DE102013203407B4

DE102013203407B4 - Erzeugung von Bilddaten basierend auf MR-Thermometriedaten

Info

Publication number: DE102013203407B4
Application number: DE102013203407.5A
Authority: DE
Inventors: Eva Rothgang; Michael Sühling; Jörg Roland
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: DE102013203407A1; US10551456B2; US20140243654A1; CN104021581B; CN104021581A

Abstract

Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten basierend auf MR-Thermometriedaten, umfassend folgende Schritte:
- Zur Verfügung stellen von Planungsdaten (PDS) eines thermometrisch darzustellenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts,
- Erzeugung von Segmentierungsdaten (SDS) auf Basis der Planungsdaten (PDS),
- Erfassung von MR-Thermometriedaten (TDS),
- Erzeugung von Bilddaten (IM) auf Basis der MR-Thermometriedaten (TDS) unter Nutzung der Segmentierungsdaten (SDS),
wobei die Bilddaten (IM) eine Fusion eines mit Hilfe der MR-Thermometriedaten (TDS) erzeugten MR-Thermometriebildes (IMTDS) mit einer Darstellung (IMPDS) der Planungsdaten und/oder mit einer Darstellung eines 3D-Modells des thermometrisch darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten basierend auf Magnetresonanz-Thermometriedaten, eine Bilddatenerzeugungseinheit zur Erzeugung von Bilddaten auf Basis von Magnetresonanz-Thermometriedaten, ein medizintechnisches Bildgebungssystem mit einer solchen Bilddatenerzeugungseinheit und ein medizintechnisches Bildgebungssystem mit einem Ablationssystem.
„Thermometrie“ bezeichnet die Wissenschaft der Temperaturmessung bzw. allgemein die Verfahren zur Bestimmung von Temperaturen und insbesondere räumlichen und/oder zeitlichen Temperaturverteilungen. In der Medizin wird die Thermometrie auf vielfältige Weise genutzt. Einige dieser medizinischen Anwendungen erfordern die thermometrische Erfassung und die Darstellung von Bereichen des Inneren eines Patienten bzw. Untersuchungsobjekts.
Ein bekanntes Verfahren zur thermometrischen Erfassung von Bereichen des Inneren eines Patienten ist die Erzeugung von Magnetresonanz-Thermometriedaten, die im Folgenden kurz als MR-Thermometriedaten bezeichnet werden. Dabei wird mit Hilfe eines Magnetresonanzsystems die thermisch bedingte Änderung von Magnetresonanz-Messgrößen ermittelt. Als geeignete Magnetresonanz-Messgrößen kommen beispielsweise die longitudinale Relaxationszeit von Wasserstoffprotonen, der molekulare Diffusionskoeffizient von Wasserstoffprotonen oder die Verschiebung der Magnetresonanzfrequenz von Wasserstoffprotonen in Frage. Eine nicht beschränkende Auswahl an verschiedenen Verfahren zur Erzeugung von MR-Thermometriedaten ist beispielsweise im Fachartikel „Magnetic resonance temperature imaging" (Int. J. Hyperthermia, September 2005; 21(6): 515-531) von B. Denis de Senneville beschrieben.
In der US 2011/0178386 A1 wird ein spezielles Verfahren beschrieben, um zur Erzeugung besserer MR-Thermometriebilder gleichzeitig die Vorteile von „multibaseline“ und „referenceless“ Thermometrie-Verfahren zu nutzen. Dieses Verfahren soll zur Überwachung einer Thermoablation verwendet werden. Dazu wird zunächst innerhalb von MR-Bilddaten einer Bildregion durch manuelles Einzeichnen von Grenzen oder durch eine automatische Selektion ein Zielgewebe für die nachfolgende thermische Behandlung bestimmt, in dem dann die Behandlung erfolgen soll. Zur Kontrolle werden über den gesamten Bildbereich MR-Thermometriebilder erzeugt, wobei auf die ursprünglich erzeugten MR-Bilddaten dieser Bildregion als Referenzdaten zur Abschätzung von Phasenhintergrunddaten und temperaturinduzierten Phasenänderungen zurückgegriffen wird.
Bei der Erzeugung von „Echtzeit-Thermometriebilddaten“ bzw. „Live-Thermometriebilddaten“ aus gemessenen Thermometriedaten erfolgt die Messung und Darstellung von MR-Thermometriedaten, aus denen zur weiteren Darstellung Thermometriebilddaten rekonstruiert werden können, bevorzugt mit einer relativ geringen Ortsauflösung. Die geringe Ortsauflösung ermöglicht eine beschleunigte Messung, Berechnung und Erzeugung einer Darstellung der MR-Thermometriedaten und somit eine relativ hohe „zeitliche Auflösung“. Beispielsweise kann eine „Echtzeit-“ bzw. „Live-Rekonstruktion“ von MR-Thermometriedaten mit ausreichender Ortsauflösung erfolgen, wobei die zugrunde liegenden Messungen mit einer Frequenz von mehr als zwei Bildern pro Sekunde, vorzugsweise mit mehr als fünf Bildern pro Sekunde erfolgen, wobei die den jeweiligen Bildern zu Grunde liegenden Magnetresonanzrohdaten zu unterschiedlichen Zeiträumen erfasst werden.
Auch wenn die geringe Ortsauflösung der Live-Thermometriebilddaten für die Thermometrie gut geeignet ist, ist die praktische Nutzung der Live-Bilder im klinischen Alltag jedoch schwierig. Viele Anwendungen erfordern zusätzliche Informationen, die in den Live-Bildern nur schwer identifizierbar oder nicht enthalten sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden sowie die Nutzbarkeit von MR-Thermometriedaten zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten basierend auf Magnetresonanz-Thermometriedaten nach Anspruch 1, eine Bilddatenerzeugungseinheit zur Erzeugung von Bilddaten auf Basis von Magnetresonanz-Thermometriedaten nach Anspruch 9, ein medizintechnisches Bildgebungssystem nach Anspruch 10 und ein medizintechnisches Bildgebungssystem mit einem Ablationssystem nach Anspruch 11 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten weist folgende Schritte auf:
In einem anfänglichen Schritt werden Planungsdaten eines thermometrisch darzustellenden bzw. abzubildenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts zur Verfügung gestellt. Bei den Planungsdaten handelt es sich typischerweise um einen, vorzugsweise hochaufgelösten, Bilddatensatz, der beispielsweise zur Planung und Durchführung einer thermischen Ablation verwendet werden kann. Insbesondere kann es sich um einen 3D-Volumendatensatz oder um einen Schichtstapel von 2D-Schnittbildern (2D-Schichtstapel) handeln. Die Planungsdaten können beispielsweise auf Computertomographiedaten, Ultraschalldaten oder auch bevorzugt auf Magnetresonanztomographiedaten basieren. Besonders bevorzugt liegen die Planungsdaten in Form von Informationen entsprechend dem DICOM-Standard (Digital Imaging and Communications in Medicine) vor, der es ermöglicht, Bilddaten unabhängig von der Art der Erzeugung der Bilddaten zu verwenden und auszutauschen. DICOM standardisiert sowohl das Format zur Speicherung der Daten als auch das Kommunikationsprotokoll zu deren Austausch.
