DE102013216236A1

DE102013216236A1 - Verfahren zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung sowie ein medizinisches Bildgebungssystem, das zur Ausführung des Verfahrens ausgelegt ist

Info

Publication number: DE102013216236A1
Application number: DE102013216236.7A
Authority: DE
Inventors: Kirstin Jattke; Harald Werthner; Matthias Fenchel; Björn Heismann; Ralf Ladebeck; Sebastian Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2015-03-12
Also published as: US20150051476A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung an einem Patienten, mit den folgenden Schritten: – einem Bereitstellen von mittels einer ersten Bildgebungsvorrichtung erfassten ersten Bilddaten der ersten Bildgebungsuntersuchung, – einem Bereitstellen von mittels einer zweiten Bildgebungsvorrichtung erfassten zweiten Bilddaten der zweiten Bildgebungsuntersuchung, – einem Bestimmen von ersten dynamischen Daten anhand der ersten Bilddaten in Abhängigkeit von einer Zeit, – einem Bestimmen von zweiten dynamischen Daten anhand der zweiten Bilddaten in Abhängigkeit von einer Zeit und – einem Bestimmen von korrelierten Daten einer Korrelation der ersten dynamischen Daten mit den zweiten dynamischen Daten.

Description

Bei kombinierten Bildgebungssystemen, insbesondere einer Kombination einer Magnetresonanzvorrichtung mit einer innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung integrierten Positron-Emissions-Tomographie-Vorrichtung, erfolgt die Bilddatenerfassung mittels zweier technisch unterschiedlicher Verfahren gleichzeitig oder direkt nacheinander. Hierbei werden zwei oder mehr Bilddatensätze erfasst, die dieselben anatomischen Strukturen darstellen jedoch unterschiedliche Bildinhalte, beispielsweise hinsichtlich eines Bildkontrastes und/oder hinsichtlich einer Voxelgröße, aufweisen.
Zudem werden bei einer dynamischen Bildgebung große Datenmengen mittels der jeweiligen Bildgebungsmodalität erfasst. Jedoch wird aufgrund der großen Datenmengen eine Korrelation der erfassten Daten erschwert.
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine simultane und dynamische Datenauswertung für Magnetresonanzbilddaten und Positron-Emissions-Tomographie-Bilddaten zu ermöglichen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung an einem Patienten, mit den folgenden Schritten:

– einem Bereitstellen von mittels einer ersten Bildgebungsvorrichtung erfassten ersten Bilddaten der ersten Bildgebungsuntersuchung,
– einem Bereitstellen von mittels einer zweiten Bildgebungsvorrichtung erfassten zweiten Bilddaten der zweiten Bildgebungsuntersuchung,
– einem Bestimmen von ersten dynamischen Daten anhand der ersten Bilddaten in Abhängigkeit von einer Zeit,
– einem Bestimmen von zweiten dynamischen Daten anhand der zweiten Bilddaten in Abhängigkeit von einer Zeit und
– einem Bestimmen von korrelierten Daten einer Korrelation der ersten dynamischen Daten mit den zweiten dynamischen Daten.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Zusammenhang von ersten Bilddaten der ersten Bildgebungsuntersuchung mit zweiten Billdaten der zweiten Bildgebungsuntersuchung und/oder eine Zusammenhang der ersten dynamischen Daten mit den zweiten dynamischen Daten ermittelt und/oder dargestellt werden. Zudem können auch die einzelnen dynamischen Daten miteinander und/oder mit den korrelierten Daten verglichen werden und daraus zusätzliche spezielle und/oder relevante Informationen aus den einzelnen modalitätsspezifischen Daten für den untersuchten Körperbereich des Patienten gewonnen werden. Insbesondere müssen die Auswertungen der einzelnen modalitätsspezifisch erfassten Bilddaten nicht mehr getrennt voneinander erfolgen, vielmehr können die Daten miteinander korreliert werden und damit beispielsweise eine Gewebeklassifizierung in Form eines Korrelationskoeffizienten und/oder spezifische Perfusionseigenschaften des untersuchten Bereichs des Patienten bestimmt werden. Beispielsweise können einzelne Gewebeeigenschaften des untersuchten Körperbereichs eines Patienten durch die unterschiedlichen Bildgebungsuntersuchungen besser erfasst und dargestellt werden, so dass spezifischere Aussagen und/oder Befunde von einem Arzt auf Grundlage dieser dynamischen Daten zusammen mit den korrelierten Daten erfolgen können. Zudem kann ein fortlaufendes Monitoring, bei dem insbesondere fortlaufende Änderungen von Signalintensitäten dargestellt werden, mittels der dynamischen Daten und/oder der korrelierten Daten erfolgen.
