DE102014213128A1

DE102014213128A1 - Bildgebung

Info

Publication number: DE102014213128A1
Application number: DE102014213128.6A
Authority: DE
Inventors: Uwe Böttcher
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-01-07
Also published as: US20160003926A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruktion von Bildern aus Aufnahmedaten eines Bildgebungsgeräts (1), wobei mehrere Varianten (10, 11, 12, 13) eines jeweiligen Bildes mit jeweils verschiedenen Rekonstruktionsverfahren gewonnen werden. Die Erfindung betrifft auch ein Bildgebungsgerät (1) mit einer Steuereinrichtung (2) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruktion von Bildern aus Aufnahmedaten eines Bildgebungsgeräts. Die Erfindung betrifft weiter ein entsprechendes Bildgebungsgerät.
In Verfahren zur Bildgebung mittels Bildgebungsgeräten wird aus den gewonnenen Aufnahmedaten oder Rohdaten mittels verschiedenster Rekonstruktionsverfahren das eigentliche Bild gewonnen. Beispiele für derartige Bildgebungsgeräte sind ein Ultraschallgerät, ein Röntgengerät, ein Computertomograph oder ein Magnetresonanzgerät.
Die Rekonstruktionsverfahren unterscheiden sich im Hinblick auf ein jeweiliges Bildgebungsgerät insbesondere in der Art der verwendeten mathematischen Transformationen der Aufnahmedaten, in der Art der verwendeten Rauschunterdrückung oder Filterung und/oder in der Art der Kombination verschiedener Daten desselben Objekts oder eines Ausschnitts des Objekts zur Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (SNR), also z.B. in der Art einer Mittelung etc. Die Qualität der Bilder ist insofern bezogen auf das jeweils zu untersuchende Objekt für die verschiedenen Rekonstruktionsverfahren jeweils unterschiedlich. Beispielsweise kann für dasselbe Objekt ein aus einem bestimmten Rekonstruktionsverfahren gewonnenes Bild ein unerwünschtes Artefakt zeigen, und ein Bild, das aus einem anderen Rekonstruktionsverfahren gewonnen ist, ohne Artefakt erscheinen.
Insbesondere aufgrund der großen aufgenommenen Datenmengen wird in heutigen Geräten, die auf dem Verfahren der Bildrekonstruktion aus den aufgenommenen Aufnahmedaten beruhen, das Rekonstruktionsverfahren zum Zeitpunkt der Bildaufnahme ausgewählt, oder aber es ist ein Rekonstruktionsverfahren standardmäßig voreingestellt. Die Rohdaten werden nach der Rekonstruktion aus Speichergründen nur für eine bestimmte Zeitspanne vorgehalten und dann gelöscht. Nachteiligerweise ist jedoch zum Zeitpunkt der Bildaufnahme unter Umständen nicht bekannt, welches Rekonstruktionsverfahren die jeweils beste Bildqualität liefern würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Bildgebung anzugeben, welches eine einfache Möglichkeit bietet, das Bild mit dem jeweils geeignetsten Rekonstruktionsverfahren anzuzeigen.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Rekonstruktion von Bildern aus Aufnahmedaten eines Bildgebungsgeräts gelöst, wobei mehrere Varianten eines jeweiligen Bildes mit jeweils verschiedenen Rekonstruktionsverfahren gewonnen werden.
Die Erfindung sieht demnach in überraschend einfacher Art und Weise vor, aus den aufgenommenen Aufnahmedaten mit verschiedenen Rekonstruktionsverfahren mehrere Varianten des jeweiligen Bildes zu erzeugen. Nach Erzeugung der verschiedenen Bildvarianten brauchen insbesondere die aufgenommenen Rohdaten nicht mehr vorgehalten werden. Aus den jeweils erzeugten Varianten kann insbesondere zu einem späteren Zeitpunkt jedoch diejenige Variante ausgewählt werden, die die für den Betrachter gewünschte beste Bildqualität beinhaltet.
Das angegebene Verfahren bietet insofern eine überraschend einfache Möglichkeit, einem Betrachter oder Benutzer zu einem bezüglich der Bildaufnahme späteren Zeitpunkt das für ihn mit gewünschter Qualität erzeugte Bild zu liefern, obwohl zum Zeitpunkt der Bildaufnahme das hierfür geeignetste Rekonstruktionsverfahren nicht bekannt ist. Das Verfahren arbeitet insbesondere resourcenschonend, da keine große Menge an Rohdaten gespeichert und vorgehalten werden muss.