Gemäß einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Segmentierungsdaten erzeugt, wobei die Segmentierungsdaten auf den Planungsdaten beruhen. Dabei können räumliche Grenzen von segmentierten Strukturen identifiziert und Informationen über die Zugehörigkeit eines bestimmten Pixels bzw. Voxels der Planungsdaten zu einer segmentierten Struktur in die Segmentierungsdaten aufgenommen werden. Segmentierte Strukturen beschreiben insbesondere einen oder mehrere räumlich zusammenhängende Bereiche. Typischerweise handelt es sich dabei um Organe, Knochen, Blutgefäße oder andere Strukturen, wie etwa Läsionen bzw. Tumore, bereits ablatierte Strukturen, kontrastmittelangereicherte Strukturen oder Implantate, die in den Segmentierungsdaten beschrieben sind. Bei der Segmentierung von Organen kann bevorzugt zwischen thermisch zu behandelnden Organen, nicht zu verletzenden Organen sowie anderen Organen unterschieden werden. Diese Klassifizierung der Strukturen sowie auch die Bezeichnung der jeweiligen Struktur („Tag“) kann in den Segmentierungsdaten umfasst sein. Dabei können die Segmentierungsdaten eine Anzahl von segmentierten Strukturen betreffen, d. h. eine oder mehrere segmentierte Strukturen können durch die Segmentierungsdaten beschrieben sein.
Liegen die Planungsdaten beispielsweise in Form des DICOM-Standards vor, so können die Planungsdaten beispielsweise auch Zusatzinformationen umfassen. Diese Zusatzinformationen können z. B. Segmentierungsinformationen aus bereits erfolgten Segmentierungsschritten, Oberflächendefinitionen sowie eventuell Informationen über bereits erfolgte Bildregistrierungen enthalten. Die Erzeugung der Segmentierungsdaten kann dann beispielsweise wenigstens Teilweise durch die Übernahme von Zusatzinformationen der Planungsdaten in die Segmentierungsdaten erfolgen.
In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Magnetresonanz-Thermometriedaten (MR-Thermometriedaten) erfasst. Die MR-Thermometriedaten basieren bevorzugt auf den eingangs erwähnten Magnetresonanz-Messgrößen. Bei den MR-Thermometriedaten handelt es sich um Thermometrie-Rohdaten. Diese können beispielsweise Magnetresonanzrohdaten umfassen, aus denen ein Magnetresonanzbild berechenbar ist. Bevorzugt umfassen die MR-Thermometriedaten ein Magnitudenbild und/oder ein Phasenbild eines thermometrisch darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts. Dabei sind auch die Magnituden- und Phasenbilder den Thermometrie-Rohdaten zuzurechnen, da in diesen Bildern typischerweise noch keine für einen Benutzer intuitiv erfassbare Temperaturinformation, beispielsweise in Form von Farb- oder Grauwerten einzelner Pixel bzw. Voxel dargestellt ist. Zur Berechnung einer Darstellung dieser intuitiv erfassbaren Temperaturinformation ist weitere Analyse der MR-Thermometriedaten notwendig, sodass letztendlich aus den MR-Thermometriedaten erzeugte „MR-Thermometriebilddaten“ die gewünschte intuitive Temperaturinformation umfassen.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Thermometriedaten um Daten, die zur Rekonstruktion der eingangs erwähnten Echtzeit- oder Live-Thermometriebilddaten geeignet sind. D. h. die Magnetresonanz-Datenerfassung zur Erzeugung der Thermometriedaten, erfolgt so schnell, dass eine Rekonstruktion von Thermometriebilddaten mit einer Frequenz, d. h. einer Frame-Rate von vorzugsweise mehr als zwei Bildern pro Sek., besonders bevorzugt von fünf Bildern pro Sek. oder mehr möglich ist.
Der eingangs bezüglich der Planungsdaten verwendete Begriff „hochaufgelöst“ ist im Folgenden insbesondere in Relation zu den MR-Thermometriedaten zu interpretieren. Dies bedeutet, dass die Planungsdaten bevorzugt höher aufgelöst sind als die MR-Thermometriedaten. Ferner ist auch denkbar, dass die Planungsdaten einen höheren Kontrast oder eine andere Art des Kontrasts als die MR-Thermometriedaten aufweisen. Ein höherer Kontrast bedeutet, dass der zur Darstellung verwendete Wertebereich von Farb- oder Grauwerten größer ist oder feiner abgestuft ist. Eine andere Art des Kontrasts bedeutet, dass zur Erzeugung der MR-Thermometriedaten eine grundsätzlich andere Art der Anregungssequenz als zur Erzeugung der Planungsdaten verwendet wird. Die Planungsdaten können beispielsweise mit Hilfe einer GRE-Sequenz (Gradienten-Echo-Sequenz) erzeugt werden, und die Thermometriedaten können z.B. auf einer TSE-Sequenz (Turbo-Spin-Echo-Sequenz) beruhen. Als weitere Arten der Anregungssequenz kommen darüber hinaus EPI-Sequenzen (EPI = Echo Planar Imaging) oder andere Sequenzen in Frage.
Ein weiterer Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die Erzeugung von Bilddaten auf Basis der MR-Thermometriedaten unter Nutzung der Segmentierungsdaten, wobei die Bilddaten eine Fusion eines mit Hilfe der MR-Thermometriedaten erzeugten MR-Thermometriebildes mit einer Darstellung der Planungsdaten und/oder mit einer Darstellung eines 3D-Modells des thermometrisch darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts umfassen.
Die Bilddaten umfassen dann bevorzugt die gewünschte intuitive Temperaturinformation, d.h. bei den erzeugten Bilddaten kann es sich um die erfindungsgemäß erzeugten MR-Thermometriebilddaten handeln. Durch Berücksichtigung der Segmentierungsdaten ist es möglich, die Darstellung der MR-Thermometriedaten so zu verbessern, dass darin beinhaltete Information für einen Benutzer intuitiv nutzbar dargestellt wird. Somit wird die Nutzung der MR-Thermometriedaten für eine Vielzahl von Anwendungen verbessert. Wie nachfolgend detaillierter erläutert wird, kann die darin beinhaltete Information z.B. auf ein Organ beschränkt werden, Rauschen/ Artefakte in anderen Strukturen können automatisch ausgeblendet werden. Wie später noch verdeutlicht wird, ermöglicht die Verwendung von Segmentierungsdaten bei der Erzeugung von MR-Thermometriebilddaten auch eine Verbesserung der Thermometrie. Diese Verbesserung erfolgt dadurch, dass die in den MR-Thermometriedaten enthaltene bzw. kodierte Temperaturinformation gegenüber herkömmlichen Verfahren präziser berechnet werden kann.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin eine Bilddatenerzeugungseinheit vorgeschlagen, die zur Erzeugung von Bilddaten auf Basis von MR-Thermometriedaten ausgebildet ist.. Die Bilddatenerzeugungseinheit umfasst erfindungsgemäß eine Planungsdatenschnittstelle zur Erfassung von Planungsdaten, insbesondere der hochaufgelösten 3D-Planungsdaten, sowie ein Segmentierungsmodul zur Ermittlung von Segmentierungsdaten auf Basis der Planungsdaten. Beispielsweise kann es sich bei dem Segmentierungsmodul auch um eine Schnittstelle handeln, wenn die Planungsdaten - wie z. B. bzgl. Planungsdaten in Form von DICOM Daten angedeutet - bereits segmentiert wurden, so dass das Segmentierungsmodul auch bereits vorhandene Segmentierungsdaten bzw. Segmentierungsinformationen übernehmen kann. In der Regel ist aber das Segmentierungsmodul unter Nutzung einer Berechnungseinheit, die nach einer üblichen Methode wie z.B. Kantenerkennung, Region-Growing oder einem modellbasierten Verfahren die Daten segmentiert, dazu ausgebildet, bestimmte zu segmentierende Strukturen zu isolieren bzw. isoliert darzustellen.