In diesem Zusammenhang soll unter einem Bereitstellen von Bilddaten insbesondere ein Laden von gespeicherten Bilddaten aus einer Speichereinheit und/oder ein Erfassung bzw. ein Akquirieren von Rohbilddaten mittels der ersten oder zweiten Bildgebungsvorrichtung verstanden werden. Des Weiteren sollen unter dynamischen Daten insbesondere Daten verstanden werden, die vorzugsweise kontinuierlich über eine Zeit, vorzugsweise einer Zeitdauer der Bildgebungsuntersuchung, erfasst und/oder akquiriert werden, so dass Änderungen in den Datenwerten und/oder Signalen während dieser Zeit erfasst und/oder dargestellt werden können. Eine Korrelation der ersten dynamischen Daten mit den zweiten dynamischen Daten kann beispielsweise Auswertungen und/oder Algorithmen umfassen, die unterschiedliche Messwerte der unterschiedlichen Bildgebungsuntersuchungen zueinander in Beziehung setzen und verarbeiten. Hierbei können auch Modellparameter mit in die Berechnung eingehen.
Eine besonders vorteilhafte Bestimmung von korrelierten Daten einer Korrelation der ersten dynamischen Daten mit den zweiten dynamischen Daten innerhalb eines gleichen Zeitraums kann vorteilhaft erreicht werden, wenn die für die Bestimmung der korrelierten Daten zugrunde liegenden ersten Bilddaten und zweiten Bilddaten zeitgleich erfasst werden. Insbesondere können derart dynamische Vorgänge innerhalb des untersuchten Körperbereichs zeitgleich mittels unterschiedlicher Untersuchungsmodalitäten erfasst und dargestellt werden. Unterschiedliche Informationen und/oder Kenntnisse, die sich aufgrund unterschiedlicher Empfindlichkeiten der unterschiedlichen Untersuchungsmodalitäten nur aus der Änderung von beispielsweise der ersten dynamischen Daten oder den zweiten dynamischen Daten ergeben, können derart gewonnen werden und anhand einer Korrelation dieser dynamischen Daten kann ein umfassenderes Gesamtbild des untersuchten Bereichs des Patienten erstellt werden. In diesem Zusammenhang soll unter einem zeitgleichen Erfassen von Bilddaten insbesondere ein simultanes Erfassen der ersten und zweiten Bilddaten verstanden werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Erfassung der bereitgestellten ersten Bilddaten und/oder die Erfassung der bereitgestellten zweiten Bilddaten während einer Verabreichung eines medizinischen Indikationsmittels oder unmittelbar nach der Verabreichung des medizinischen Indikationsmittels erfolgt. Hierdurch kann vorteilhaft eine Änderung einer Wechselwirkung und/oder eine Änderung einer Aktivität des medizinischen Indikationsmittels und/oder eine Änderung einer Signalintensität des medizinischen Indikationsmittels zeitabhängig ermittelt werden und daraus eine Eigenschaft und/oder ein Parameter des untersuchten Bereichs abgeleitet werden. Beispielsweise können unterschiedliche Perfusionseigenschaften von unterschiedlichen medizinischen Indikationsmitteln, die mittels der unterschiedlichen Bildgebungsvorrichtungen erfasst werden, mittels eines nicht-invasiven Monitorings dargestellt werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die ersten Bilddaten Positron-Emissions-Tomographie-Bilddaten umfassen und das medizinische Indikationsmittel ein Radiopharmakon ist, wodurch vorteilhaft Eigenschaften, insbesondere eine Größe und/oder eine Perfusion, eines Tumorgewebes und/oder eines Tumorbereichs erfasst werden können. Vorzugsweise ist das Radiopharmakon 18-Fluorodeoxyglucose (FDG) oder ein ¹⁵O-Tracer und/oder weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Radiopharmaka, die für die Erfassung von dynamischen Positron-Emissions-Tomographie-Bilddaten geeignet sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zweiten Bilddaten Magnetresonanzbilddaten umfassen, wodurch eine besonders vorteilhafte hohe räumliche Auflösung des untersuchten Körperbereichs des Patienten in den Bilddaten erreicht werden kann. In Kombination mit Positron-Emissions-Tomographie-Bilddaten kann zudem eine vorteilhafte Lokalisierung der Signale in den Positron-Emissions-Tomographie-Bilddaten aufgrund der hohen räumlichen Auflösung in den Magnetresonanzbilddaten erreicht werden. Zudem kann mittels einer Magnetresonanzuntersuchung auch eine vorteilhafte Darstellung von Organen und Weichteilgeweben von Patienten erreicht werden. Die Erfassung der Magnetresonanzbilddaten zur Erfassung und/oder Darstellung einer Perfusion in dem untersuchten Körperbereich des Patienten kann hierbei während und/oder unmittelbar nach der Zugabe eines medizinischen Indikationsmittels, insbesondere eines Magnetresonanzkontrastmittels wie beispielsweise Gd-DTPA (Gadopentetat-Dimeglumin), erfolgen. Zudem kann eine Perfusionseigenschaft auch mittels arterieller Spinmarkierung (engl. arterial spin labeling, ASL) erfolgen.