Vorteilhafterweise werden die mehreren Varianten des Bildes parallel und insbesondere unmittelbar nach oder während der Bildaufnahme gewonnen.
Zweckmäßigerweise werden die mehreren Varianten des Bildes abgespeichert, so dass sie zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt für einen Betrachter hinsichtlich der gewünschten Bildqualität ausgewählt werden können. Dabei bietet das Verfahren auch den zusätzlichen Vorteil, dass Bildvarianten zur Auswahl vorgehalten werden, die jeweils für verschiedene Anforderungen des Betrachters günstig sind. So kann beispielsweise eine Bildvariante zur Betrachtung eines spezifischen räumlichen Teilbereiches günstig sein bzw. die hierfür beste Qualität aufweisen, wohingegen eine andere Bildvariante zu einer Informationsgewinnung unter einem anderen Aspekt günstig sein kann.
In einer bevorzugten Variante werden zur Rekonstruktion Aufnahmedaten eines medizinischen Bildgebungsgeräts herangezogen werden. Dabei eignet sich das angegebenen Verfahren wegen der großen zu verarbeitenden Datenmengen insbesondere zur multiplen Rekonstruktion der Aufnahmedaten eines Ultraschallgeräts, eines Röntgengeräts, eines Computertomographen und/oder eines Magnetresonanzgeräts.
In modernen Verfahren zur Bildgebung mittels Magnetresonanz (MR) werden mittels einer Mehrzahl von getrennten Detektorspulen parallele Magnetresonanzdaten gewonnen. Aus den parallel gewonnenen mehreren Magnetresonanzdaten wird das jeweilige Bild des untersuchten Objekts räumlich aufgelöst rekonstruiert. Die Datenaufnahme mit mehreren Detektorspulen führt zu einem höheren Signal-zu-Rausch-Verhältnis in den Daten, insbesondere in der Nähe der einzelnen Spulenelemente. Zusätzlich bietet diese Art der Datenaufnahme die Möglichkeit, die Messung zu beschleunigen und kann somit die Verweildauer für einen zu untersuchenden Patienten verkürzen.
Empfangsspulen, die aus mehreren Detektorspulen bestehen, werden üblicherweise als „Phased Array“-Spulen bezeichnet.
Aufgrund sich unterscheidender Spulenempfindlichkeiten der verschiedenen Detektorspulen oder durch übersprechende HF-Felder kann es jedoch zu unerwünschten Artefakten in dem aus den Magnetresonanzdaten mehrerer Spulen rekonstruierten Bild oder zu einem relativ niedrigen Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) kommen. Aus diesem Grund sind in der Literatur auch verschiedene Rekonstruktionsverfahren bekannt, die die Qualität eines mit mehreren Detektorspulen gewonnenen MR-Bildes verbessern und insbesondere die SNR vergrößern. Beispielsweise sind die Methode der Empfindlichkeitskodierung (SENSE), die Methode der Erfassung räumlicher Harmonischer (SMASH), die Methode der kohärenten Addition, die Methode der bildbasierten Empfindlichkeitsabschätzung, die Methode der adaptiven Filterung und die Methode der Summierung der Quadrate (SoS) bekannt, wozu beispielhaft auf E. G. Larsson et al, SNR-optimality of sum-of-squares reconstruction for phasedarray magnetic resonance imaging, Journal of Magnetic Resonance 163(2003), S. 121–123 und auf D. O. Walsh et al, Adaptive reconstruction of phased array MR imagery, magnetic resonance in medicine 43 (2000), S. 682–690 verwiesen wird.
Bei dem SENSE-Verfahren (sensitivity encoding) wird bei der Rekonstruktion die Tatsache einer Datenkodierung der einzelnen Detektorspulen aufgrund ihrer jeweils verschiedenen Empfindlichkeiten ausgenutzt. Bei dem SMASH-Verfahren (Simultaneous Acquisition of Spatial Harmonics) werden Linearkombinationen von Empfindlichkeitsfunktionen zur Näherung von Harmonischen im betrachteten Blickfeld verwendet (siehe auch: K. P. Pruessmann et al, SENSE: Sensitivity Encoding for Fast MRI, Magnetic Resonance in Medicine 42 (1999), S. 952–962). Bei dem Verfahren der kohärenten Addition werden nach Phasenabgleich die Daten verschiedener Detektorspulen kohärent überlagert. Bei dem Verfahren der bildbasierten Empfindlichkeitsabschätzung erfolgt anhand der aufgenommenen Daten eine Abschätzung der Empfindlichkeiten der einzelnen Spulen. Bei der adaptiven Filterung wird ein auf die jeweilige Anordnung von Detektorspulen spezifisch ausgebildeter adaptiver Filter zur Rauschunterdrückung eingesetzt. Bei dem SoS-Verfahren werden quadratische Mittelwerte aus den mehreren Magnetresonanzdaten gebildet, wodurch kleine Signale unterdrückt werden.
