anlage durchzuführen.
Anschließend erfolgt in Schritt S5 jeweils das Segmentieren der mehreren MRT-Daten 31a–31c in Werte des Schwächungsparameters. Dies erfolgt ortsaufgelöst und kann deshalb das Bereitstellen einer Schwächungsparameter-Karte jeweils für jede der mehreren MRT-Daten 31a–31c umfassen.
In Schritt S6 erfolgt anschließend das Mitteln der mehreren Werte Schwächungsparameter. Das Mitteln der mehreren Werte des Schwächungsparamters 60 kann Mittelungsgewichte berücksichtigen. Die Mittelungsgewichte können anhand des Atmungszyklus 20 bestimmt werden. Z.B. ist es möglich, dass die Mittelungsgewichte proportional zu den in 4 mit horizontalen Pfeilen indizierten Zeitspannen sind, die zum Erfassen der jeweiligen MRT-Daten 31a, 31b, 31c zur Verfügung stehen. Häufiger (seltener) auftretende Amplituden 22 werden so stärker (schwächer) berücksichtigt. In Schritt S7 wird die Absorptionskorrektur der PET-Daten basierend auf den gemittelten Werten des Schwächungsparameters, wie sie in Schritt S6 bestimmt wurde, durchgeführt.
Aus 6 und obenstehender Beschreibung ist ersichtlich, dass zunächst ein Bestimmen des Wertes des Schwächungsparameters mittels Segmentierung in Schritt S6 stattfindet und anschließend das Mitteln der Schwächungsparameter. Dies kann eine besonders genaue Schwächungskorrektur in Schritt S7 erlauben. Nachfolgend wird in Bezug auf die 7–11 erläutert, wieso eine solche Technik die besonders genaue Schwächungskorrektur ermöglicht.
In 7 obenstehend ist eine Periode eines Atmungszyklus 20 dargestellt. 7 zeigt insbesondere die Amplitude 22 des Atmungszyklus 20. In 7 mittig ist jeweils der Zustand der Lunge 102 der Untersuchungsperson 100 zu den verschiedenen Phasen des Atmungszyklus 20 schematisch dargestellt.
Für fünf verschiedene Phasen des Atmungszyklus 20 werden jeweils die Lunge 102 abbildende PET-Ereignisse gemessen, d.h. die PET-Daten 30 setzen sich zusammen aus einer Mittelung dieser fünf PET-Ereignisse. Dies ist in 7 durch den vertikalen Pfeil schematisch illustriert. Die PET-Daten 30 enthalten insbesondere einen graduellen Kontrastverlauf. Der größte Kontrast wird in denjenigen Bereichen der Untersuchungsperson 100 erhalten, in denen auch beim Ausatmen die Lunge 102 angeordnet ist (in 7 jeweils oben). Der geringste Kontrast wird dort erhalten, wohin sich die Lunge 102 nur bei vollem Einatmen erstreckt, d.h. die das größte Volumen der Lunge 102 markieren (in 7 jeweils unten). Dieser Kontrastverlauf in den PET-Daten 30 ist in 7 untenstehend schematisch durch die nach unten hin abnehmenden Dreiecke in der Lunge 102 dargestellt.
In 8 links sind mehrere MRT-Daten 31a, 31b, 31c schematisch dargestellt, welche jeweils zu unterschiedlichen Phasen des Atmungszyklus 20 erfasst werden. Daher weisen die MRT-Daten 31a, 31b, 31c eine unterschiedliche Ausdehnung der Lunge 102 (in 8 schematisch durch den Kasten illustriert) auf. In der 8 erfolgt dann das Mitteln der MRT-Daten 31a–31c (erster horizontaler Pfeil) und anschließend das Bestimmen des Wertes des Schwächungsparameters 60 für die gemittelten MRT-Daten (zweiter horizontaler Pfeil). Eine solche Technik, welche zuerst das Mitteln und anschließend das Segmentieren umfasst, ist nicht Teil der Erfindung. Das Segmentieren kann z.B. einen Schwellenwertvergleich beinhalten, welcher dem kontinuierlichen Verlauf der gemittelten MRT-Daten (in 8 in der Mitte dargestellt) zwei diskrete Werte des Schwächungsparameters 60 zuweist.