Eine Information einer Verteilung von medizinischen Indikationsmitteln und/oder eine Verweildauer von medizinischen Indikationsmittel im Patienten kann besonders einfach erreicht werden, wenn die ersten dynamischen Daten und/oder die zweiten dynamischen Daten zeitabhängige Signalwerte umfassen. Ferner kann hierdurch auch eine Perfusionsanlayse und damit eine Angiogenese-Analyse, bei der Rückschlüsse auf beispielsweise Tumoreigenschaften erhalten werden, wie insbesondere eine Malignität, eine Tumorart, eine lokale Ausbreitung usw., angewendet werden. Tumore sind abhängig von einem mitwachsenden Kapillarnetz, das den Tumor mit Sauerstoff und/oder Nährstoffen versorgt. Ohne die Fähigkeit neue Blutgefäße für die Versorgung auszubilden zu können bleiben Tumore auf eine symptomlose und klinisch nicht relevante Größe beschränkt. Daher ist gerade die Information einer Perfusionseigenschaft des Tumorgewebes und/oder des untersuchten Körperbereichs von besonderem Interesse für eine weitere Therapieplanung und/oder Therapiekontrolle. Die zeitabhängigen Signalwerte können insbesondere auch eine zeitabhängige Aktivitätsrate, wie dies insbesondere bei der Erfassung von Positron-Emissions-Tomographie-Bilddaten sinnvoll ist, umfassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass pharmakokinetische Modelle zur Bestimmung der ersten dynamischen Daten und/oder zur Bestimmung der zweiten dynamischen Daten verwendet werden. Hierdurch kann eine besonders hohe Aussagekraft der ermittelten dynamischen Daten erreicht werden, da vorzugsweise Stoffwechseleigenschaften und/oder weitere Prozesseigenschaften, denen insbesondere ein medizinisches Indikationsmittel im Körper des Patienten ausgesetzt ist, bei der Bestimmung der ersten dynamischen Daten und/oder der Bestimmung der zweiten dynamischen Daten berücksichtigt werden können. In diesem Zusammenhang soll unter einem pharmakokinetischen Modell insbesondere ein Modell verstanden werden, dass insbesondere eine Gesamtheit aller Prozesse, denen ein medizinisches Indikationsmittel im Körper des Patienten unterliegt, umfasst. Diese Prozesse können unter anderem eine Aufnahme des medizinischen Indikationsmittels, eine Verteilung des medizinischen Indikationsmittels, eine Ausscheidung des medizinischen Indikationsmittels sowie einen biochemischen Abbau und/oder einen biochemischen Umbau des medizinischen Indikationsmittels umfassen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die ersten dynamischen Daten und/oder die zweiten dynamischen Daten und/oder die korrelierten Daten graphisch dargestellt werden, wodurch insbesondere dynamische Prozesse und/oder eine Korrelation zwischen den unterschiedlichen dynamischen Daten des untersuchten Körperbereichs des Patienten für ein medizinisches Bedienpersonal, beispielsweise einem Arzt, besonders einfach dargestellt und übermittelt werden können. Zudem kann ein nicht-invasives Monitoring des untersuchten Körperbereichs, insbesondere eines Tumorbereichs, des Patienten erreicht werden. Besonders vorteilhaft kann dies erreicht werden, wenn die Darstellung der ersten dynamischen Daten und/oder die Darstellung der zweiten dynamischen Daten und/oder die Darstellung der korrelierten Daten fortlaufend erfolgt. Vorzugsweise erfolgt hierbei die Datenauswertung zur Bestimmung der ersten dynamischen Daten und der zweiten dynamischen Daten zeitgleich, so dass möglichst alle relevanten Informationen für das fortlaufende Monitoring zur Verfügung stehen. Das fortlaufende Monitoring erfolgt bevorzugt über einen begrenzten Zeitabschnitt, insbesondere der Untersuchungszeit für die medizinische Bildgebungsuntersuchung.
Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem medizinischen Bildgebungssystem mit einer ersten Bildgebungsvorrichtung, einer zweiten Bildgebungsvorrichtung und einer Recheneinheit, wobei das medizinische Bildgebungssystem zu einem Ausführen des Verfahrens zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung an einem Patienten mit den folgenden Schritten ausgelegt ist:

Es können vorteilhaft die einzelnen dynamischen Daten miteinander und/oder mit den korrelierten Daten verglichen werden und daraus zusätzliche spezielle Informationen aus den einzelnen modalitätsspezifischen Daten untersuchten Körperbereich des Patienten gewonnen werden. Beispielsweise können anhand der korrelierten dynamischen Daten eine Gewebeklassifizierung in Form eines Korrelationskoeffizienten und/oder spezifische Perfusionseigenschaften des untersuchten Bereichs des Patienten bestimmt werden.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit des medizinischen Bildgebungssystems ladbar ist, mit Programmmitteln, um ein Verfahren zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung an einem Patient auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Recheneinheit des medizinischen Bildgebungssystems ausgeführt wird. Eine derartige softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass bisherige Recheneinheiten von kombinierten medizinischen Bildgebungssystemen, die eine Positron-Emissions-Tomographie-Vorrichtung und eine weitere Bildgebungsmodalität aufweisen, durch Implementierung des Computerprogramms in geeigneter Weise modifiziert werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes medizinisches Bildgebungssystem in einer schematischen Darstellung,
2. ein Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung und
3a–c eine Darstellung von ersten dynamischen Daten (3a), zweiten dynamischen Daten (3b) und von aus den ersten dynamischen Daten und den zweiten dynamischen Daten ermittelten korrelierten Daten(3c).
In 1 ist ein erfindungsgemäßes medizinisches Bildgebungssystem 10 schematisch dargestellt. Das medizinische Bildgebungssystem 10 umfasst ein kombiniertes Bildgebungssystem, das eine erste Bildgebungsvorrichtung und eine zweite Bildgebungsvorrichtung umfasst. Die erste Bildgebungsvorrichtung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einer Magnetresonanzvorrichtung 30 gebildet. Die zweite Bildgebungsvorrichtung ist von einer Positronen-Emissions-Tomographie-Vorrichtung 20 (PET-Vorrichtung 20) gebildet. Grundsätzlich ist auch eine Ausbildung der ersten Bildgebungsvorrichtung als Computertomographie-Vorrichtung usw. denkbar, die mit der PET-Vorrichtung 30 kombinierbar ist.
Die Magnetresonanzvorrichtung 30 des medizinischen Bildgebungssystems 10 umfasst eine Magneteinheit 31. Die Magneteinheit 31 umgibt einen Patientenaufnahmebereich 32 zu einer Aufnahme eines Patienten 11, wobei der Patientenaufnahmebereich 32 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 31 zylinderförmig umgeben ist. Der Patient 11 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 12 des medizinischen Bildgebungssystems 10 in den Patientenaufnahmebereich 32 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 12 ist hierzu bewegbar innerhalb des Patientenaufnahmebereichs 32 angeordnet.
Die Magneteinheit 31 umfasst einen Hauptmagneten 33, der im Betrieb der Magnetresonanzvorrichtung 30 zu einer Erzeugung eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 34 ausgelegt ist. Die Magneteinheit 31 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 35 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet wird. Zudem umfasst die Magneteinheit 31 eine Hochfrequenzantenneneinheit 36, die zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 33 erzeugten Hauptmagnetfeld 34 einstellt, ausgelegt ist.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 33 der Gradientenspuleneinheit 35 und zur Steuerung der Hochfrequenzantenneneinheit 36 weist die Magnetresonanzvorrichtung 30 eine von einer Recheneinheit gebildete Steuereinheit 37 auf. Die Steuereinheit 37 steuert zentral die Magnetresonanzvorrichtung 30, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Hierzu umfasst die Steuereinheit 37 eine nicht näher dargestellte Gradientensteuereinheit und eine nicht näher dargestellte Hochfrequenzantennensteuereinheit. Zudem umfasst die Steuereinheit 37 eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit zu einer Auswertung von Magnetresonanzbilddaten.
