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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie.
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In der Untersuchung und Diagnostik neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen ergänzen sich die beiden Bildgebungsverfahren Magnetresonanztomographie, MRT, und Positronen-Emissions-Tomographie, PET, in idealer Art und Weise. In der Positronen-Emissions-Tomographie stehen eine große Zahl von Tracern oder PET-Tracern, also meist radioaktiv markierte körpereigene oder körperfremde Substanzen, die in den Stoffwechsel eines Lebewesens einbringbar sind, zur Verfügung, die sehr spezifisch an Rezeptoren, beispielsweise für Neurotransmitter, binden und sich mit hoher Empfindlichkeit nachweisen lassen. Die Magnetresonanztomographie bietet eine hohe Zeit- und Ortsauflösung und die Möglichkeit der Darstellung der Anatomie eines Lebewesens. Bekannt sind z.B. Rezeptorbindungsstudien mit PET: Dazu wird ein PET-Tracer, der ein ähnliches Bindungsverhalten wie ein Neurotransmitter zeigt, dem Patienten verabreicht. Dieser bindet an einen Rezeptor, wenn nicht bereits der natürliche Ligand gebunden ist. Damit ermöglichen solche Tracer Aussagen über Rezeptordichte und -belegung. Ein Nachteil ist allerdings die langsame Kinetik. Effektiv stellt das PET-Signal das Integral der Anreicherung über der Zeit bzw. der "Inkubationsdauer", in der Regel 20–30 Minuten, dar. Daher wird üblicherweise einem Patienten ein Tracer oder Radiotracer injiziert und anschließend diese Zeitspanne abgewartet, bevor ein erstes Bild gemacht wird. Es ist jedoch bei vielen PET-Tracern die Anreicherung davon abhängig, in welchem Zustand sich der Patient während der Anreicherungsphase befindet. So ergeben sich schon für das klassische Glukose (FOG) PET unterschiedliche Verteilungen in Abhängigkeit davon, ob der Patient die Augen offen oder geschlossen hatte, nachdem der Tracer injiziert wurde. Ähnliches gilt für körperliche Aktivität: aufgrund des verstärkten Stoffwechsels in den aktiven Gehirnbereichen, wie Sehzentrum oder motorische Zentren, entsteht eine verstärkte Anreicherung. Dies wird zum Problem bei der Untersuchung und Diagnostik psychiatrischer und einiger neurologischer Erkrankungen. Bei der Depression zum Beispiel zeigt sich eine Veränderung der Aktivierung von neuronalen Netzwerken, die mit der Introspektion, d.h. der Beschäftigung mit sich selbst, zusammenhängt, z.B. im rostrolateralen präfrontalen Cortex. Ist der Patient aber während der Anreicherung des Tracers in einem spezifischen Zustand, z.B. in tiefer Entspannung, Schlaf oder löst Rechenaufgaben, ergibt sich ein verfälschtes Ergebnis. Der Zustand eines Patienten lässt sich hingegen nur schwer beeinflussen, da sogar der Patient selbst hier nur bedingt willentlichen Einfluss nehmen kann. Die funktionelle Magnetresonanztomographie, fMRT, hat demgegenüber eine bessere zeitliche Auflösung und vermag die Änderung der Aktivierung mit einer Auflösung im Bereich einiger, beispielsweise zehn, Sekunden darzustellen. Allerdings wird bei der funktionellen Magnetresonanztomographie nur die Veränderung der Sauerstoffnutzung im Blut, der sogenannte BOLD-Effekt oder BOLD-Kontrast, BOLD von engl. blood oxygen level dependent, gemessen, die sehr unspezifisch ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, das eine verbesserte Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie ermöglicht. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung zu beschreiben, mit der ein solches Verfahren durchgeführt werden kann.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie mit den Merkmalen des ersten unabhängigen Patentanspruchs und einer Vorrichtung zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Patentanspruchs.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie eines Untersuchungsobjektes, wobei nach Einführen eines PET-Tracers in das Untersuchungsobjekt das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
- S1) Durchführen wenigstens einer funktionellen Magnetresonanztomographie zur Bestimmung wenigstens eines Maßes der Aktivierung von jeweils wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal;
- S2) Durchführen einer Positronen-Emissions-Tomographie;
- S3) Anpassen des Ergebnisses der Positronen-Emissions-Tomographie in Abhängigkeit des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal.
