DE102014214828A1

DE102014214828A1 - Verfahren zum Magnetresonanz-Fingerprinting

Info

Publication number: DE102014214828A1
Application number: DE102014214828.6A
Authority: DE
Inventors: David Grodzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-02-04
Also published as: US20160033604A1; US10126393B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Magnetresonanz-Fingerprinting und ein Magnetresonanzgerät. Um eine auf die Messbedingungen besonders vorteilhaft abgestimmte Magnetresonanz-Fingerprinting-Untersuchung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren zum Magnetresonanz-Fingerprinting folgende Verfahrensschritte umfasst: – Erfassen eines Magnetresonanz-Signalverlaufs eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode, – Signalvergleich des erfassten Magnetresonanz-Signalverlaufs mit mehreren in einer Datenbank hinterlegten Datenbank-Signalverläufen, wobei jedem der Datenbank-Signalverläufe ein Datenbankwert zumindest eines Gewebeparameters zugeordnet ist, und – Bestimmen eines Werts des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfluss einer Temperatur des Untersuchungsobjekts auf den Magnetresonanz-Signalverlauf bei der weiteren Verarbeitung des Magnetresonanz-Signalverlaufs berücksichtigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Magnetresonanz-Fingerprinting und ein Magnetresonanzgerät.
In einem Magnetresonanzgerät, auch Magnetresonanztomographiesystem genannt, wird üblicherweise der zu untersuchende Körper einer Untersuchungsperson, insbesondere eines Patienten, mit Hilfe eines Hauptmagneten einem relativ hohen Hauptmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 oder 3 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich werden mit Hilfe einer Gradientenspuleneinheit Gradientenpulse ausgespielt. Über eine Hochfrequenzantenneneinheit werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Hochfrequenz-Pulse, insbesondere Anregungspulse, ausgesendet, was dazu führt, dass die Kernspins bestimmter, durch diese Hochfrequenz-Pulse resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Hauptmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenz-Signale, so genannte Magnetresonanz-Signale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Hochfrequenzantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
Aus der Schrift Ma et al., „Magnetic Resonance Fingerprinting", Nature, 495, 187–192 (14 March 2013) ist eine Magnetresonanz-Fingerprinting Methode bekannt, mittels welcher quantitative Werte von Gewebeparametern eines Untersuchungsobjekts bestimmt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine auf die Messbedingungen besonders vorteilhaft abgestimmte Magnetresonanz-Fingerprinting-Untersuchung 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 zum Magnetresonanz-Fingerprinting, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

– Erfassen eines Magnetresonanz-Signalverlaufs eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode,
– Signalvergleich des erfassten Magnetresonanz-Signalverlaufs mit mehreren in einer Datenbank hinterlegten Datenbank-Signalverläufen, wobei jedem der Datenbank-Signalverläufe ein Datenbankwert zumindest eines Gewebeparameters zugeordnet ist, und
– Bestimmen eines Werts des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfluss einer Temperatur des Untersuchungsobjekts auf den Magnetresonanz-Signalverlauf bei der weiteren Verarbeitung des Magnetresonanz-Signalverlaufs berücksichtigt wird.

Das Untersuchungsobjekt kann ein Patient, eine Trainingsperson oder ein Phantom sein. Der Wert des zumindest einen Gewebeparameters kann nach seiner Bestimmung bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Wert des zumindest einen Gewebeparameters einem Benutzer auf einer Anzeigeeinheit angezeigt werden und/oder auf einer Datenbank abgespeichert werden. Insbesondere wird eine ortsaufgelöste Verteilung des Werts des zumindest einen Gewebeparameters im Untersuchungsbereich bestimmt. Der zumindest eine Gewebeparameter charakterisiert vorteilhafterweise eine physikalische Eigenschaft eines Gewebes des Untersuchungsobjekts, von welchem der Magnetresonanz-Signalverlauf erfasst wurde. Insbesondere kann der zumindest eine Gewebeparameter eine Reaktion des Gewebes auf eine Hochfrequenz-Anregung quantifizieren. Ein Gewebe des Untersuchungsobjekts kann beispielsweise ein Hirngewebe, ein Knochengewebe, ein Fettgewebe, ein Muskelgewebe, usw. sein. Selbstverständlich können auch Gewebeparameter für andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Gewebearten des Untersuchungsobjekts bestimmt werden.