Die dargestellte Magnetresonanzvorrichtung 30 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die Magnetresonanzvorrichtungen gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise einer Magnetresonanzvorrichtung 30 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der allgemeinen Komponenten verzichtet wird.
Die PET-Vorrichtung 20 des medizinischen Bildgebungssystems 10 umfasst mehrere Positronen-Emissions-Tomographie-Detektormodule 21 (PET-Detektormodule 21), die zu einer Ringform angeordnet sind und den Patientenaufnahmebereich 32 in der Umfangsrichtung umgeben. Die PET-Detektormodule 21 sind hierbei zwischen der Hochfrequenzantenneneinheit 36 und der Gradientenspuleneinheit 35 der Magnetresonanzvorrichtung 30 angeordnet und damit besonders platzsparend in die Magnetresonanzvorrichtung 30 integriert.
Die PET-Detektormodule 21 weisen jeweils mehrere, nicht näher dargestellte Positronen-Emissions-Tomographie-Detektorelemente (PET-Detektorelemente) auf, die zu einem PET-Detektorarray angeordnet sind, das ein Szintillationsdetektorarray mit Szintillationskristallen, beispielsweise LSO-Kristalle, umfasst. Des Weiteren umfassen die PET-Detektormodule 21 jeweils ein Photodiodenarray, beispielsweise Avalanche-Photodiodenarray oder APD-Photodiodenarray, die dem Szintillationsdetektorarray nachgeschaltet innerhalb der PET-Detektormodule 21 angeordnet sind. Das PET-Detektorarray weist zudem eine nicht näher dargestellte Detektorelektronik auf, die eine elektrische Verstärkerschaltung und weitere, nicht näher dargestellte Elektronikkomponenten umfasst.
Zu einer Steuerung der PET-Detektormodule 21 weist die PET-Vorrichtung 20 eine Steuereinheit 22 auf. Die dargestellte PET-Vorrichtung 20 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die PET-Vorrichtungen gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise einer PET-Vorrichtung 20 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der allgemeinen Komponenten verzichtet wird.
Mittels der PET-Detektormodule 21 werden Photonenpaare, die aus der Annihilation eines Positrons mit einem Elektron resultieren, erfasst. Trajektorien der beiden Photonen schließen einen Winkel von 180° ein. Zudem weisen die beiden Photonen jeweils eine Energie von 511 keV auf. Das Positron wird hierbei von einem Radiopharmakon emittiert, wobei das Radiopharmakon über eine Injektion dem Patienten 11 verabreicht wird. Beim Durchlaufen von Materie können die bei der Annihilation entstandenen Photonen absorbiert werden, wobei die Absorptionswahrscheinlichkeit von der Pfadlänge durch die Materie und dem entsprechenden Absorptionskoeffizienten der Materie abhängt.
Das medizinische Bildgebungssystem 10 weist zudem eine zentrale Recheneinheit 13 auf, die beispielsweise eine Erfassung von Magnetresonanzbilddaten mittels der Magnetresonanzvorrichtung 30 und der Erfassung von PET-Bilddaten mittels der PET-Vorrichtung 20 für eine gemeinsame Datenerfassung aufeinander abstimmt. Die Recheneinheit 13 umfasst zudem eine nicht näher dargestellt Auswerteeinheit. Die Recheneinheit 13 umfasst weiterhin eine Prozessoreinheit 14 und eine Speichereinheit 15. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Bilddaten können auf einer Anzeigeeinheit 16, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, des medizinischen Bildgebungssystems 10 für einen Bediener angezeigt werden. Zudem weist das medizinische Bildgebungssystem 10 eine Eingabeeinheit 17 auf, mittels der Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von einem Bediener eingegeben werden können.
Das dargestellte medizinische Bildgebungssystem 10 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die medizinische Bildgebungssysteme gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise eines medizinischen Bildgebungssystems 10 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der allgemeinen Komponenten verzichtet wird.
In 2 ist ein Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung an dem Patienten 11, schematisch dargestellt.