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Dieser Grundgedanke des erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie eines Untersuchungsobjektes geht somit davon aus, dass ein PET-Tracer in das Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein menschlicher oder tierischer Patient, eingeführt ist, z.B. durch Injektion oder durch Inhalation. Unter einem PET-Tracer oder einem Radiopharmakon wird im Allgemeinen eine radioaktiv markierte Substanz kleiner Menge verstanden, die in ein Lebewesen eingebracht wird und in dem lebenden Körper am Stoffwechsel teilnimmt, da sie von dem Organismus nicht von ihrem nichtradioaktiven Pendant unterschieden werden kann. Mit der Zeit reichert sich der PET-Tracer abhängig von der Trägersubstanz und dem Organismus in charakteristischen Bereichen an und kann durch den radioaktiven Zerfall mit Hilfe eines Positronen-Emissions-Tomographie-Gerätes detektiert werden. PET-Tracer sind in der klinischen und wissenschaftlichen Praxis in verschiedensten Ausführungen für verschiedene Einsatzgebiete wohl bekannt.
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In einem ersten Verfahrensschritt wird wenigstens eine funktionelle Magnetresonanztomographie durchgeführt, um wenigstens ein Maß der Aktivierung von jeweils wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal zu bestimmen. Damit ist es möglich, den Zustand des Untersuchungsobjektes nach Verabreichung des Tracers zu bestimmen und insbesondere verschiedene neuronale Netzwerke, die mit unterschiedlichen Neurotransmittern funktionieren, zu unterscheiden.
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In einem zweiten Verfahrensschritt wird eine Positronen-Emissions-Tomographie durchgeführt. Hier können die Eigenschaften der Positronen-Emissions-Tomographie vorteilhaft eingesetzt werden, insbesondere die hohe Nachweisempfindlichkeit der spezifisch an Rezeptoren bindenden Tracern. Das Ergebnis einer Positronen-Emissions-Tomographie sind rekonstruierte Schnittbilder, die die Verteilung des Radiopharmakons im Organismus visualisieren, d.h. biochemische und physiologische Funktionen sichtbar machen.
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Im dritten und letzten Verfahrensschritt dieses Grundgedankens des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ergebnis der Positronen-Emissions-Tomographie in Abhängigkeit des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal angepasst. Die Anpassung des Ergebnisses kann beispielsweise durch eine Reduktion der Ergebniswerte erfolgen, wenn im ersten Verfahrensschritt ein Maß der Aktivierung des vorgegebenen Hirnareals einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. Die Art und das Maß der Anpassung, die Auswahl eines Hirnareals und der Schwellenwert können zum Beispiel vorab durch Messreihen oder Vorfeldstudien ermittelt werden.
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Vorteilhaft wird die Bestimmung des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von Hirnarealen durch funktionelle Magnetresonanztomographie wiederholt durchgeführt, wobei die Wiederholrate vorgebbar ist. Oder die Verfahrensschritte S1 bis S3 werden wiederholt ausgeführt, wobei die Wiederholrate vorgebbar ist.
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Bei einer Wiederholung der Bestimmung des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von jeweils wenigstens einem Hirnareal erhält man eine Abfolge von Aktivierungswerten über der Zeit. D.h. mögliche Zustandsänderungen des Patienten während der Anreicherung des Tracers werden erkannt und können vorteilhaft bei der Anpassung des Ergebnisses der Positronen-Emissions-Tomographie in Abhängigkeit des wenigstens einen Maßes der Aktivierung des wenigstens einen vorgebbaren Hirnareals berücksichtigt werden. Denkbar ist auch, den ersten Verfahrensschritt so lange wiederholt auszuführen, bis ein bestimmtes Maß der Aktivierung einen vorgebbaren Schwellenwert erreicht hat und erst dann zum zweiten Verfahrensschritt zu verzweigen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die wiederholte Bestimmung des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von Hirnarealen durch funktionelle Magnetresonanztomographie wenigstens über den Zeitraum der Anreicherung des PET-Tracers.