Eine obenstehende Technik (welche nicht Gegenstand der Erfindung ist) ergibt die Situation der Schwächungskorrektur in 9: Die PET-Daten 30 werden mittels der Werte des Schwächungsparameters 60, die anhand der Technik der 8 bestimmt wurden, Schwächungskorrigiert (in 9 mittels des horizontalen Pfeils dargestellt). Es ergeben sich Schwächungskorrigierte PET-Daten 30a. Wie aus der 9 ersichtlich, ergibt sich insbesondere in Randbereichen der Lunge 102 der Untersuchungsperson 100 eine Über- oder Unterkorrektur der PET-Daten 30. Insbesondere ist dies der Fall, da die Lunge 102 in den PET-Daten 30 und den Werten des Absorptionsparameters 60 nicht identisch abgebildet ist. Dies ist eine Folge der in Bezug auf die 8 voranstehend beschriebenen Technik, bei der zuerst eine Mittelwertbildung und anschließend eine Segmentierung erfolgt.
Nachfolgend wird in Bezug auf die 10 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur illustriert. Ausgangspunkt sind wiederum die mehreren MRT-Daten 31a–31c, welche die Lunge 102 der Untersuchungsperson 100 abbilden. In der Ausführungsform der Erfindung, wie sie in 9 dargestellt ist, erfolgt zunächst ein Bestimmen der Werte des Schwächungsparameters 60, bzw. ein Bestimmen der Schwächungsparameterkarte (in 10 durch den ersten horizontalen Pfeil dargestellt). Dies entspricht der Segmentierung der MRT-Daten 31a, 31b, 31c. Anschließend erfolgt ein Mitteln der mehreren Werte des Schwächungsparameters 60. Da das Mitteln keine diskrete Operation ist, kann sich ein gradueller Verlauf der bestimmten Werte des Schwächungsparameters 60 ergeben.
Dieser Sachverhalt ist in 11 durch die abnehmenden Dreiecke in der Lunge 102 graphisch indiziert. In der 11 ist die Lunge 102 in den PET-Daten 30 und in den Werten des Absorptionsparameters 60 vergleichbar dargestellt – dies ist eine Folge der vorangehenden Segmentierung und nachfolgenden Mittelung (siehe 10); es können daher vergleichsweise genaue Schwächungskorrigierte PET-Daten 30a erhalten werden.
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.
Z.B. wurde voranstehend vornehmlich Bezug auf eine kombinierte MRT-PET-Anlage genommen. Es sollte jedoch verstanden werden, dass entsprechende Techniken auch für eine MRT-Anlage ohne PET-Funktionalität angewendet werden können. Es kann dann z.B. möglich sein, die PET-Daten in einem separaten Verfahrensschritt in einer separaten PET-Anlage zu erfassen. Dies kann das Umpositionieren der Untersuchungsperson beinhalten.
Darüber hinaus wurde in den Figuren vornehmlich Bezug auf einen Atmungszyklus der Untersuchungsperson genommen. Es sollte jedoch verstanden werden, dass entsprechende erfindungsgemäße Techniken im Allgemeinen auf jeden Zyklus einer anatomischen Anordnung, z.B. auch Schlucken usf. angewendet werden können.
Es wurde darüber hinaus vornehmlich Bezug genommen auf Segmentierungsverfahren, welche eine Zuordnung von Werten des Schwächungsparameters für PET-Daten zu MRT-Daten erlauben. Im Allgemeinen können aber erfindungsgemäße Techniken auf alle Techniken zur Bildsegmentierung angewendet werden. Dies betrifft z.B. insbesondere die Bildsegmentierung im Rahmen von Objekterkennung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

A. V. Bronnikov „Reconstruction of Attenuation Map Using Discrete Consistency Conditions“ in IEEE Trans. Med. Imag. 19 (2000) 451–462 [0005]
J. Nuyts et al., „Completion of a Truncated Attenuation Image from the Attenuated PET Emission Data“ in Nuclear Sci. Symp. Conf. Rec. (2010) 2123–2127 [0005]
A.V. Bronnikov [0009]
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J. Nuyts et al. [0016]
A. V. Bronnikov [0016]

Claims

Verfahren zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur von Positronen-Emissions-Tomographie(PET)-Daten (30) eines Untersuchungsbereichs (101) einer Untersuchungsperson, basierend auf Magnetresonanz-Tomographie(MRT)-Daten (31a, 31b, 31c), das Verfahren umfassend: – Erfassen mehrerer MRT-Daten (31a, 31b, 31c) jeweils für den Untersuchungsbereich (101) und eine Umgebung (101a) des Untersuchungsbereichs (101) und jeweils bei unterschiedlichen Phasen eines Zyklus (20) einer anatomischen Anordnung der Untersuchungsperson, – jeweils für jede der mehreren MRT-Daten (31a, 31b, 31c): Bestimmen eines Wertes eines Schwächungsparameters (60) aus den jeweiligen MRT-Daten (31a, 31b, 31c) mittels Segmentierung, wobei das Bestimmen ortsaufgelöst für den Untersuchungsbereich (101) und die Umgebung (101a) geschieht, – Mitteln der bestimmten Werte des Schwächungsparameters (60) zum Erhalten eines gemittelten Wertes des Schwächungsparameters (60a), wobei das Mitteln ortsaufgelöst für den Untersuchungsbereich (101) und die Umgebung (101a) geschieht, – Durchführen der Schwächungskorrektur der PET-Daten (30) basierend auf dem gemittelten Wert des Schwächungsparameters (60).