In einem ersten Verfahrensschritt 100 werden von der Recheneinheit 13 erste, mittels der Magnetresonanzvorrichtung 30 erfasste Bilddaten, die von Magnetresonanzbilddaten gebildet sind, von einem Körperbereich des Patienten 11 für eine weitere Auswertung bereitgestellt. Die Bereitstellung der Magnetresonanzbilddaten in dem ersten Verfahrensschritt 100 umfasst dabei ein Abrufen von bereits gespeicherten Magnetresonanzbilddaten aus der Speichereinheit 15 oder auch ein Erfassen und/oder Akquirieren der Magnetresonanzbilddaten in Form von Magnetresonanz-Rohbilddaten mittels der Magnetresonanzvorrichtung 30. Zudem kann es auch vorgesehen sein, dass die Erfassung der bereitgestellten, ersten Magnetresonanzbilddaten in Form von Magnetresonanz-Rohbilddaten während und/oder nach der Verabreichung eines medizinischen Indikationsmittels, das von einem Magnetresonanzkontrastmittel, beispielsweise Gd-DTPA, gebildet ist, erfolgt.
In einem weiteren Verfahrensschritt 101 werden von der Recheneinheit 13 zweite, mittels der PET-Vorrichtung 20 erfasste Bilddaten, die von Positron-Emissions-Tomographie-Bilddaten (PET-Bilddaten) gebildet sind, von dem Körperbereich des Patienten 11 für eine weitere Auswertung bereitgestellt. Der Körperbereich des Patienten 11, der mittels der PET-Bilddaten abgebildet wird, ist hierbei der gleiche Körperbereich des Patienten 11, der mittels der Magnetresonanzbilddaten abgebildet wird. Die Bereitstellung der PET-Bilddaten in dem weiteren Verfahrensschritt 101 umfasst dabei ein Abrufen von bereits gespeicherten PET-Bilddaten aus der Speichereinheit 15 oder auch ein Erfassen und/oder Akquirieren der PET-Bilddaten in Form von PET-Rohbilddaten der PET-Vorrichtung 20.
Die Erfassung der bereitgestellten PET-Bilddaten in Form von PET-Rohbilddaten mittels der PET-Vorrichtung 20 erfolgt während und/oder nach der Verabreichung eines medizinischen Indikationsmittels, das von einem Radiopharmakon gebildet ist. Vorzugsweise umfasst das Radiopharmakon 18-Fluorodeoxyglucose (FDG) oder einen ¹⁵O-Tracer und/oder weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Radiopharmaka, die für die Erfassung von dynamischen Positron-Emissions-Tomographie-Bilddaten geeignet sind. Die Erfassung der PET-Bilddaten kann bis zu 90 min nach der Verabreichung des Radiopharmakons beginnen.
Die Magnetresonanzbilddaten weisen eine höhere räumliche Auflösung auf als die PET-Bilddaten, so dass mittels der Magnetresonanzbilddaten eine insbesondere eindeutige Zuordnung von PET-Signalen in den PET-Bilddaten zu einem Entstehungsort im menschlichen Körper während einer Auswertung der PET-Bilddaten ermöglicht wird.
Die Erfassung der bereitgestellten Magnetresonanzbilddaten mittels der Magnetresonanzvorrichtung 30 und die Erfassung der bereitgestellten PET-Bilddaten mittels der PET-Vorrichtung 20 erfolgt zeitgleich bzw. simultan, so dass dynamische Prozesse in dem untersuchten Körperbereich des Patienten 11 zeitgleich mittels der unterschiedlichen Bildgebungsuntersuchung erfasst und abgebildet werden. Aufgrund der zeitgleichen Erfassung der Magnetresonanzbilddaten und der PET-Bilddaten liegen unterschiedliche Informationen und/oder Kenntnisse des untersuchten Körperbereichs vor, die sich aufgrund unterschiedlicher Empfindlichkeiten der unterschiedlichen Untersuchungsmodalitäten ergeben. Alternativ hierzu kann die Erfassung der bereitgestellten Magnetresonanzbilddaten und die Erfassung der bereitgestellten PET-Bilddaten auch mit einem kurzen zeitlichen Abstand nacheinander erfolgen, wobei der kurze zeitliche Abstand zwischen der Erfassung der Magnetresonanzbilddaten und der PET-Bilddaten einen zeitlichen Abstand von maximal 15 Minuten, vorteilhafterweise von maximal zehn Minuten und besonders bevorzugt von maximal fünf Minuten aufweist.