Vorteilhaft wird daher in einem Magnetresonanzgerät mittels einer Mehrzahl von Detektorspulen eine Mehrzahl von Magnetresonanzdaten aufgenommen, wobei jeweils mehrere der Magnetresonanzdaten zur Rekonstruktion eines Bildes herangezogen werden.
Bevorzugt sind dabei die verschiedenen Rekonstruktionsverfahren ausgewählt aus einer Gruppe, die die Methode der Empfindlichkeits-Kodierung (SENSE), die Methode der Erfassung räumlicher Harmonischer (SMASH), die Methode der kohärenten Addition, die Methode der bildbasierten Empfindlichkeitsabschätzung, die Methode der adaptiven Filterung und die Methode der Summierung der Quadrate (SoS) enthält. Hierdurch ist hinsichtlich der Verschiedenheit der Selektionsverfahren im Hinblick auf Artefakte und im Hinblick auf die SNR eine sinnhafte Auswahl getroffen.
Durch die inhomogenen Empfangsprofile der einzelnen Empfangsspulen kommt es zu deutlichen Signalunterschieden in den einzelnen Detektorspulen. Diesen Signalunterschieden kann mit entsprechend angeordneten HF-Filtern begegnet werden. Die Stärke der jeweiligen HF-Filter ist unter Umständen bei ihrer Anwendung jedoch nicht bekannt. Insofern werden in einer vorteilhaften weiteren Variante die verschiedenen Rekonstruktionsverfahren mit verschiedenen HF-Filtern auf der Detektorseite durchgeführt. Dabei soll sich der Begriff verschiedener Rekonstruktionsverfahren auch auf solche Rekonstruktionsverfahren beziehen, die zwar mit dem gleichen mathematischen Algorithmus, jedoch mit unterschiedlichen HF-Filtern erzeugt werden. Andererseits kann auch für verschiedene mathematische Algorithmen bzw. Rekonstruktionsverfahren jede dieser Varianten zusätzlich auch mit verschiedenen HF-Filtern durchgeführt werden.
Die Erfindung betrifft weiter auch ein Bildgebungsgerät mit einer Steuerungseinrichtung, die zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens eingerichtet und ausgebildet ist. Die für das Verfahren und deren Ausführungsvarianten genannten Vorteile können hierbei sinngemäß auf das Bildgebungsgerät übertragen werden. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen können den auf ein Bildgebungsgerät gerichteten Unteransprüchen entnommen werden.
Bevorzugt ist ein Speicher vom Bildgebungsgerät umfasst, der zur Abspeicherung der mehreren Varianten des Bildes eingerichtet und ausgebildet ist.
Zweckmäßigerweise ist vom Bildgebungsgerät eine Auswahleinrichtung umfasst, die zur Auswahl einer der mehreren Varianten des Bildes durch einen Benutzer eingerichtet und ausgebildet ist. Die Auswahleinrichtung kann beispielsweise eine Anzeigeeinheit umfassen, die dem Benutzer die jeweiligen Varianten des Bildes grafisch zur Auswahl anzeigt.
Bevorzugt ist das Bildgebungsgerät als ein Magnetresonanzgerät mit einer Mehrzahl von Detektorspulen ausgebildet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige 1 schematisch ein als Magnetresonanzgerät ausgebildet Bildgebungsgerät 1 mit einer Steuereinrichtung 2 und mit einer Mehrzahl von Detektorspulen 3, 4, 7 die zu einer parallelen Erfassung von jeweiligen Magnetresonanzdaten eingerichtet sind. Die Steuereinrichtung 2 ist insbesondere dazu eingerichtet, aus den verschiedenen Magnetresonanzdaten der mehreren Detektionsspulen 3, 4, 7 für einen jeweils interessierenden Beobachtungsbereich ein MR-Bild zu rekonstruieren. Die Detektorspulen 3, 4, 7 sind insbesondere als ein sogenanntes Phased Array ausgebildet.