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In dieser Ausführungsform erstreckt sich somit die Messung von Hirnarealaktivierungen, und gegebenenfalls das wiederholte Durchführen von Positronen-Emissions-Tomographien und die Anpassung der Ergebnisse, mindestens über die Anreicherungsphase des PET-Tracers.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die vorgebbaren Hirnareale durch Hirnareale des Default Mode Networks und/oder Hirnareale des Task Positive Networks bestimmt.
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Unter dem Default Mode Network, DMN, Task Negative Network, TNN, „Bewusstseinsnetzwerk“ oder „Ruhezustandsnetzwerk“ versteht man in der Neurowissenschaft im Allgemeinen eine Gruppe von Gehirnarealen, die beim „Nichtstun“ aktiv sind und etwa bei konzentrierter gedanklicher Arbeit deaktiviert sind. Die Ruheaktivität dieser Gehirnareale lässt sich beispielsweise mit funktioneller Magnetresonanztomographie, Elektroenzephalografie und Magnetoenzephalographie nachweisen. Durch die Korrelation der Aktivität dieser Gehirnareale kann diese Gruppe von synchron aktiven Gehirnareale als Netzwerk aufgefasst werden. Zu den beteiligten Gehirnarealen gehören medialer präfrontaler Cortex, Praecuneus, Teile des Gyrus cinguli, aber auch der Lobulus parietalis superior des Scheitellappens und der Hippocampus. Man geht davon aus, dass das Default Mode Network auch dann aktiv ist, wenn ein Mensch z.B. tagträumt. Bei verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen, z.B. bei der Alzheimer-Krankheit, kann sich das Default Mode Network ändern. Während das Task Negative Network beispielsweise bei der Lösung von Aufgaben deaktiviert ist, ist das Task Positive Network, TPN, aktiviert. Es gibt auch die Auffassung, dass TNN und TPP Komponenten eines Netzwerks sind, die negativ korreliert arbeiten. Somit sind Hirnareale des Default Mode Networks und/oder Hirnareale des Task Positive Networks bevorzugte Hirnareale zur Überwachung des Zustands des Untersuchungsobjekts.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die vorgebbaren Hirnareale durch Hirnareale des Default Mode Networks und durch Hirnareale des Task Positive Networks bestimmt und das Anpassen des Ergebnisses der Positronen-Emissions-Tomographie ist in Abhängigkeit des Verhältnisses aus den Maßen der Aktivitätsverteilung des Default Mode Networks und des Task Positive Networks bestimmt.
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In dieser Ausführungsform werden somit jeweils die Zeiten mit überwiegender Default Mode Network Aktivität und Task Positive Network Aktivität bestimmt und ins Verhältnis gesetzt. Die Ergebnisse der Positronen-Emissions-Tomographie werden dann in Abhängigkeit des Verhältnisses angepasst. Überwiegt beispielsweise die Task Positive Network Aktivität, werden die Ergebnisse der Positronen-Emissions-Tomographie verworfen, d.h. zum Beispiel mit Null multipliziert.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird eine Warnung ausgegeben, wenn ein Maß des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von jeweils wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal außerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereiches liegt.
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In dieser Ausführungsform kann beispielsweise ein Toleranzbereich durch einen Nutzer vorgegeben sein, z.B. ein Toleranzbereich für Task Positive Network Aktivität. Nach Bestimmung wenigstens eines Maßes der Aktivierung von einem vorgebbaren Hirnareal, z.B. eines Hirnareals, das die Task Positive Network Aktivität beschreibt, wird überprüft, ob das Maß außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches liegt. Ist dies der Fall, wird eine Warnung ausgegeben, z.B. in Form eines Textes auf einem Computermonitor, um einen Nutzer darauf hinzuweisen, dass das Untersuchungsobjekt nicht in einem Zustand ist, der für ein korrektes Ergebnis einer Positronen-Emissions-Tomographie notwendig ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass in die Anpassung des Ergebnisses der Positronen-Emissions-Tomographie die Zeit eingeht, über der das wenigstens eine Maß der Aktivierung des jeweils wenigstens einen vorgebbaren Hirnareals über einem vorgebbaren Schwellenwert ist.