Ferner weist die Bilddatenerzeugungseinheit eine Thermometriedatenschnittstelle zur Erfassung von MR-Thermometriedaten auf. Insbesondere ist die Schnittstelle zur Übernahme von MR-Thermometriedaten in Form von Magnitudenbildern und/oder Phasenbildern ausgebildet. Die Thermometriedatenschnittstelle kann auch eine Rekonstruktionseinheit umfassen, die aus Magnetresonanz-Rohdaten das erwähnte Phasenbild und/oder das Magnitudenbild rekonstruieren kann.
Weiterhin weist die Bilddatenerzeugungseinheit gemäß der Erfindung ein Bilddatenberechnungsmodul auf, welches in der oben genannten Weise unter Nutzung der Segmentierungsdaten Bilddaten basierend auf den MR-Thermometriedaten erzeugt. Das heißt, insbesondere ist das Bilddatenberechnungsmodul in der Lage, Daten für eine bildliche Darstellung der MR-Thermometriedaten zu berechnen, die auch Informationen aus den Segmentierungsdaten berücksichtigen. Dabei ist nicht vorausgesetzt, dass es sich um eine Darstellung der Thermometriebilddaten selbst handelt. Vorteilhaft ist aber, dass die MR-Thermometriedaten zur Erzeugung der Bilddaten genutzt werden. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass eine Positionsinformation basierend auf den Thermometriedaten ermittelt wird, und zur Erzeugung der Bilddaten herangezogen wird.
Die erfindungsgemäß erzeugten Bilddaten können auf einer geeigneten Anzeigeeinheit visualisiert werden.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein medizintechnisches Bildgebungssystem vorgeschlagen, welches eine Bilddatenerzeugungseinheit gemäß der Erfindung umfasst. Ebenso ist denkbar, dass das Bildgebungssystem die Anzeigeeinheit aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner ein medizintechnisches Bildgebungssystem mit einem Ablationssystem, welches unter Nutzung der mit einem Verfahren der Erfindung erzeugten Bilddaten steuerbar ist. „Unter Nutzung der Bilddaten“ bedeutet dabei, dass die Bilddaten dem Benutzer des Ablationssystems während einer Ablation zur Verfügung stehen, so dass dieser die Bilddaten zur Steuerung der Ablation nützen könnte. D. h. die Bilddaten werden dem Benutzer des Ablationssystems bevorzugt während der Ablation beispielsweise durch eine Anzeigeeinheit des Ablationssystems angezeigt. Das medizintechnische Bildgebungssystem und/oder das Ablationssystem kann dazu eine Bilddatenerzeugungseinheit gemäß der Erfindung umfassen.
Es ist auch denkbar, dass die mit einem Verfahren der Erfindung erzeugten Bilddaten zur semiautomatischen bzw. vollautomatischen Steuerung des Ablationssystems genutzt werden können. In diesem Fall könnte die Anzeige der erfindungsgemäß erzeugten Bilddaten während der Ablation auch unterbleiben. Die erfindungsgemäß erzeugten Bilddaten können dann beispielsweise ganz oder wenigstens teilweise die Planungsdaten bevorzugt bei einer semiautomatischen oder automatischen Durchführung der Ablation ersetzen.
Somit ist bevorzugt eine vollautomatische Echtzeit-Rückkopplung („Realtime-Feedback“) während der Ablation möglich, d.h. der zur Steuerung eines Ablationssystems herangezogene Planungsdatensatz weist erfindungsgemäß erzeugte Bilddaten auf, die eine Veränderung der Steuerung der Ablation gegenüber der ursprünglichen Planung ermöglichen bzw. bewirken. Hierzu weist das Ablationssystem eine passend ausgebildete Steuerungsschnittstelle auf, um die Bilddaten als Steuerungsdaten zur Steuerung der Ablation nutzen zu können.
Wesentliche Teile der Bilddatenerzeugungseinheit können bevorzugt in Form von Software auf einer geeigneten programmierbaren Rechnereinheit, beispielsweise eines medizinischen Bildgebungssystems und/oder eines Ablationssystems, mit entsprechenden Speichermöglichkeiten realisiert sein. Dies betrifft insbesondere das Segmentierungsmodul und das Bilddatenberechnungsmodul. Bei der Planungsdatenschnittstelle und der Thermometriedatenschnittstelle, welche auch als eine einzige gemeinsame Schnittstelle ausgebildet sein können, kann es sich beispielsweise um Schnittstellen handeln, um Daten aus einem innerhalb des medizintechnischen Bildgebungssystems und/oder Ablationssystems angeordneten oder über ein Netz damit verbundenen Datenspeicher - gegebenenfalls auch unter Nutzung einer Benutzerschnittstelle - auszuwählen und zu übernehmen. Weiterhin können die Systeme jeweils Ausgangsschnittstellen aufweisen, um die erzeugten Daten an andere Einrichtungen zur Weiterverarbeitung, Darstellung, Speicherung etc. zu übergeben. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung, insbesondere des Segmentierungsmoduls und des Bilddatenberechnungsmoduls, hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Bilddatenerzeugungseinheiten o. Ä. auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten.
Insofern wird die Aufgabe auch durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, welches z. B. in einem transportablen Speicher hinterlegt und/oder über ein Netzwerk zur Übertragung bereitgestellt wird und so direkt in einen oder mehrere Speicher des medizintechnischen Bildgebungssystems und/oder des Ablationssystems ladbar ist. Das Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodeabschnitte, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Bilddatenerzeugungseinheit ausgeführt wird. Dabei kann das Computerprogrammprodukt in einem Speicher kodiert sein, der nicht flüchtig ist, so dass es aus diesem Speicher reproduzierbar in die Bilddatenerzeugungseinheit ladbar ist.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden MR-Thermometriedaten und zumindest ein Teil der Planungsdaten aufeinander registriert. Beispielsweise wird die räumliche Lage des Phasen- oder Magnitudenbildes in dem 3D-Datensatz ermittelt. Dazu kann beispielsweise auch eine DICOM-Information, die in den Planungsdaten und/oder den Thermometriedaten umfasst ist, genutzt werden. Ferner kann auch eine Bewegungskorrekturinformation des Magnetresonanzbildgebungssystems herangezogen werden, um die Registrierung der Thermometriedaten und der Planungsdaten zu verbessern. Eine Bewegungskorrekturinformation kann beispielsweise auf Basis einer nicht-starren (elastischen) Registrierung, mit Hilfe von MR-Navigatoren erzeugt werden und in Form von z.B. Translationsvektoren vorliegen. Die Verwendung vom MR-Navigatoren (d.h. Navigatorsignalen bzw. „navigator echos“) zur Bewegungskorrektur ist beispielsweise in der Patentanmeldung DE 10 2006 042 998 A1 beschrieben. In gleicher Weise könnten auch die aus den MR-Thermometriedaten erzeugten MR-Thermometriebilddaten und zumindest ein Teil der Planungsdaten aufeinander registriert werden.