Der zumindest eine Gewebeparameter kann von einem oder mehreren der folgenden Gewebeparameter gebildet werden: eine T1-Relaxationszeit, eine T2-Relaxationszeit, ein Diffusionswert (beispielsweise ein scheinbarer Diffusionskoeffizient, apparent diffusion coefficient, ADC), ein Magnetisierungsmoment, eine Protonendichte, eine Resonanzfrequenz, eine Konzentration eines Stoffs, eine Temperatur, usw. Selbstverständlich sind auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Gewebeparameter denkbar. Es können auch mehrere Werte von verschiedenen Gewebeparametern bestimmt werden, wobei hierbei eine beliebige Kombination der genannten Gewebeparameter denkbar ist.
Die Magnetresonanz-Fingerprinting Methode umfasst typischerweise ein Erfassen von mehreren Magnetresonanz-Bildern des Untersuchungsbereichs, wobei für das Erfassen der verschiedenen Magnetresonanz-Bilder verschiedene Aufnahmeparameter gesetzt werden. Die Aufnahmeparameter können dabei in einer pseudorandominisierten Weise variiert werden. Mögliche Aufnahmeparameter, welche bei der Akquisition der mehreren Magnetresonanz-Bilder verändert werden, sind beispielsweise eine Echozeit, eine Ausbildung und/oder Anzahl von Hochfrequenz-Pulsen, eine Ausbildung und/oder Anzahl von Gradientenpulsen, eine Diffusionskodierung usw. Die mehreren Magnetresonanz-Bilder können dabei während mehreren Repetitionszeiten erfasst werden, wobei jeweils ein Magnetresonanz-Bild der mehreren Magnetresonanz-Bilder während einer Repetitionszeit der mehreren Repetitionszeiten erfasst werden kann. Über die mehreren Magnetresonanz-Bilder wird dann insbesondere der ortsabhängige Magnetresonanz-Signalverlauf generiert.
Insbesondere sind den verschiedenen Datenbank-Signalverläufen jeweils ein unterschiedlicher Wert des zumindest einen Gewebeparameters zugeordnet. Die Datenbank-Signalverläufe stellen insbesondere den bei der Magnetresonanz-Fingerprinting-Methode zu erwartenden Signalverlauf dar, wenn eine Probe, deren Wert des zumindest einen Gewebeparameters dem zugehörigen Datenbankwert entspricht, untersucht wird. Die Datenbank-Signalverläufe können beispielsweise in einer Kalibrierungsmessung ermittelt werden und/oder simuliert werden. Die Magnetresonanz-Fingerprinting-Methode sieht dann typischerweise vor, dass ein Datenbank-Signalverlauf der mehreren Datenbank-Signalverläufe zu dem erfassten Magnetresonanz-Signalverlauf anhand des Ergebnisses des Signalvergleichs zugeordnet wird. Der zu dem zugeordneten Datenbank-Signalverlauf gehörende Datenbankwert des zumindest einen Gewebeparameters kann dann als gemessener Wert des zumindest einen Gewebeparameters gesetzt werden. So kann der Wert des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs bestimmt werden. Der anhand des Signalvergleichs bestimmte Wert des zumindest einen Gewebeparameters stellt dann insbesondere einen tatsächlichen Messwert dar, während die Datenbankwerte des zumindest einen Gewebeparameters virtuelle Werte des zumindest einen Gewebeparameters darstellen.
Den Datenbank-Signalverläufen können auch jeweils mehrere Datenbankwerte von mehreren Gewebeparametern zugeordnet sein. Dann können mittels eines Signalvergleichs mehrere Werte des zumindest einen Gewebeparameters gleichzeitig bestimmt werden. Es ist lediglich das Erfassen von einem einzelnen Magnetresonanz-Signalverlauf für ein Voxel des Untersuchungsbereichs nötig, um alle Werte der mehreren Gewebeparameter mittels der Magnetresonanz-Fingerprinting-Methode für den Voxel zu bestimmen. Für eine detailliertere Beschreibung einer exemplarischen Funktionsweise einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode wird auf die eingangs zitierte Schrift von Ma et al. verwiesen.