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Eine nur kurzzeitige Aktivierung eines unerwünschten Hirnareals kann gegebenenfalls vernachlässigt werden, ein für die Bestimmung einer Positronen-Emissions-Tomographie unerwünschter Zustand des Untersuchungsobjekts über einen längeren Zeitraum kann dagegen das Ergebnis unbrauchbar machen.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn nach der Bestimmung des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von Hirnarealen das wenigstens eine Maß mit einem Aktivierungsschwellenwert verglichen wird und falls das wenigstens eine Maß der Aktivierung von Hirnarealen größer als der Aktivierungsschwellenwert ist, eine vorgebbare Aktion ausgeführt wird, insbesondere die Ausgabe eines akustischen und/oder optischen und/oder taktilen Signals.
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Wird durch Überwachung der Aktivierung eines Hirnareals, das z.B. das Default Mode Network beschreibt, festgestellt, dass ein Patient eingeschlafen ist, kann ein Signal aus der Gruppe von akustischen, optischen oder taktilen Signalen, den Patienten in einen wachen Zustand zurückversetzen. Ein akustisches Signal kann das Ertönen eines Wecktons sein, ein optisches Signal kann das Aufleuchten einer Lampe sein, ein taktiles Signal kann zum Beispiel das Anstoßen eines der Patientenbeine mit einem Schaumstoffhammer sein.
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Günstig geht in die Anpassung des Ergebnisses der Positronen-Emissions-Tomographie eine Anreicherung des PET-Tracers in dem Untersuchungsobjekt über der Zeit ein.
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Da die Anreicherung über der Zeit nicht gleichmäßig erfolgt, kann der Beitrag während der einzelnen Phasen entsprechend gewichtet werden. Dazu kann zum Beispiel eine Kinetik angenommen werden, z.B. über eine Eichkurve, die im Vorfeld durch Testmessungen ermittelt wurde.
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Es ist denkbar, dass die Anreicherung des PET-Tracers in dem Untersuchungsobjekt über der Zeit mittels einer vorgebbaren Sättigungsfunktion approximiert wird oder durch eine Messung mit einem PET-MRT-Gerät ermittelt wird.
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Die Anreicherung des PET-Tracers in dem Untersuchungsobjekt kann einer Sättigungskinetik folgen, die beispielsweise durch ein mathematisches Modell, z.B. durch eine Logarithmusfunktion, beschreibbar ist. Alternativ ist es möglich, die Anreicherung mit Hilfe eines kombinierten MR-PET-Gerätes zu messen, indem die Anreicherung über der Zeit im PET ermittelt wird.
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Vorzugsweise geht in die Bestimmung des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von jeweils wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal eine Segmentierung des Gehirns ein, die mittels einer Messung der Anreicherung des PET-Tracers mit dem PET-Teil eines PET-MRT-Gerätes ermittelt wird und auf ein MRT-Bild, das mit dem MRT-Teil des PET-MRT-Gerätes gewonnen wurde, übertragen wird.
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Um die Netzwerke, insbesondere automatisch, zu überwachen, ist eine Segmentierung der entsprechenden Hirnareale erforderlich. Bei der vorteilhaften Verwendung eines kombinierten MR-PET-Gerätes kann die Segmentierung anhand der PET-Anreicherung erfolgen und auf die MR-Bilder übertragen werden. Dies ist vorteilhaft, da diese Hirnareale in der PET eine, je nach Tracer, sehr spezifische Anreicherung zeigen und einfach über vorgebbare Schwellwerte segmentierbar sind.
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Mit besonderem Vorteil geht in die Bestimmung des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von jeweils wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal ein Gehirn-Atlas ein.
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Alternativ können die Hirnareale über eine Registrierung mit einem Atlas bestimmt werden. Segmentierungsalgorithmen sind an sich bekannte Verfahren der medizinischen Bildverarbeitung, zu denen es vielfältige Realisierungsvorschläge in der wissenschaftlichen Literatur gibt.
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Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie eines Untersuchungsobjektes. Die Vorrichtung umfasst ein Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät, ein MRT-Gerät und eine Rechen- und Steuereinheit, wobei das MRT-Gerät dazu ausgeführt ist, nach Einführen eines PET-Tracers in das Untersuchungsobjekt, wenigstens eine funktionelle Magnetresonanztomographie zur Bestimmung wenigstens eines Maßes der Aktivierung von jeweils wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal durchzuführen und das wenigstens eine Maß der Rechen- und Steuereinheit zur Verfügung zu stellen. Das Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät ist dazu ausgeführt eine Positronen-Emissions-Tomographie des Untersuchungsobjektes durchzuführen und das Ergebnis der Rechen- und Steuereinheit zur Verfügung zu stellen. Die Rechen- und Steuereinheit ist dazu ausgelegt, das Ergebnis der Positronen-Emissions-Tomographie des Untersuchungsobjektes in Abhängigkeit des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal anzupassen.