Somit ist es möglich, die Planungsdaten und die Thermometriedaten für eine gemeinsame Darstellung zu nutzen. Dadurch kann die für einen Benutzer darstellbare Information erheblich erweitert werden. Insbesondere kann dies den nutzbaren Wertebereich von Farb- oder Grauwerten benachbarter Pixel bzw. Voxel erheblich vergrößern, sodass ein verbesserter Kontrast, d.h. der maximale Unterschied an Farb- oder Grauwerten, der Bild- daten erzielt wird. Bevorzugt kann auch die Auflösung der Thermometriebilddaten verbessert werden. Beispielsweise können die erzeugten Bilddaten gegenüber den Thermometriedaten, die z.B. als Magnituden- und/oder Phasenbild rekonstruierbar sind bzw. vorliegen, eine höhere Auflösung aufweisen. Besonders bevorzugt ist die Auflösung der erzeugten Bilddaten identisch mit der Auflösung der Planungsdaten.
Wie eingangs erwähnt, können die Planungsdaten mit einer anderen Art der Anregungssequenz als die Thermometriedaten aufgenommen werden. Dadurch weisen die jeweiligen Daten („Planungsdaten“ bzw. „Thermometriebild“) eine unterschiedliche Art des Kontrasts auf. Die unterschiedliche Art des Kontrasts kann beispielsweise durch die Erfassung unterschiedlicher Resonanzzeiten, wie z.B. die T1- oder T2-Resonanzzeiten, erzeugt werden. Bevorzugt wird zur Erzeugung der Planungsdaten wenigstens eine andere Resonanzzeit (z.B. T1) als zur Erzeugung der Thermometriedaten (z.B. T2) genutzt.
Eine Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessert die Darstellung der Thermometriedaten dahingehend, dass die zur Erzeugung der Bilddaten herangezogenen MR-Thermometriedaten in Abhängigkeit von aus den Planungsdaten segmentierten Strukturen beschränkt werden. Dies bedeutet insbesondere, dass MR-Thermometriedaten, welche den durch die segmentierten Strukturen eingeschlossenen Bereich beschreiben, zur Erzeugung von Bilddaten ausgewählt und verwendet werden können. Die Thermometriedaten, die den Bereich außerhalb des eingeschlossenen Bereichs beschreiben, kommen dann nicht zur Erzeugung von Bilddaten zum Einsatz. Die segmentierten Strukturen bilden somit quasi eine Maske zur Selektion der Thermometriedaten, die zur bildlichen Darstellung ausgewählt werden. Somit kann die Darstellung der Bilddaten für den Benutzer eines Ablationssystems unmittelbar auf die Information beschränkt werden, die einen für ihn bzw. die Ablation interessanten Bereich („Region of Interest“, ROI) betreffen. Beispielsweise können als segmentierte Struktur ein Tumor und ein angrenzendes, nicht zu verletzendes Blutgefäß ausgewählt werden. Die durch die entsprechend der beschriebenen Modifikation der Erfindung erzeugten Bilddaten geben dann MR-Thermometriedaten lediglich für Bereiche wieder, die innerhalb der ausgewählten segmentierten Strukturen liegen.
Ferner können die segmentierten Strukturen auch dazu benutzt werden, um Hintergrundphasendaten zur Erstellung eines Proton-Resonance-Frequency-Shift-Thermometriebildes, kurz „PRFS-Bild“, zu ermitteln. Die Erstellung von PRFS-Bildern ist beispielsweise in dem Artikel von R. Salomir et al., „Reference-Free PRFS MR-thermometry using near harmonic 2D reconstruction of the background phase“, „IEEE Transactions On Medical Imaging“, Vol. 31, 2, 2012, S. 287 bis S. 301, beschrieben.
Insbesondere ist bekannt, sogenannte „referenceless“ oder „referencefree“ PRFS-MR-Thermometriebilddaten zu erzeugen. „Referenceless“ bzw. „referencefree“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass aus einem Phasenbild ein Bereich ausgewählt wird, der zur Rekonstruktion von Hintergrundphasendaten genutzt wird, die quasi als Referenz für eine zu ermittelnde Temperaturerhöhung bzw. -absenkung dienen. Im Gegensatz dazu beruhen PRFS-MR-Thermometriedaten, die mit Hilfe einer Referenz, also nicht „referenceless“, sondern referenzbehaftet erzeugt werden, auf Phasendaten, die aus zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten MR-Thermometriedaten desselben Raumbereichs ermittelt werden.
Die Erfinder schlagen nun erstmals vor, den zur Rekonstruktion der Hintergundphase verwendeten Bereich aus dem Phasenbild mit Hilfe von Segmentierungsdaten auszuwählen, die einem Planungsdatensatz entnommen werden. Insbesondere kann so eine vollautomatische Auswahl für den Bereich erfolgen, der zur Berechnung der Hintergrundphase genutzt wird. Dies ist insbesondere für thermische Ablationsverfahren von besonderem Vorteil, da hier die Überhöhung der Temperatur gegenüber einem angrenzenden beispielsweise nicht zu verletzenden Bereich besonders wichtig ist. Gleichzeitig kann die Segmentierung relativ grob erfolgt sein, d. h. die Organ- bzw. Tumorgrenzen müssen nicht exakt eingehalten worden sein, um dennoch eine signifikante Verbesserung der PRFS-MR-Thermometriebilder zu erzielen. Die Verbesserung bezieht sich dabei insbesondere auf eine exaktere Temperaturbestimmung gegenüber bekannten referenceless oder referencefree PRFS-Bildern, die darauf beruhen, dass der Bereich, der die Hintergrundphase bestimmt, von Hand vorgegeben wird.
Bevorzugt umfassen die erzeugten Bilddaten dann ein PRFS-Thermometriebild.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Bilddaten eine Darstellung und/oder eine Kennzeichnung der segmentierten Struktur auf. Dabei wird bevorzugt basierend auf den Segmentierungsdaten die räumliche Lage bzw. Position des mit Hilfe der MR-Thermometriedaten erfassten Bereichs des Untersuchungsobjekts in der Darstellung einer segmentierten Struktur gekennzeichnet. Somit geben die Bilddaten unmittelbar die Information bezüglich des Bereichs einer segmentierten Struktur, beispielsweise eines Organs, wieder, für den die MR-Thermometriedaten erfasst wurden.
Bevorzugt umfasst dabei die Darstellung der segmentierten Struktur eine räumliche Darstellung der segmentierten Struktur, d. h. die segmentierte Struktur ist wenigstens perspektivisch dargestellt bzw. in Relation zu anatomischen Referenzen dargestellt. Besonders bevorzugt kann die Darstellung der segmentierten Struktur um eine Drehachse drehbar dargestellt sein. Die Drehung kann dann beispielsweise mit Hilfe einer Benutzerschnittstelle der Bilddatenerzeugungseinheit vorgenommen werden.
Die räumliche Darstellung in Verbindung mit der beschriebenen Kennzeichnung der räumlichen Lage des mit Hilfe der MR-Thermometriedaten erfassten Bereichs kann dann beispielsweise genutzt werden, um einen sogenannten „Orientation-Cube“ in den erzeugten Bilddaten mit einer intuitiveren Darstellung zu ersetzen. Jedoch ist nicht ausgeschlossen, dass ein „Orientation-Cube“ noch zusätzlich in die Bilddaten aufgenommen wird, um beispielsweise die Lage des durch die MR-Thermometriedaten erfassten Bereichs gegenüber einer Patientenliege des Magnetresonanzbildgebungssystems zu kennzeichnen.