Mit der Temperatur des Untersuchungsobjekts ist insbesondere eine Temperatur, welche in einem Körperinneren des Untersuchungsobjekts vorliegt und/oder eine Temperatur von inneren Organen des Untersuchungsobjekts darstellt, gemeint. Die Temperatur des Untersuchungsobjekts kann sich dabei, beispielsweise aufgrund eines Fiebers des Untersuchungsobjekts, verändern. Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass der Wert des zumindest einen Gewebeparameters des Untersuchungsobjekts typischerweise von einer Temperatur, insbesondere einer Körpertemperatur, des Untersuchungsobjekts abhängt. Beispielsweise sind Relaxationszeiten von Spins, insbesondere eine T1-Relaxationszeit, abhängig von einer Temperatur des Untersuchungsobjekts. Eine Veränderung der Temperatur des Untersuchungsobjekts kann somit zu einer Messung von unterschiedlichen Werten des zumindest einen Gewebeparameters führen, obwohl das gleiche Gewebe des Untersuchungsobjekts untersucht wird. Auch können unterschiedliche Temperaturen des Untersuchungsobjekts zu dem Problem führen, dass einer Kalibrierungsmessung und/oder einer Simulation zur Erstellung der Datenbank-Signalverläufe eine andere Temperatur des Untersuchungsobjekts zugrunde liegt als bei einer Messung des Magnetresonanz-Signalverlaufs. Dies kann zu fehlerhaften Zuordnungen des gemessenen Magnetresonanz-Signalverlaufs zu den Datenbank-Signalverläufen und somit zu einer fehlerhaften Bestimmung des Werts des zumindest einen Gewebeparameters führen. Die Berücksichtigung der Temperatur bei dem Magnetresonanz-Fingerprinting Verfahren führt so vorteilhafterweise zu einer Reduzierung von fehlerhaften Zuordnungen des gemessenen Magnetresonanz-Signalverlaufs zu den Datenbank-Signalverläufen.
Somit kann gerade bei dem vorgestellten Magnetresonanz-Fingerprinting Verfahren eine Temperatur des Untersuchungsobjekts einen großen Einfluss auf die Messdaten haben. Im Gegensatz dazu ist bei einer herkömmlichen Magnetresonanz-Aufnahme, bei welcher typischerweise Magnetresonanz-Bilder mit einem qualitativen Bildinhalt aufgenommen werden, ein Einfluss einer Temperatur des Untersuchungsobjekts typischerweise vernachlässigbar. Dies liegt unter anderem daran, dass die Bildinformation von aus qualitativen Verfahren gewonnenen Magnetresonanz-Bildern, beispielsweise Magnetresonanz-Bildern mit einer T2-Wichtung, typischerweise lediglich auf einem Signalvergleich innerhalb eines Magnetresonanz-Bilds beruht.
Die Berücksichtigung des Einflusses der Temperatur des Untersuchungsobjekts auf den Magnetresonanz-Signalverlauf bei der weiteren Verarbeitung des Magnetresonanz-Signalverlaufs führt vorteilhafterweise zu einer Verbesserung der Magnetresonanz-Fingerprinting Methode. Die Temperatur kann dabei beispielsweise beim Signalvergleich des erfassten Magnetresonanz-Signalverlaufs mit den Datenbank-Signalverläufen berücksichtigt werden. Vorteilhafterweise wird dann bei der weiteren Verarbeitung des Magnetresonanz-Signalverlaufs, beispielsweise bei dem Signalvergleich, ein Temperaturparameter verwendet und/oder bestimmt. Der Temperaturparameter charakterisiert dabei insbesondere eine Temperatur des Untersuchungsobjekts.