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Die Rechen- und Steuereinheit kann beispielsweise als Computer ausgeführt sein oder die Funktionen können in dem Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät bzw. in dem MRT-Gerät integriert sein. Die Rechen- und Steuereinheit kann mit Datenschnittstellen zu den Positronen-Emissions-Tomographie- und MRT-Geräten ausgestattet sein, so dass Daten, insbesondere Bilddaten, von diesen Geräten an die Rechen- und Steuereinheit geleitet werden können. Weiter ist die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgelegt, das Ergebnis der Positronen-Emissions-Tomographie des Untersuchungsobjektes in Abhängigkeit des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal anzupassen, indem es beispielsweise über ein entsprechendes Computerprogramm verfügt, das diese Funktionen ausführt. Vorzugsweise verfügt die Rechen- und Steuereinheit über ein Eingabemittel, z.B. eine Computertastatur, zur Eingabe von z.B. Schwellenwerten oder zur Steuerung des Verfahrens. Weiter kann die Rechen- und Steuereinheit vorteilhaft über ein Ausgabemittel, z.B. einen Computermonitor, zur Ausgabe eines Ergebnisses einer angepassten Positronen-Emissions-Tomographie verfügen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Vorrichtung zur Ausführung eines der zuvor beschriebenen Verfahren ausgelegt.
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Auch hier kann insbesondere die Rechen- und Steuereinheit durch ein Computerprogramm, das im Speicher der Rechen- und Steuereinheit abgelegt ist und abgearbeitet wird, dazu ausgelegt sein, eines der zuvor beschriebenen Verfahren auszuführen. Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über weitere Mittel, die zur Ausführung eines der zuvor beschriebenen Verfahren ausgelegt sind. Zum Beispiel kann die Vorrichtung über eine Lampe verfügen, um einen Patienten zu wecken, wenn ein unerwünschter Schlafzustand detektiert wird.
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Mit besonderem Vorteil sind das Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät und das MRT-Gerät in einem PET-MRT-Gerät kombiniert und das PET-MRT-Gerät und die Rechen- und Steuereinheit ist dazu ausgelegt, ein zuvor beschriebenes, erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
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Durch die Kombination von Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät und MRT-Gerät in einem Gerät ergeben sich Vorteile, wie zum Beispiel eine definierte Position des Untersuchungsobjekt bei beiden Bildgebungen, so dass gegebenenfalls keine Registrierungen von MRT-Bildern und Positronen-Emissions-Tomographie-Bildern notwendig sind.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung. Es zeigen:
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1 beispielhaft ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie eines Untersuchungsobjektes;
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2 beispielhaft Aktivitätskurven des Default Mode Networks und des Task Positive Networks;
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3 beispielhaft eine PET-Tracer Anreicherungskurve;
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4 symbolisch eine Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie eines Untersuchungsobjektes.
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1 zeigt beispielhaft ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie eines Untersuchungsobjektes. Das Verfahren 1 umfasst die Verfahrensschritte S1 bis S3. Es beginnt mit Verfahrensschritt S1 und endet, „End“, nach Verfahrensschritt S3. Die einzelnen Verfahrensschritte lauten:
- S1) Durchführen wenigstens einer funktionellen Magnetresonanztomographie zur Bestimmung wenigstens eines Maßes der Aktivierung von jeweils wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal;
- S2) Durchführen einer Positronen-Emissions-Tomographie;
- S3) Anpassen des Ergebnisses der Positronen-Emissions-Tomographie in Abhängigkeit des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal.
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Vorzugsweise wird die Bestimmung des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von Hirnarealen durch funktionelle Magnetresonanztomographie, also Verfahrensschritt S1, mit einer, z.B. durch einen Nutzer, vorgegebenen Wiederholrate wiederholt ausgeführt. Oder die Verfahrensschritte S1 bis S3 werden mit einer vorgegebenen Wiederholrate wiederholt ausgeführt. Wenn ein zu testendes Abbruchkriterium, z.B. das Betätigen eines Tasters, erfüllt ist, kann die Wiederholung abgebrochen werden.