Weiterhin kann mit Hilfe der Segmentierungsdaten ein 3D-Modell des thermometrisch darzustellenden Bereichs bzw. eines segmentierten Bereichs erstellt werden. Insbesondere können die Segmentierungsdaten wie eingangs erwähnt einen „Tag“ enthalten, der die segmentierte Struktur identifiziert und/oder klassifiziert. Mit Hilfe des Tags ist es möglich, in einer Datenbank ein passendes Modell zur Repräsentation der segmentierten Struktur auszuwählen. Die Bilddaten umfassen dann beispielsweise eine Darstellung des aus der Datenbank ausgewählten 3D-Modells. Dabei wird bevorzugt die räumliche Lage des mit Hilfe der MR-Thermometriedaten erfassten Bereichs des Untersuchungsobjekts in der Darstellung des 3D-Modells gekennzeichnet. Die „Erstellung eines 3D-Modells“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zumindest ein Standardmodell einer segmentierten Struktur an die realen, relativen räumlichen Abstände von Punkten des Untersuchungsobjekts angepasst wird. Das erzeugte 3D-Modell gibt die räumlichen Abstände von Punkten der segmentierten Struktur dann relativ zueinander gemäß den realen Verhältnissen des Untersuchungsobjekts wieder.
Durch die Verwendung eines 3D-Modells und bevorzugt einer vorteilhaften z.B. kontinuierlichen Kennzeichnung der Thermometriedaten in dem 3D-Modell wird beispielsweise eine besonders schnelle Berechnungsmöglichkeit von Bilddaten geschaffen, die eine intuitive Orientierung in Bezug auf die segmentierte Struktur in einem Untersuchungsobjekt erleichtert. Die erzeugten Bilddaten können in diesem Fall dann z. B. zur präzisen Steuerung einer thermischen Ablation genutzt werden.
In gleicher Weise wie oben erläutert ist es auch hier wieder möglich, diese Darstellungsvariante an Stelle eines „Orientation-Cube“ zu verwenden.
Bevorzugt umfassen die Bilddaten eine Fusion, d.h. eine Überlagerung, eines mit Hilfe der MR-Thermometriedaten erzeugten MR-Thermometriebildes bzw. von MR-Thermometriebilddaten mit einer Darstellung der Planungsdaten bzw. mit Planungsdaten. Mit Hilfe dieser Überlagerung, die bevorzugt als gewichtete Überlagerung berechnet wird, ist es möglich, den Kontrast der erzeugten Bilddaten gegenüber den ursprünglichen MR-Thermometriebilddaten, die rein auf MR-Thermometriedaten beruhen, deutlich zu verbessern. D.h. der Wertebereich, der zur Kodierung von Temperatur- und Strukturinformationen in Form von Farb- oder Grauwerten genutzt wird, ist deutlich größer und/oder feiner abgestuft, als dies für die Thermometriebilddaten möglich wäre, die ausschließlich auf Live-Thermometriedaten beruhen. Darüber hinaus ist es möglich, grundsätzlich unterschiedliche Arten von Kontrast, wie beispielsweise T1- oder T2-Kontraste, zu kombinieren. Die T1-Kontraste können beispielsweise aus den Planungsdaten entnommen werden und die T2-Kontraste aus den Thermometriedaten. Auch dies kann vorteilhaft für eine Ablation genutzt werden, indem beispielsweise für die Ablation kritische Bereiche, wie z.B. Blutgefäße, in den erzeugten Bilddaten deutlicher hervortreten.
Die erzeugten Bilddaten können darüber hinaus auch in gleicher Weise eine Fusion eines mit Hilfe der MR-Thermometriedaten erzeugten MR-Thermometriebildes mit einer Darstellung eines 3D-Modells des thermometrisch darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts bzw. eines 3D-Modells einer segmentierten Struktur umfassen.
Somit werden die Vorteile einer schnellen Berechnung der MR-Thermometriebilddaten mit dem Vorteil einer schnellen Berechnung der Darstellung eines 3D-Modells kombiniert, so dass beispielsweise eine Frame-Rate von fünf Bildern pro Sek. gut möglich ist.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:

1 mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von Bilddaten in einem Ablaufdiagramm,
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen medizintechnischen Bildgebungssystems in einer Blockdarstellung,
3 die Segmentierung von Thermometriebilddaten anhand von Segmentierungsbereichen, die auf Planungsdaten beruhen, und die Fusion von Planungsdaten mit MR-Thermometriedaten,
4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Ermittlung von Farbwerten von fusionierten Bilddaten, wobei die Fusion auf dem „Hue Saturation Lightness Modell“ basiert,
5 die Darstellung einer segmentierten Struktur in Form eines 3D-Modells, in welcher die Lage ebenfalls dargestellter MR-Thermometriebilddaten gekennzeichnet ist.

In einem Flussdiagramm zeigt 1 mehrere Varianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von Bilddaten. Diese Varianten können einzeln oder in Kombination genutzt werden.
In einem anfänglichen Schritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein hochaufgelöster 3D-Datensatz zur Verfügung gestellt. In dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Planungsdatensatz PDS für eine thermische Ablation. Der Planungsdatensatz PDS liegt dabei als Stapel von zweidimensionalen Schichtbildern eines Bereichs eines Untersuchungsobjekts vor, in dem die thermische Ablation durchgeführt werden soll. Dabei liegen die Schichtbilder in DICOM-kodierter Form vor, wobei die Position der Schichtbilder zueinander beschrieben ist. Diese DICOM-Informationen können beispielsweise genutzt werden, um eine nachfolgende thermische Ablation zu steuern.
Auf Basis der Planungsdaten PDS erfolgt in einem nachfolgenden Schritt S2 die Segmentierung eines oder mehrerer segmentierter Strukturen bzw. die Festlegung einer oder mehrerer „Region(s) of Interest“ für die nachfolgende thermische Ablation. Dabei werden Segmentierungsdaten SDS wie eingangs erwähnt erzeugt. Insbesondere kann die Segmentierung automatisch erfolgen, und ein Benutzer kann beispielsweise anhand der erwähnten „Tags“ eine oder mehrere „Region(s) of Interest“ für die nachfolgende Ablation auswählen. Ferner kann beispielsweise die Möglichkeit zu einer nachfolgenden, zusätzlichen manuellen Veränderungen der Segmentierungsdaten, beispielsweise eine Veränderung der Form von segmentierten Strukturen, gegeben sein.
In einem weiteren Schritt S3 des Verfahrens werden Magnetresonanzdaten erfasst und ein Magnitudenbild sowie ein Phasenbild rekonstruiert, welche als MR-Thermometriedaten TDS zur Erzeugung von PRFS-Magnetresonanz-Thermometriebilddaten genutzt werden können.
Die Reihenfolge der Durchführung der Schritte S1 und S3 ist dabei unerheblich und kann in beliebiger Weise variiert werden. Insbesondere ist es denkbar, mehrere der Schritte S1 bis S3 gleichzeitig auszuführen.
Gemäß Schritt S4 erfolgt die Registrierung der MR-Thermometriedaten TDS auf die Planungsdaten PDS. Diese Registrierung muss für den Fall einer Wiederholung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht für alle neu erzeugten MR-Thermometriedaten TDS durchgeführt werden. Nach einer anfänglichen Registrierung kann beisPIelsweise eine DICOM-Information der Thermometriedaten TDS bevorzugt in Verbindung mit einer Bewegungskorrekturinformation genutzt werden, um zu einer Registrierung äquivalente Daten zu erhalten. Nach der Registrierung liegen Positionsdaten PI vor, die beschreiben, welche Pixel der MR-Thermometriedaten TDS und damit auch der MR-Thermometriebilddaten bestimmten Pixeln der Planungsdaten PDS zugeordnet sind.
Mit Hilfe der Positionsdaten PI kann unter Nutzung der Thermometriedaten TDS und der Segmentierungsdaten SDS, die im Schritt S3 bzw. S2 erhalten worden sind, eine Übertragung der Segmentierung auf die Thermometriedaten TDS bzw. auf die Thermometriebilddaten erfolgen.