Die Berücksichtigung des Einflusses der Temperatur des Untersuchungsobjekts auf den Magnetresonanz-Signalverlauf kann weiterhin eine besonders einfache Bestimmung der Temperatur des Untersuchungsobjekts ermöglichen, wie in einem der folgenden Abschnitte beschrieben.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Temperatur des Untersuchungsobjekts mittels einer Temperaturmessung an einer definierten Stelle im Untersuchungsobjekt mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode gemessen wird. Die Temperaturbestimmung mittels der Magnetresonanz-Fingerprinting Methode kann dabei entkoppelt von der Bestimmung des Werts des zumindest einen Gewebeparameters sein. Die Temperaturmessung kann dabei vor dem Signalvergleich des erfassten Magnetresonanz-Signalverlaufs mit den Datenbank-Signalverläufen erfolgen. Dann kann der Signalvergleich anhand der bestimmten Temperatur durchgeführt werden. Die Temperaturmessung mittels der Magnetresonanz-Fingerprinting Methode kann dabei mittels des bereits beschriebenen Vorgehens durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann dabei der bereits erfasste Magnetresonanz-Signalverlauf zur Bestimmung der Temperatur verwendet werden. Falls notwendig kann auch für die Temperaturmessung ein weiterer Magnetresonanz-Signalverlauf gemessen werden. Es ist dabei besonders vorteilhaft, dass die Temperatur in einem bestimmten Gewebe im Untersuchungsobjekt gemessen wird. Dafür ist es vorteilhaft, an einer bestimmten Stelle im Untersuchungsobjekt den Magnetresonanz-Signalverlauf für die Temperaturuntersuchung zu erfassen. Im Fall einer Gehirnuntersuchung ist beispielsweise die Liquorsubstanz eine geeignete Stelle zur Bestimmung der Temperatur, da sie sehr einfach in Magnetresonanz-Bildern erkennbar ist. In einer Temperatur-Datenbank, welche von der Datenbank verschieden sein kann, können Temperatur-Datenbank-Signalverläufe von dem bestimmten Gewebe, welchen unterschiedliche Temperaturen zugeordnet sind, hinterlegt sein. Anhand eines Vergleichs des gemessenen Magnetresonanz-Signalverlaufs und der Temperatur-Datenbank-Signalverläufe kann dann die Temperatur des Untersuchungsobjekts ermittelt werden. Für die Temperaturmessung kann es dabei ausreichen, den Magnetresonanz-Signalverlauf eines einzelnen Voxels zu bestimmen. Zu einer Erhöhung der Genauigkeit der Temperaturmessung kann die Temperatur auch für mehrere, von verschiedenen Voxeln ermittelte, Signalverläufe bestimmt und gemittelt werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass jedem der in der Datenbank hinterlegten Datenbank-Signalverläufe ein Temperaturbereich zugeordnet ist. Die Datenbank ist dann insbesondere als temperaturabhängige Datenbank ausgebildet. Dann stellen die Datenbank-Signalverläufe insbesondere jeweils den bei der Magnetresonanz-Fingerprinting-Methode zu erwartenden Signalverlauf dar, wenn eine Probe, deren Wert des zumindest einen Gewebeparameters dem zugehörigen Datenbankwert entspricht, bei einer bestimmten Temperatur, welche im dem Datenbank-Signalverlauf hinterlegten Temperaturbereich liegt, untersucht wird. Damit sind insbesondere in der Datenbank für einen bestimmten Datenbankwert des zumindest einen Gewebeparameters mehrere Datenbank-Signalverläufe hinterlegt, wobei jedem der mehreren Datenbank-Signalverläufe ein Temperaturbereich zugeordnet ist. Dafür können die Datenbank-Signalverläufe, welche einem Datenbankwert des zumindest einen Gewebeparameters zugeordnet sind, in Kalibrierungsmessung und/oder Simulationen unter Variation der Temperatur ermittelt werden. Beispielsweise kann dabei ein Temperaturbereich von 35°C bis 42°C abgedeckt werden. Diese temperaturabhängige Datenbank kann einen besonders vorteilhaften Ausgangspunkt zur Berücksichtigung von verschiedenen Temperaturen des Untersuchungsobjekts bei einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode bieten. Beispielsweise kann der Magnetresonanz-Signalverlauf mit Datenbank-Signalverläufen, welchen unterschiedliche Temperaturbereiche zugeordnet sind, verglichen werden und so der passende Wert des zumindest einen Gewebeparameters, möglicherweise auch in Kombination mit der zugehörigen Temperatur, bestimmt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wie im folgenden Abschnitt beschrieben die temperaturabhängige Datenbank vor dem Signalvergleich anhand einer gemessenen Temperatur einzuschränken.