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In 2 sind beispielhaft eine Aktivitätskurve 10 des Default Mode Networks und eine Aktivitätskurve 12 des Task Positive Networks zur Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Bei einem Patienten mit Depression soll die Rezeptorbelegung im dopaminergen System im Ruhezustand gemessen werden. Dazu wurde dem Patienten zum Zeitpunkt 14 18F-Dopa als Tracer injiziert und der Patient wurde direkt in ein MRT-Gerät gelegt. Anschließend werden mit Hilfe einer funktionellen Magnetresonanztomographie fMRT-Daten in Ruhe gemessen und daraufhin überprüft, ob das Default Mode Network die typische koheränte Aktivität zeigt oder ob Task Positive Networks aktiv sind. Die Zeiten 22 mit überwiegender Default Mode Network Aktivität, d.h. die Zeiten, nach denen die Aktivitätswerte 16 der Aktivitätskurve 10 des Default Mode Networks einen oberen Aktivitätsschwellenwert 18 übersteigt und die Aktivitätswerte 16 der Aktivitätskurve 12 des Task Positive Networks den oberen Aktivitätsschwellenwert 18 unterschreitet, werden bestimmt. Analog werden die Zeiten 24 mit überwiegender Task Positive Network Aktivität, d.h. die Zeiten, nach denen die Aktivitätswerte 16 der Aktivitätskurve 10 des Default Mode Networks einen unteren Aktivitätsschwellenwert 20 unterschreitet und die Aktivitätswerte 16 der Aktivitätskurve 12 des Task Positive Networks den unteren Aktivitätsschwellenwert 20 übersteigt, werden bestimmt. Überwiegt die Task Positive Network Aktivität, wird beispielsweise ein Hinweis ausgegeben, dass die Daten nicht verwendbar sind. Alternativ werden Ergebnisse einer folgenden Positronen-Emissions-Tomographie zu Null gesetzt. Bei einer "gemischten" Aktivitätsverteilung, d.h. einer Aktivitätsverteilung, bei der Anteile beider Netzwerke vorliegen, können die Ergebnisse der Positronen-Emissions-Tomographie korrigiert werden. Z.B. zeigt die 2 eine Verteilung zwischen Aktivitäten des Default Mode Networks und des Task Positive Networks von etwa 60:40. In diesem Fall könnte das Positronen-Emissions-Tomographie-Bild so korrigiert werden, dass die Signale aus den Default Mode Network Gebieten, z.B. medialer Lobus temporalis, medialer präfrontaler Cortex, posteriores Congulum, entsprechend verstärkt werden und die Signale aus den Task Positive Network Gebieten, z.B. intraparietaler Sulcus, abgeschwächt werden, da hier die Aktivierung ungewollt war.
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3 zeigt beispielhaft eine PET-Tracer Anreicherungskurve 30 über der Zeit t. Da die Anreicherung 32 über der Zeit t nicht gleichmäßig erfolgt, sondern im Allgemeinen eher einer Sättigungskinetik, ähnlich einer Logarithmusfunktion, die sich einem Grenzwert 34 annähert, entspricht, kann der Beitrag der einzelnen Phasen entsprechend gewichtet werden. Dazu kann, beispielsweise über eine Eich- oder Kalibrierungskurve, die in Voruntersuchungen ermittelt wurde, eine Kinetik angenommen werden. Oder es wird die Untersuchung in einem kombinierten MR-PET-Gerät durchgeführt und die Anreicherung wird über der Zeit im PET ermittelt.