Die Steuereinrichtung 2 ist zusätzlich dazu eingerichtet und ausgebildet, aus den verschiedenen Magnetresonanzdaten der verschiedenen Detektorspulen mehrere Varianten des MR-Bildes zu erzeugen, wobei für jede dieser Varianten ein unterschiedliches Rekonstruktionsverfahren angewendet wird. Die verschiedenen Varianten des MR-Bildes werden in einem Speicher 9 nach Erzeugung abgelegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden eine erste Variante 10, eine zweite Variante 11, eine dritte Variante 12 und eine vierte Variante 13 des MR-Bildes erzeugt. Die Varianten 10 bis 13 des MR-Bildes werden beispielsweise nach der Methode der adaptiven Filterung, nach der Methode der Summierung der Quadrate, nach der Methode der kohärenten Addition oder nach der Methode der Empfindlichkeits-Kodierung erzeugt. Alternativ können für die verschiedenen Varianten 10 bis 13 des MR-Bildes auch verschiedene HF-Filter eingesetzt werden, die HF-Effekte auf die verschiedenen Detektorspulen 3, 4, 7 berücksichtigen. Auf Wunsch werden einem Benutzer die verschiedenen Bildvarianten grafisch zur Auswahl dargestellt. Je nach Wunsch des Benutzers kann dann die jeweils hinsichtlich der Bildqualität günstigste Variante des MR-Bildes zur Betrachtung herangezogen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

E. G. Larsson et al, SNR-optimality of sum-of-squares reconstruction for phasedarray magnetic resonance imaging, Journal of Magnetic Resonance 163(2003), S. 121–123 [0014]
D. O. Walsh et al, Adaptive reconstruction of phased array MR imagery, magnetic resonance in medicine 43 (2000), S. 682–690 [0014]
K. P. Pruessmann et al, SENSE: Sensitivity Encoding for Fast MRI, Magnetic Resonance in Medicine 42 (1999), S. 952–962 [0015]

Claims

Verfahren zur Rekonstruktion von Bildern aus Aufnahmedaten eines Bildgebungsgeräts (1), wobei mehrere Varianten (10, 11, 12, 13) jeweils eines Bildes mit jeweils verschiedenen Rekonstruktionsverfahren gewonnen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Varianten (10, 11, 12, 13) parallel gewonnen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Varianten (10, 11, 12, 13) des Bildes abgespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Rekonstruktion Aufnahmedaten eines medizinischen Bildgebungsgeräts (1) herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Rekonstruktion Aufnahmedaten eines Ultraschallgeräts, eines Röntgengeräts, eines Computertomographen und/oder eines Magnetresonanzgeräts herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in einem Magnetresonanzgerät mittels einer Mehrzahl von Detektorspulen (3, 4, 7) eine Mehrzahl von Magnetresonanzdaten aufgenommen wird und wobei jeweils mehrere der Magnetresonanzdaten zur Rekonstruktion eines Bildes herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die verschiedenen Rekonstruktionsverfahren ausgewählt werden aus einer Gruppe, die die Methode der Empfindlichkeits-Kodierung (SENSE), die Methode der Erfassung räumlicher Harmonischer (SMASH), die Methode der kohärenten Addition, die Methode der bildbasierten Empfindlichkeitsabschätzung, die Methode der adaptiven Filterung und die Methode der Summierung der Quadrate (SOS) enthält.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die verschiedenen Rekonstruktionsverfahren mit verschiedenen HF-Filtern auf der Detektorseite durchgeführt werden.
Bildgebungsgerät (1) umfassend eine Steuerungseinrichtung (2), die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet und ausgebildet ist.
Bildgebungsgerät (1) nach Anspruch 9, wobei ein Speicher (9) umfasst ist, der zur Abspeicherung der mehreren Varianten (10, 11, 12, 13) des Bildes eingerichtet und ausgebildet ist.
Bildgebungsgerät (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine Auswahleinrichtung (14) umfasst ist, die zur Auswahl einer der mehreren Varianten (10, 11, 12, 13) des Bildes durch einen Benutzer eingerichtet und ausgebildet ist.
Bildgebungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, das als ein medizinisches Bildgebungsgerät (1) ausgebildet ist.
Bildgebungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, das als ein Ultraschallgerät, als ein Röntgengerät, als ein Computertomograph oder als ein Magnetresonanzgerät ausgebildet ist.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 13, umfassend eine Mehrzahl von Detektorspulen (3, 4, 7).