In einer ersten Darstellungsvariante gemäß dem Schritt S6A werden die Segmentierungsdaten SDS als Rand bzw. „Border“ zur Berechnung einer Hintergrundphase für ein „referenceless“ erzeugtes PRFS-Bild genutzt. Dabei werden ein oder mehrere segmentierte Strukturen, die in den Segmentierungsdaten beschrieben sind, ausgewählt und ausgehend von dem Rand der segmentierten Strukturen eine Hintergrundphase berechnet. Die Berechnung der Hintergrundphase zur Erzeugung eines „referenceless“ PRFS-Bildes ist, wie erwähnt, dem Fachmann bekannt und muss an dieser Stelle nicht wiederholt werden. Es ist jedoch zu betonen, dass durch die Auswahl der „Border“ entsprechend der Erfindung eine Berechnung einer Hintergrundphase ermöglicht wird, die für spezifische Anwendungen, wie beispielsweise eine thermische Ablation, bestimmte Vorteile bietet. Die Vorteile werden dadurch erzielt, dass räumliche Übergänge zwischen verschiedenen Gewebearten exakt in den Planungsdaten erfasst werden können. Wie erwähnt kann die Segmentierung dennoch relativ grob erfolgen, da die Thermometriedaten TDS eine geringere Auflösung aufweisen als die Planungsdaten PDS. Dabei ist eine automatische bzw. computerisierte Segmentierung anhand der Planungsdaten robuster als eine manuelle Bestimmung des Bereichs für die Hintergrundphase anhand der Thermometriedaten TDS. Somit kann durch eine semiautomatische oder vollautomatische Segmentierung der Planungsdaten insgesamt die Berechnung und Erstellung der PRFS-Bilder verbessert werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens kann die auf Basis der Segmentierung ermittelte Hintergrundphase für ein oder mehrere erzeugte PRFS-Bilder verwendet werden. Dabei wird bevorzugt für jedes PRFS-Bild eine Referenzinformation anhand der durch Segmentierung ermittelten „Border“ neu berechnet. Darüber hinaus wird eine Erweiterung des „referenceless Verfahrens“ vorgeschlagen, welches quasi eine Mischung aus „referenceless“ und „referenzbehafter“ Berechnung der PRFS-Bilder darstellt. Dabei kann die Wiederholung der Phasenbestimmung bei einem unveränderten Bereich der thermometrischen Abbildung nach einer beliebigen Anzahl von Bildern wiederholt werden. Beispielsweise kann vorgegeben werden, dass die Hintergrundphase lediglich für jedes zweite, auf jeweils neu gemessenen MR-Thermometriedaten TDS beruhende PFRS-Bild, oder einer darüberhinausgehenden Anzahl von Zwischenbildern, bestimmt wird. Somit kann z.B. weiter die Geschwindigkeit der Thermometrie insgesamt verbessert werden und damit ebenfalls die Nutzung der Darstellung durch einen Benutzer, da dann die Erzeugung von Live-Bildern mit einer erhöhten Framerate möglich sein kann.
In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Schritt S6B werden Bilddaten erzeugt, in denen die Lage des durch die Thermometriebilddaten erfassten Bereichs des Untersuchungsobjekts in einer dreidimensionalen Darstellung eingezeichnet ist. Dies wird später beispielsweise im Zusammenhang mit 5 nochmals verdeutlicht. Dazu werden die ermittelten Positionsdaten PI verwendet, um eine Darstellung zu erzeugen, welche die korrekte Lage des durch die Thermometriebilddaten erfassten Bereichs in dem Untersuchungsobjekt bzw. einer segmentierten Struktur wiedergibt. Somit kann beispielsweise die räumliche Orientierung eines Ablationsinstruments während einer Ablation und die Kontrolle des Ablationsfortschritts verbessert werden. Weiterhin können auf Basis der Segmentierungsdaten SDS störende Strukturen wie beispielsweise große Blutgefäße gekennzeichnet werden. Große Blutgefäße dürfen einerseits während einer Ablation nicht verletzt werden. Zum anderen erhöhen sie auch die Wärmeabfuhr aus dem Ablationsgebiet bzw. der ROI. Damit ist es besonders vorteilhaft, deren exakte Lage während einer Ablation kenntlich zu machen.
In einer dritten Variante zur Erzeugung der Bilddaten gemäß dem Schritt S6C erfolgt eine Fusion der MR-Thermometriedaten TDS mit den Planungsdaten PDS. Dabei werden insbesondere Pixel der Planungsdaten PDS mit Pixeln der Thermometriedaten TDS überblendet. In gleicher Weise ist die Fusion von Planungsdaten PDS mit Thermometriebilddaten möglich.
Gemäß einer vierten Alternative zur Erzeugung der Bilddaten die bezüglich des Schritts S6D beschrieben ist, erfolgt eine Beschränkung der Thermometriedaten TDS auf eine „Region of Interest“ insbesondere für eine Ablation. Mit Hilfe von Segmentierungsdaten SDS wird dabei ein thermometrisch darzustellender Bereich des Untersuchungsobjekts ausgewählt, und die Bilddaten umfassen lediglich für den ausgewählten Bereich Thermometriebilddaten. Somit ist es möglich, insbesondere den Fortschritt eines Ablationsverfahrens zu kontrollieren. Beispielsweise kann anhand der Segmentierungsdaten SDS ein exakter prozentualer Fortschritt eines Ablationsverfahrens ermittelt werden und in den erzeugten Bilddaten dargestellt werden. Um den prozentualen Fortschritt beispielsweise bezüglich eines Ablationsvolumens zu ermitteln, können die Segmentierungsdaten genutzt werden, da diese einen zu segmentierenden Bereich umfassen können, der identisch mit dem einer Ablation zu unterziehenden Bereich ist. Dabei kann es sich um Flächen oder Volumina handeln, die zur Berechnung des prozentualen Fortschritts herangezogen werden. Der prozentuale Ablationsfortschritt kann als Darstellung eines Zahlenwerts in die erzeugten Bilddaten übernommen werden.
Dabei ist klar, dass jede der Varianten des Verfahrens, jeweils beginnend mit dem Schritt S3 wiederholt werden kann, um eine wiederholte Erzeugung der Bilddaten, vorzugsweise eine ständige Aktualisierung mit neuen Temperaturinformationen, zu erreichen. Insbesondere handelt es sich dann bei den erzeugten Bilddaten um „Live-Bilddaten“. Prinzipiell wäre aber auch eine Wiederholung unter Nutzung geänderter Planungsdaten gemäß Schritt S1 denkbar.