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Temperatur des Untersuchungsobjekts gemessen wird und dass der Magnetresonanz-Signalverlauf mit denjenigen Datenbank-Signalverläufen der mehreren Datenbank-Signalverläufen verglichen wird, in deren Temperaturbereich die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts liegt. Die Temperatur wird vorteilhafterweise mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode bestimmt. Es ist auch denkbar, dass die Temperatur des Untersuchungsobjekts mittels einer separaten Temperaturmessvorrichtung, beispielsweise eines Fieberthermometers, insbesondere vor dem Erfassen des Magnetresonanz-Signalverlaufs, bestimmt wird. Insbesondere wird dann der Magnetresonanz-Signalverlauf ausschließlich mit denjenigen Datenbank-Signalverläufen der mehreren Datenbank-Signalverläufen verglichen, in deren Temperaturbereich die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts liegt. Somit wird die temperaturabhängige Datenbank vorteilhafterweise für den Signalvergleich auf den Temperaturbereich, in welchem die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts liegt, eingeschränkt. Somit ist eine besonders vorteilhafte Ermittlung des Werts des zumindest einen Gewebeparameters unter Berücksichtigung der Temperatur des Untersuchungsobjekts möglich.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Temperatur des Untersuchungsobjekts gemessen wird und dass das Bestimmen des Werts des zumindest einen Gewebeparameters umfasst: Bestimmen eines vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs und Anpassen des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters an die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts. Der an die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts angepasste vorläufige Wert des zumindest einen Gewebeparameters stellt dann insbesondere den Wert des zumindest einen Gewebeparameters dar. Der vorläufige Wert des zumindest einen Gewebeparameters, welcher mittels der Magnetresonanz-Fingerprinting Methode ermittelt wird, kann somit nachträglich modifiziert werden, um die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts anzupassen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn keine temperaturabhängige Datenbank für den Signalvergleich eingesetzt wird. Allerdings kann das hier beschriebene Vorgehen auch mit dem Einsatz einer temperaturabhängigen Datenbank kombiniert werden, um beispielsweise eine feinere Berücksichtigung der Temperatur zu ermöglichen.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Anpassen des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters eine Rückrechnung des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters von einer Ausgangstemperatur auf die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts umfasst. Die Ausgangstemperatur ist dabei typischerweise diejenige Temperatur, auf deren Grundlage die Datenbank-Signalverläufe in der Kalibrierungsmessung und/oder Simulation ermittelt worden sind. Die Ausgangstemperatur kann eine Standard-Körpertemperatur des Untersuchungsobjekts, beispielsweise 36,5°C, sein. Die Rückrechnung des zumindest einen Gewebeparameters von der Ausgangstemperatur auf die gemessene Temperatur kann mittels einer bekannten Temperaturabhängigkeit des zumindest einen Gewebeparameters erfolgen. Die Temperaturabhängigkeit des zumindest einen Gewebeparameter weist dabei typischerweise einen exponentiellen Verlauf auf. Die Rückrechnung des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters auf die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts ermöglicht vorteilhafterweise eine nachträgliche Bestimmung des tatsächlichen Werts des zumindest einen Gewebeparameters, insbesondere wenn die Temperatur des Untersuchungsobjekts während des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs bekannt ist. Somit kann zuverlässig der Wert des zumindest einen Gewebeparameters bestimmt werden, selbst wenn das Untersuchungsobjekts bei der Bestimmung des Werts des zumindest einen Gewebeparameters eine Temperatur außerhalb eines Normbereichs aufweist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass anhand des bestimmten Werts des zumindest einen Gewebeparameters eine Temperatur des Untersuchungsobjekts bestimmt wird. Die erwähnte Abhängigkeit des Werts des zumindest einen Gewebeparameters von der Temperatur des Untersuchungsobjekts kann dazu verwendet werden, eine Temperatur des Untersuchungsobjekts zu bestimmen. Vorteilhafterweise kann dabei ein Verlauf einer Temperatur des Untersuchungsobjekts, insbesondere über die Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs, bestimmt werden. Die Bestimmung des Temperaturverlaufs kann für verschiedene Anwendungen vorteilhaft sein, wie beispielsweise eine Überwachung von parallelen Hochfrequenz-Anregungen (pTX-Anregungen), eine Magnetresonanz-Überwachung von Therapien mittels hochintensiven fokussierten Ultraschall (HIFU-Therapie) oder eine Magnetresonanz-Überwachung von Kryotherapien. Selbstverständlich sind auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Anwendungen der Messung des Temperaturverlaufs des Untersuchungsobjekts mittels Magnetresonanz-Fingerprinting möglich.