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: – Bestimmen weiterer Daten, welche den Zyklus (20) der anatomischen Anordnung der Untersuchungsperson beschreiben, wobei das Erfassen der mehreren MRT-Daten (31a, 31b, 31c) jeweils für die unterschiedlichen Phasen des Zyklus (20) der anatomischen Anordnung über eine Gating-Technik erreicht wird, die die weiteren Daten berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die weiteren Daten eine Amplitude des Zyklus (20) der anatomischen Anordnung beschreiben und wobei die unterschiedlichen Phasen des Zyklus (20) der anatomischen Anordnung, bei denen die mehreren MRT-Daten (31a, 31b, 31c) erfasst werden, jeweils über innerhalb von Toleranzintervallen (22a, 22b, 22c) gleiche Amplituden (22) des Zyklus (20) der anatomischen Anordnung bestimmt sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Gating-Technik aus folgender Gruppe ausgewählt wird: – prospektive Gating-Technik, – retrospektive Gating-Technik; und wobei das Bestimmen der weiteren Daten mittels Techniken durchgeführt wird, die aus folgender Gruppe ausgewählt werden: – Messen der weiteren Daten mittels eines Atmungskissen, – Messen der weiteren Daten mittels Navigator-MRT-Daten, – Bestimmen der weiteren Daten aus den MRT-Daten (31a, 31b, 31c) unter Verwendung von self-gating Techniken.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Mitteln Mittelungsgewichte für die verschiedenen bestimmten Werte des Schwächungsparameters (60) vorsieht, wobei die Mittelungsgewichte basierend auf dem Zyklus (20) der anatomischen Anordnung bestimmt sind.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Mittelungsgewicht, das dem Schwächungsparameter (60) von bestimmten MRT-Daten der mehreren MRT-Daten (31a, 31b, 31c) entspricht, einem Bruchteil der Zeitdauer für das Erfassen der bestimmten MRT-Daten (31a, 31b, 31c) an der Zeitdauer für das Erfassen der gesamten mehreren MRT-Daten (31a, 31b, 31c) entspricht.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der mehreren MRT-Daten (31a, 31b, 31c) jeweils mit einer kartesischen Abtastung des Ortsfrequenzraums (50) geschieht.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der mehreren MRT-Daten (31a, 31b, 31c) jeweils mit einer Dixon-artigen MRT-Messsequenz geschieht, bei der die Phasenlage der Magnetisierung in Fett und Wasser zu einem Echozeitpunkt verwendet wird, um zumindest zwischen Fett- und Wasseranteilen im Untersuchungsbereich (101) und der Umgebung (101a) zu unterscheiden.
MRT-Anlage (1) zur bewegungsgemittelten Schwächungskorrektur von Positronen-Emissions-Tomographie(PET)-Daten (30) eines Untersuchungsbereichs (101) einer Untersuchungsperson, basierend auf Magnetresonanz-Tomographie(MRT)-Daten, wobei die MRT-Anlage (1) umfasst: – eine MRT-Bildgebungseinheit (7), welche eingerichtet ist, um mehrere MRT-Daten (31a, 31b, 31c) jeweils für den Untersuchungsbereich (101) und eine Umgebung (101a) des Untersuchungsbereichs (101), jeweils bei unterschiedlichen Phasen eines Zyklus (20) einer anatomischen Anordnung der Untersuchungsperson, zu erfassen; – eine Rechnereinheit (10), welche eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen: – jeweils für jede der mehreren MRT-Daten (31a, 31b, 31c): Bestimmen eines Wertes eines Schwächungsparameters (60) aus den jeweiligen MRT-Daten (31a, 31b, 31c) mittels Segmentierung, wobei das Bestimmen ortsaufgelöst für den Untersuchungsbereich (101) und die Umgebung (101a) geschieht, – Mitteln der bestimmten Werte des Schwächungsparameters (60) zum Erhalten eines gemittelten Wertes des Schwächungsparameters (60a), wobei das Mitteln ortsaufgelöst für den Untersuchungsbereich (101) und die Umgebung (101a) geschieht, – Durchführen der Schwächungskorrektur der PET-Daten (30) basierend auf dem gemittelten Wert des Schwächungsparameters (60a).
MRT-Anlage (1) nach Anspruch 9, welche eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8 durchzuführen.