3 zeigt einige Darstellungsvarianten der Bilddaten genauer. Basierend auf Planungsdaten PDS und/oder, falls Segmentierungsdaten SDS auf die Thermometriedaten TDS übertragen wurden, basierend auf Thermometriedaten TDS kann beispielsweise eine segmentierte Struktur SB von einem Benutzer oder automatisch ausgewählt werden. Gemäß dem Verfahrensschritt S6D wird in einer mit I gekennzeichneten Darstellungsvariante der Bilddaten IM lediglich eine Bilddarstellung IMTDS der Thermometriedaten TDS in einem Bereich erzeugt, der auf die segmentierte Struktur SB beschränkt ist. Somit wird der Fokus des Betrachters eindeutig auf seine „Region of Interest“ gelenkt und es ist z. B. möglich, die Ablation gezielt und genau zu steuern. Intuitiv ist somit auch der Fortschritt eines Ablationsvorgangs in einer bestimmten Ebene erkennbar. Diese Darstellungsvariante kann beispielsweise noch dadurch verbessert werden, dass gemäß Schritt S6C eine Fusion der der Planungsdaten PDS und der MR-Thermbmetriedaten TDS erfolgt. Diese Variante ist in 3 mit II gekennzeichnet. Dabei wird durch Überblendung u. a. der Kontrast, der durch die Thermometriedaten TDS zur Verfügung gestellt wird, durch den Kontrast, der in den Planungsdaten PDS enthalten ist, verbessert. Im konkreten Fall können beispielsweise Farbwerte (oder gleichbedeutend hier die Grauwerte) einzelner Pixel der Bilddaten, die zur Darstellung der Thermometriedaten TDS verwendet werden, mit Farbwerten, die aus dem Planungsdatensatz PDS für die entsprechenden Pixel übernommen wurden, addiert werden, so dass beispielsweise innerhalb der Farbdarstellung der erzeugten Thermometriebilddaten IMTDS eine zusätzliche Kontrastierung erfolgt. Dabei wird bevorzugt die Auflösung der Planungsdaten PDS beibehalten. Die Addition kann beispielsweise auch eine bestimmte Gewichtung enthalten, so dass beispielsweise die Kontrastinformation aus dem Planungsdatensatz weniger Bedeutung erhält als die Kontrastinformation, die in den MR-Thermometriedaten TDS enthalten ist.
Darüber hinaus kann die Berechnung von Farbwerten im Falle der Fusion auch auf dem „Hue Saturation Lightness“-Farbmodell beruhen. Dieses Farbmodell ist dem Fachmann bekannt und in George H. Joblove and Donald Greenberg, „Color spaces for computer graphics“, Computer Graphics (SIGGRAPH '78 Proceedings), 12(3):20 -- 25, August 1978, beschrieben. Eine genauere Erläuterung kann daher an dieser Stelle entfallen.
Besonders vorteilhaft ist, wenn aus den Planungsdaten die „lightness“ (entsprechend dem Modell) entnommen wird und zur Berechnung von Farbwerten für die erzeugten Bilddaten auf Basis des Modells zur Verfügung gestellt werden. Aus den Thermometriebilddaten werden dann die „Hue“-Daten (d.h. die farbkodierten Temperaturinformationen) entnommen und ebenfalls zur Erzeugung der Bilddaten mit Hilfe des Modells genutzt.
Dies ist in 4 schematisch gezeigt. Aus den Planungsdaten PDS werden Grauwerte von Pixeln bzw. Voxeln übernommen. Dies entspricht der „lightness“. Bevorzugt werden die Grauwerte beschränkt auf „anatomische Strukturen“, die z.B. durch segmentierte Strukturen repräsentiert werden, übernommen. Ferner wird aus den Thermometriebilddaten IMTDS ein farbkodierter Temperaturwert („Hue“) übernommen. Diese beiden Werte, „Hue“ und „lightness“, werden an das bzgl. 2 noch detaillierter beschriebene Bilddatenberechnungsmodul 40 übermittelt. Das Bilddatenberechnungsmodul 40 berechnet auf Basis des „„Hue Saturation Lightness“-Farbmodells und der übernommenen „Hue“- und „lightness“-Werte fusionierte Bilddaten IM. Die erzeugten Bilddaten IM weisen bevorzugt die örtliche Auflösung der eingangs erwähnten „hochaufgelösten Daten“ bzw. die örtliche Auflösung der höher aufgelösten Daten auf (d.h. entweder der Planungsdaten, oder, falls die Thermometriedaten höher aufgelöst sind, die Auflösung der Thermometriedaten).
4 zeigt exemplarisch als Planungsdatensatz PDS Anatomische Informationen, z.B. beschränkt auf segmentierten Bereich, als Thermometriebilddaten IMTDS farbkodierte Temperturinformationen, als Bilddatenberechnungsmodul 40 ein HSL-Farbmodell, als erzeugte Bilddaten IM fusionierte Bilddaten. Ferner beschreiben die Pfeile GRWT einen Grauwert und FAWT einen Farbwert.
5 zeigt eine weitere nützliche Variante der Erzeugung von Bilddaten IM, die gemäß den Schritten S6B oder S6A der Verfahren entsprechend 1 erhalten werden.
In einem mit I gekennzeichneten ersten Abschnitt der Bilddaten IM ist ein 3D-Bild IMPDS einer segmentierten Struktur der Planungsdaten dargestellt. Dabei handelt es sich um ein 3D-Modell einer Leber, welches mit Hilfe der Segmentierungsdaten, die den Planungsdaten entnommen wurden, an die realen Verhältnisse der relativen Abstände von definierten Punkten des Untersuchungsobjekts, z.B. bestimmten Landmarken, angepasst wurde. In diese 3D-Darstellung einer segmentierten Struktur wird die Lage eines Bereichs, der durch die in einem zweiten Abschnitt II der Bilddaten dargestellten Thermometriebilddaten IMTDS beschrieben wird, mit Hilfe eines Strichs eingezeichnet. Der Strich repräsentiert dabei die Lage einer Schnittebene mit der Leber, also dem Organ, welches durch eine Darstellung des 3D-Modells wiedergegeben wird. In einer Darstellung könnte auch eine Schnittebene beispielsweise an Stelle des Strichs in den Bilddaten umfasst sein. Es ist auch denkbar, dass im Bereich der Schnittebene eine Überblendung des 3D-Bildes IMPDS mit den Thermometriebilddaten IMTDS erfolgt.
In dem mit II markierten zweiten Abschnitt der Bilddaten IM ist ein aus den MR-Thermometriedaten gemäß dem Schritt S6A berechnetes PRFS-Thermometriebild IMTDS dargestellt. Die Hintergrundphase wurde dabei basierend auf Segmentierungsdaten der Leber ermittelt. Somit erhält der Benutzer durch Bilddaten IM, die diese beiden Darstellungen der Abschnitte I und II umfassen, sowohl ein präzises Thermometriebild IMTDS als auch eine Darstellung der Lage des Thermometriebildes IMTDS bezüglich der Leber anhand des 3D-Bildes IMPDS von Teilen der Planungsdaten.
2 zeigt ein MR-Tomographiesystem 1000 mit einer Bilddatenerzeugungseinheit 100 und mit einem Scanner 1010, der Magnetresonanzrohdaten erfassen kann. Aus den Magnetresonanzrohdaten können Magnetresonanzbilddaten mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Rekonstruktionseinheit des MR-Tomographiesystems 1000 berechnet werden. Wird beispielsweise eine thermische Ablation geplant, so werden zunächst von einem Patienten bevorzugt hochaufgelöste 3D-Daten oder ein Stapel von 2D-Schichtbildern erzeugt, die als Planungsdaten PDS für die durchzuführende Ablation dienen. Diese Planungsdaten PDS können von verschiedenen Bildgebungssystemen erzeugt werden, beispielsweise kommen dazu Computertomographiedaten in Frage oder aber auch Ultraschalldaten. Besonders bevorzugt werden die Planungsdaten PDS jedoch mit Hilfe des Scanners 1010 des MR-Tomographiesystems 1000 erzeugt.
Die Planungsdaten PDS werden dann genutzt, um die Abfolge von Ablationsschritten zu planen und möglicherweise auch, um ein Ablationssystem 1020 semiautomatisch oder vollautomatisch zu steuern.