Daran anschließend werden von der Recheneinheit 13 in einem weiteren Verfahrensschritt 102 erste dynamische Daten anhand der Magnetresonanzbilddaten in Abhängigkeit einer Zeit t bestimmt (2 und 3a). Zudem werden von der Recheneinheit in dem weiteren Verfahrensschritt 102 ebenfalls zweite dynamische Daten anhand der PET-Bilddaten in Abhängigkeit einer Zeit t bestimmt (2 und 3b). Die Zeit t umfasst beispielsweise eine Untersuchungszeit der ersten und/oder der zweiten Bildgebungsuntersuchung. Zudem kann die Zeit t auch eine Verweildauer eines medizinischen Indikationsmittels, wie insbesondere des Radiopharmakons und/oder des Magnetresonanzkontrastmittels, umfassen. Die Bestimmung der ersten dynamischen Daten und der zweiten dynamischen Daten erfolgt mittels der Recheneinheit 13 zeitgleich, so dass die ersten dynamischen Daten und der zweiten dynamischen Daten für eine gemeinsame Analyse zur Verfügung stehen.
Hierbei umfassen die ersten dynamischen Daten zeitabhängige Signalwerte a, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel von zeitabhängigen Magnetresonanzsignalen gebildet sind (3a). Die zweiten dynamischen Daten umfassen ebenfalls zeitabhängige Signalwerte b, die von einer zeitabhängige Aktivitätsrate und/oder einer Änderung eines SUVs gebildet sind (3b). Der SUV (standardized uptake value) umfasst eine physiologischen Quantifizierung lokaler Konzentrationen einer Radioaktivität. In den SUV geht quantitativ ein Stoffwechsel des für die Positron-Emissions-Tomographie-Untersuchung verwendeten Radiopharmakons mit dem untersuchten Körperbereich, insbesondere einem Tumor und/oder einer Läsion, des Patienten 11 ein. Hierbei stellt der SUV im Wesentlichen eine Radioaktivitätskonzentration im Verhältnis zu einer applizierten Radioaktivität dar.
Des Weiteren werden zur Bestimmung der ersten und der zweiten dynamischen Daten pharmakokinetische Modelle von der Recheneinheit 13 verwendet. Mittels der pharmakokinetischen Modelle erfolgt von der Recheneinheit 13 eine Korrektur der PET-Bilddaten und/oder der Magnetresonanzbilddaten. Die pharmakokinetischen Modelle erlauben Aussagen über eine Verteilung und/ oder eine Konzentration der medizinischen Indikationsmittel, insebsondere der Radiopharmaka und/oder der Magnetresonanzkontrastmittel. Beispielsweise kann hierbei eine arterielle Input-Funktion bei der Aufnahme des Radiopharmakons bei der Berechnung und/oder Bestimmung der Änderung der Signalintensität berücksichtigt werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt 103 werden von der Recheneinheit 13 korrelierte Daten einer Korrelation der ersten dynamischen Daten mit den zweiten dynamischen Daten bestimmt (2 und 3c). Die korrelierten Daten werden hierbei von der Recheneinheit zeitabhängig bestimmt, so dass eine gleiche für die korrelierten Daten eine gleiche Erfassungszeit der in die Berechnung eingehenden Magnetresonanzbilddaten und PET-Bilddaten vorliegt. Anhand der korrelierten Daten kann in dem weiteren Verfahrensschritt 103 von der Recheneinheit 13 auch ein Korrelationskoeffizient berechnet werden, mittels dessen beispielsweise eine Gewebeklassifikation und/oder spezifische Perfusionseigenschaften des untersuchten Bereichs des Patienten 11 bestimmt werden. Hierbei umfassen die korrelierten Daten einen zeitabhängigen Korrelationswert c, wie beispielsweise einen zeitabhängiger Korrelationskoeffizienten.
Eine von der Recheneinheit 13 in dem Verfahrensschritt 103 durchgeführte Korrelation der ersten dynamischen Daten mit den zweiten dynamischen Daten kann beispielsweise Auswertungen und/oder Algorithmen umfassen, die unterschiedliche Messwerte der unterschiedlichen Bildgebungsuntersuchungen zueinander in Beziehung setzen und verarbeiten. Hierbei können auch Modellparameter, beispielsweise aus pharmakokinetischen Modellen, mit in die Berechnung eingehen.
In einem weiteren Verfahrensschritt 104 erfolgt eine graphische Darstellung der ersten dynamischen Daten, der zweiten dynamischen Daten und/oder der korrelierten Daten, wobei die graphische Darstellung von der Recheneinheit 13 initiiert wird. Die graphische Darstellung der der ersten dynamischen Daten, der zweiten dynamischen Daten und/oder der korrelierten Daten erfolgt mittels der Anzeigeeinheit 16.