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In 4 schließlich ist symbolisch eine Vorrichtung 100 zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie eines Untersuchungsobjektes 102, hier ein menschlicher Patient, dargestellt. Das Untersuchungsobjekt liegt auf einem Lagerungsmittel 106, hier einen Patiententisch, der Untersuchungsbereich sind Hirnareale 104. Die Vorrichtung 100 zur Durchführung einer Positronen-Emissions-Tomographie eines Untersuchungsobjektes 102 umfasst ein Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät und ein MRT-Gerät, die in einem PET-MRT-Gerät 110 als PET-Teilgerät und MRT-Teilgerät kombiniert sind, und eine Rechen- und Steuereinheit 120, hier in Form eines Computers. Das MRT-Teilgerät ist dazu ausgeführt, nach Einführen eines PET-Tracers in das Untersuchungsobjekt 102, wenigstens eine funktionelle Magnetresonanztomographie zur Bestimmung wenigstens eines Maßes der Aktivierung von jeweils wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal 104 durchzuführen und das wenigstens eine Maß der Rechen- und Steuereinheit 120 zur Verfügung zu stellen. Das PET-Teilgerät ist dazu ausgeführt eine Positronen-Emissions-Tomographie des Untersuchungsobjektes 102 durchzuführen und das Ergebnis der Rechen- und Steuereinheit 120 zur Verfügung zu stellen. Die Rechen- und Steuereinheit 120 ist dazu ausgelegt, das Ergebnis der Positronen-Emissions-Tomographie des Untersuchungsobjektes 102 in Abhängigkeit des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal 104 anzupassen. Die Rechen- und Steuereinheit 120 ist mit Datenschnittstellen zu dem PET-Teilgerät und dem MRT-Teilgerät ausgestattet, so dass Daten, insbesondere Bilddaten, von diesen Geräten mittels einer Datenleitung 122 an die Rechen- und Steuereinheit 120 geleitet werden können. Weiter ist die Rechen- und Steuereinheit 120 dazu ausgelegt, das Ergebnis der Positronen-Emissions-Tomographie des Untersuchungsobjektes 102 in Abhängigkeit des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal 104 anzupassen, indem es über ein entsprechendes Computerprogramm verfügt, das diese Funktionen ausführt. Die Rechen- und Steuereinheit 120 verfügt über ein Eingabemittel 124, hier eine Computertastatur, zur Eingabe von z.B. Schwellenwerten, zur Steuerung des Verfahrens und/oder zum Beenden einer Wiederholung des Verfahrens, durch Betätigen einer Taste.
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Die Vorrichtung 100 und insbesondere die Rechen- und Steuereinheit 120 können zur Ausführung eines der zuvor beschriebenen Verfahren ausgelegt sein, beispielsweise durch ein Computerprogramm, das im Speicher der Rechen- und Steuereinheit 120 abgelegt ist und abgearbeitet wird. Die Vorrichtung 100 verfügt weiter über ein optisches Ausgabemittel 130, hier eine Lampe, zur Ausgabe eines optischen Signals und über ein akustisches Ausgabemittel 128, hier ein Lautsprecher, zur Ausgabe eines akustischen Signals, um zum Beispiel einen Patienten zu wecken, wenn ein unerwünschter Schlafzustand detektiert wird.
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Ein Ausgabemittel 126, hier ein Computermonitor, dient der Ausgabe eines Ergebnisses einer Positronen-Emissions-Tomographie, das vorzugsweise in Abhängigkeit des wenigstens einen Maßes der Aktivierung von wenigstens einem vorgebbaren Hirnareal 104 angepasst ist.
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Zusammenfassend werden einige Grundgedanken der Erfindung wiederholt. Bei einer üblichen psychiatrischen oder neurologischen MR-PET Untersuchung fehlt die Möglichkeit, Zustandsänderungen eines Patienten während einer Anreichung eines Tracers zu detektieren und insbesondere verschiedene neuronale Netzwerke, die mit unterschiedlichen Neurotransmittern funktionieren zu unterscheiden. Damit ist es bisher auch nicht möglich, erhaltene Ergebnisse einer MR-PET Untersuchung in Abhängigkeit von detektierten Zustandsänderungen des Patienten zu korrigieren. Die vorliegende Erfindung schlägt unter anderem vor, zwischen der Injektion eines PET-Tracers und einer PET-Messung eine MRT-Messung durchzuführen, welche mittels Verfahren der funktionellen MRT die Aktivierung von vorgebbaren Hirnarealen misst. Dabei werden diese Messergebnisse darauf überprüft, ob während der Anreicherung des Tracers die Aktivierung der neuronalen Netzwerke den Erwartungen entspricht. Falls dies nicht der Fall ist wird entweder eine entsprechende Warnung an den Benutzer ausgegeben oder die Daten werden korrigiert. Ein wesentlicher, daraus resultierender Vorteil sind genauere Ergebnisse der PET-Untersuchung, die beispielsweise eine bessere Diagnose einer psychiatrischen oder neurologischen Erkrankung ermöglichen.