Das zur Erzeugung der Planungsdaten PDS genutzte MR-Tomographiesystem 1000 dient während der Ablation zur Erzeugung von MR-Thermometriedaten TDS, welche die Ermittlung eines Temperaturverlaufs bzw. eines Temperaturprofils innerhalb des Untersuchungsobjekts erlauben. Mit Hilfe des dargestellten MR-Tomographisystems 1000 ist es insbesondere möglich, die Darstellung der Thermometriedaten TDS zur Nutzung während der Ablation zu verbessern.
Dazu weist das Tomographiesystem 1000 eine Bilddatenerzeugungseinheit 100 auf, die zur Erzeugung von Bilddaten IM genutzt wird.
Die Bilddatenerzeugungseinheit 100 umfasst eine Planungsdatenschnittstelle 10, welche Planungsdaten PDS unabhängig von der Art ihrer Erzeugung übernehmen kann. Bevorzugt ist die Planungsdatenschnittstelle 10 zur Übernahme von Daten im DICOM-Format ausgebildet.
Ebenso weist die Bilddatenerzeugungseinheit 100 eine Thermometriedatenschnittstelle 30 auf, die zur Übernahme von Thermometriedaten TDS ausgebildet ist. Die Thermometriedatenschnittstelle 30 ist insbesondere mit dem Scanner verbunden, der Thermometriedaten TDS in Form von Magnitudenbildern und Phasenbildern eines Untersuchungsobjekts mittels einer Rekonstruktionseinheit des Tomographiesystems 1000 zur Verfügung stellt. Alternativ können Magnituden- und Phasenbilder auch innerhalb der Thermometriedatenschnittstelle 30 aus Magnetresonanzrohdaten berechnet werden, so dass Thermometriedaten TDS auch in Form von Magnitudenbildern und Phasenbildern vorliegen. Die Thermometriedatenschnittstelle 20 kann somit selbst als Rekonstruktionseinheit ausgebildet sein, bzw. Bestandteil einer Rekonstruktionseinheit des Tomographiesystems 1000 sein.
Ferner beinhaltet die Bilddatenerzeugungseinheit 100 ein Segmentierungsmodul 20 und ein Bilddatenberechnungsmodul 40.
Die von der Planungsdatenschnittstelle 10 übernommenen Planungsdaten PDS werden sowohl an das Segmentierungsmodul 20 als auch an das Bildberechnungsmodul 40 übermittelt. Das Segmentierungsmodul 20 segmentiert die Planungsdaten PDS und berechnet eine oder mehrere segmentierte Strukturen. Diese Informationen werden in Segmentierungsdaten SDS zusammengefasst und von dem Segmentierungsmodul 20 an das Bildberechnungsmodul 40 transferiert. Das Bildberechnungsmodul 40 berechnet nun auf Basis der Segmentierungsdaten SDS, der Planungsdaten PDS und der Thermometriedaten TDS Bilddaten IM gemäß einem oder mehrerer der bezüglich 1 beschriebenen Verfahren.
Mit Hilfe der so erzeugten Bilddaten IM kann der Bediener des Ablationssystems 1020 mit wertvollen Informationen versorgt werden, um eine thermische Ablation genau und präzise zu steuern.
Die Bilddaten können beispielsweise als Steuerungsdaten, zur Steuerung der Ablation, an eine hierzu passend ausgebildete Steuerungsschnittstelle 1025 des Ablationssystems 1020 übermittelt werden. Mit Hilfe dieser Schnittstelle 1025 ermöglichen die erzeugten Bilddaten IM gleichzeitig eine Regelung der Ablation.
Die Erfindung stellt somit eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, um die Nutzung von Thermometriedaten bzw. die Thermometrie insgesamt zu verbessern.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend detailliert beschriebenen medizintechnischen Bildgebungssystem, der Bilddatenerzeugungseinheit und den Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ bzw. „Modul“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten basierend auf MR-Thermometriedaten, umfassend folgende Schritte: - Zur Verfügung stellen von Planungsdaten (PDS) eines thermometrisch darzustellenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts, - Erzeugung von Segmentierungsdaten (SDS) auf Basis der Planungsdaten (PDS), - Erfassung von MR-Thermometriedaten (TDS), - Erzeugung von Bilddaten (IM) auf Basis der MR-Thermometriedaten (TDS) unter Nutzung der Segmentierungsdaten (SDS), wobei die Bilddaten (IM) eine Fusion eines mit Hilfe der MR-Thermometriedaten (TDS) erzeugten MR-Thermometriebildes (IMTDS) mit einer Darstellung (IMPDS) der Planungsdaten und/oder mit einer Darstellung eines 3D-Modells des thermometrisch darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die MR-Thermometriedaten (TDS) und zumindest ein Teil der Planungsdaten (PDS) aufeinander registriert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die zur Erzeugung der Bilddaten (IM) herangezogenen MR-Thermometriedaten (TDS) in Abhängigkeit von aus den Planungsdaten (PDS) segmentierten Strukturen (SB) beschränkt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mit Hilfe einer segmentierten Struktur (SB) Hintergrundphasendaten ermittelt werden, welche zur Erstellung von Proton-Resonance-Frequency-Shift-Thermometriebilddaten nutzbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bilddaten (IM) ein PRFS-Thermometriebild umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bilddaten (IM) eine Darstellung einer segmentierten Struktur (SB) umfassen und bevorzugt, basierend auf den Segmentierungdaten (SDS), die räumliche Lage des mit Hilfe der MR-Thermometriedaten (TDS) erfassten Bereichs des Untersuchungsobjekts in der Darstellung der segmentierten Struktur (SB) gekennzeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Darstellung der segmentierten Struktur (SB) eine räumliche Darstellung der segmentierten Struktur (SB) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei basierend auf den Segmentierungsdaten (SDS) ein 3D-Modell des thermometrisch darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts erzeugt wird, wobei die Bilddaten (IM) eine Darstellung des 3D-Modells umfassen und wobei die räumliche Lage des mit Hilfe der MR-Thermometriedaten (TDS) erfassten Bereichs des Untersuchungsobjekts in der Darstellung des 3D-Modells gekennzeichnet wird.
Bilddatenerzeugungseinheit (100) zur Erzeugung von Bilddaten (IM) auf Basis von MR-Thermometriedaten (TDS) umfassend, - eine Planungsdatenschnittstelle (10) zur Erfassung von Planungsdaten (PDS), - ein Segmentierungsmodul (20) zur Ermittlung von Segmentierungsdaten (SDS) auf Basis der Planungsdaten (PDS), - eine Thermometriedatenschnittstelle (30) zur Erfassung von MR-Thermometriedaten (TDS), - ein Bilddatenberechriungsmodul (40), welches unter Nutzung der Segmentierungsdaten (SDS) und der MR-Thermometriedaten (TDS) Bilddaten (IM) erzeugt, wobei die Bilddaten (IM) eine Fusion eines mit Hilfe der MR-Thermometriedaten (TDS) erzeugten MR-Thermometriebildes (IMTDS) mit einer Darstellung (IMPDS) der Planungsdaten und/oder mit einer Darstellung eines 3D-Modells des thermometrisch darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts umfassen.
Medizintechnisches Bildgebungssystem (1000) mit einer Bilddatenerzeugungseinheit (100) nach Anspruch 9.
Medizintechnisches Bildgebungssystem (1000) mit einem Ablationssystem (1020), welches unter Nutzung der Bilddaten (IM) steuerbar ist, die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erzeugt werden.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen oder mehrere Speicher einer Bilddatenerzeugungseinheit (100) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn das Programm in der Bilddatenerzeugungseinheit (100) ausgeführt wird.