Zudem können die ersten dynamischen Daten, die zweiten dynamischen Daten und die korrelierten Daten in dem Verfahrensschritt 104 fortlaufend mittels der Anzeigeeinheit 16 dargestellt werden. Hierdurch wird ein fortlaufendes, nichtinvasives Monitoring mittels der dynamischen Daten und/oder der korrelierten Daten des untersuchten Körperbereichs des Patienten 11 ermöglicht.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden einzelne Gewebeeigenschaften des untersuchten Körperbereichs des Patienten 11 durch die unterschiedlichen Bildgebungsuntersuchungen bzw. die unterschiedlichen Bildgebungsvorrichtung unterschiedlich erfasst und diese Informationen aufgrund der Bereitstellung und/oder Darstellung der ersten dynamischen Daten, der zweiten dynamischen Daten und der korrelierten Daten einem Arzt für eine anschließende Befundung zur Verfügung gestellt. Die Darstellungen und/oder Bereitstellungen der ersten dynamischen Daten, der zweiten dynamischen Daten und der korrelierten Daten ermöglichen es, dass ein Arzt auf Grundlage dieser dynamischen Daten zusammen mit den korrelierten Daten spezifischere Aussagen und/oder Befunde erstellen kann.
Die Verfahrensschritte 100 bis 104 werden von der Recheneinheit 13 zusammen mit der Magnetresonanzvorrichtung 30 und der PET-Vorrichtung 20 ausgeführt. Hierzu umfasst die Recheneinheit 13 eine dazu erforderliche Software und/oder Computerprogramme, die in der Speichereinheit 15 gespeichert sind. Die Software und/oder Computerprogramme umfassen Programmmittel, die dazu ausgelegt sind, dass die Verfahrensschritte 100 bis 104 des beschriebenen Verfahrens zu einem Auswerten von Magnetresonanzbilddaten der ersten Bildgebungsuntersuchung und von PET-Bilddaten der zweiten Bildgebungsuntersuchung an einem Patienten 11 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm und/oder die Software in der Recheneinheit 13 mittels der Prozessoreinheit 14 der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 10 ausgeführt wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung an einem Patienten, mit den folgenden Schritten: – einem Bereitstellen von mittels einer ersten Bildgebungsvorrichtung erfassten ersten Bilddaten der ersten Bildgebungsuntersuchung, – einem Bereitstellen von mittels einer zweiten Bildgebungsvorrichtung erfassten zweiten Bilddaten der zweiten Bildgebungsuntersuchung, – einem Bestimmen von ersten dynamischen Daten anhand der ersten Bilddaten in Abhängigkeit von einer Zeit, – einem Bestimmen von zweiten dynamischen Daten anhand der zweiten Bilddaten in Abhängigkeit von einer Zeit und – einem Bestimmen von korrelierten Daten einer Korrelation der ersten dynamischen Daten mit den zweiten dynamischen Daten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Bestimmung der korrelierten Daten zugrunde liegenden ersten Bilddaten und zweiten Bilddaten zeitgleich erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der bereitgestellten ersten Bilddaten und/oder die Erfassung der bereitgestellten zweiten Bilddaten während einer Verabreichung eines medizinischen Indikationsmittels oder unmittelbar nach der Verabreichung des medizinischen Indikationsmittels erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bilddaten Positron-Emissions-Tomographie-Bilddaten umfassen und das medizinische Indikationsmittel ein Radiopharmakon ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Bilddaten Magnetresonanzbilddaten umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten dynamischen Daten und/oder die zweiten dynamischen Daten einen zeitabhängigen Signalwert umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pharmakokinetische Modelle zur Bestimmung der ersten dynamischen Daten und/oder zur Bestimmung der zweiten dynamischen Daten verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erstem dynamischen Daten und/oder die zweiten dynamischen Daten und/oder die korrelierten Daten graphisch dargestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellung der ersten dynamischen Daten und/oder der zweiten dynamischen Daten und/oder der korrelierten Daten fortlaufend erfolgt.
Medizinisches Bildgebungssystem mit einer ersten Bildgebungsvorrichtung, einer zweiten Bildgebungsvorrichtung und einer Recheneinheit, wobei das medizinische Bildgebungssystem zu einem Ausführen des Verfahrens zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung an einem Patienten nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.
Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines medizinischen Bildgebungssystems ladbar ist, mit Programmmitteln, um ein Verfahren zu einem Auswerten von ersten Bilddaten einer ersten Bildgebungsuntersuchung und von zweiten Bilddaten einer zweiten Bildgebungsuntersuchung an einem Patienten nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Recheneinheit des medizinischen Bildgebungssystems ausgeführt wird.