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Temperatur des Untersuchungsobjekts unter Verwendung von Kalibrierungsdaten bestimmt wird, welche während eines ersten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs bestimmt werden, wobei während des ersten Zeitraums eine Kalibrierungstemperatur des Untersuchungsobjekts bekannt ist. Insbesondere kann dann während eines zweiten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs eine Temperatur des Untersuchungsobjekts unter Verwendung der Kalibrierungsdaten bestimmt werden. Der zweite Zeitraum kann dabei zeitlich disjunkt vom ersten Zeitraum sein. Es können auch mehrere Temperaturwerte des Untersuchungsobjekts während mehrerer zweiter Zeiträume unter Verwendung der Kalibrierungsdaten bestimmt werden. Die Kalibrierungsdaten werden vorteilhafterweise auf Grundlage eines ersten Teilbereichs des Magnetresonanz-Signalverlaufs bestimmt, welcher während des ersten Zeitraums erfasst wird. Die Kalibrierungstemperatur kann während des ersten Zeitraums mittels einer Temperaturmessung, beispielsweise wie bereits beschrieben mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode, ermittelt werden. Die Kalibrierungsdaten bieten einen vorteilhaften Ausgangspunkt für eine Messung einer Temperatur des Untersuchungsobjekts, insbesondere eines Temperaturverlaufs während des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Bestimmung der Temperatur des Untersuchungsobjekts umfasst: Bestimmung eines ersten Werts des zumindest einen Gewebeparameters auf Grundlage eines ersten Teilbereichs des Magnetresonanz-Signalverlaufs, welcher während eines ersten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs erfasst wird, wobei während des ersten Zeitraums eine Kalibrierungstemperatur des Untersuchungsobjekts bekannt ist, Bestimmung eines zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters auf Grundlage eines zweiten Teilbereichs des Magnetresonanz-Signalverlaufs, welcher während eines zweiten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs erfasst wird, wobei während des zweiten Zeitraums die zu bestimmende Temperatur des Untersuchungsobjekts vorliegt und Bestimmung der Temperatur des Untersuchungsobjekts anhand eines Vergleichs des ersten Werts und des zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters unter Verwendung der bekannten Kalibrierungstemperatur. Der erste Wert des zumindest einen Gewebeparameters kann mittels eines Signalvergleichs zwischen dem ersten Teilbereich des Magnetresonanz-Signalverlaufs und einem korrespondierenden Teilbereich der Datenbank-Signalverläufe bestimmt werden. Analog ist eine Bestimmung des zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters möglich. Für eine Temperaturverlaufsmessung werden typischerweise mehrere zweite Werte des zumindest einen Gewebeparameters auf Grundlage von mehreren zweiten Teilbereichen des Magnetresonanz-Signalverlaufs, welche während mehrerer zweiter Zeiträume der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs erfasst werden, bestimmt. Die zweiten Zeiträume sind für eine hohe Zeitauflösung der Temperaturverlaufsmessung vorteilhafterweise möglichst kurz gewählt. So können die zweiten Teilbereiche des Magnetresonanz-Signalverlaufs während weniger als 15 Repetitionszeiten der Magnetresonanz-Fingerprinting Messung, vorteilhafterweise während weniger als 10 Repetitionszeiten der Magnetresonanz-Fingerprinting Messung, höchst vorteilhafterweise während weniger als 5 Repetitionszeiten der Magnetresonanz-Fingerprinting Messung gemessen werden. Die Bestimmung der Temperatur des Untersuchungsobjekts kann dann anhand einer bekannten Abhängigkeit des Werts des zumindest einen Gewebeparameters von der Temperatur durchgeführt werden. So ist eine besonders genaue und lediglich auf Magnetresonanz-Fingerprinting Messdaten basierende Messung einer Temperatur, vorteilhafterweise eines Temperaturverlaufs, des Untersuchungsobjekts möglich.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der zweite Wert des zumindest einen Gewebeparameters unter Berücksichtigung des ersten Werts des zumindest einen Gewebeparameters bestimmt wird. Somit kann die Tatsache berücksichtigt werden, dass der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich des Magnetresonanz-Signalverlaufs vom gleichen Gewebe des Untersuchungsobjekts aufgenommen werden. Es ist somit typischerweise nur eine inkrementelle Abweichung des zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters vom ersten Wert des zumindest einen Gewebeparameters, welche lediglich durch eine Veränderung der Temperatur des Untersuchungsobjekts bedingt ist, zu erwarten. Vorteilhafterweise wird somit für den Signalvergleich zur Bestimmung des zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters die Datenbank derart eingegrenzt, dass der zweite Teilbereich des Magnetresonanz-Signalverlaufs nur mit denjenigen Datenbank-Signalverläufen verglichen wird, welche eingegrenzten Datenbankwerten des zumindest einen Gewebeparameters zugeordnet sind. Die eingegrenzten Datenbankwerte des zumindest einen Gewebeparameters sind dabei vorzugsweise in einem eingegrenzten Wertebereich um den ersten Wert des zumindest einen Gewebeparameters angeordnet. Die eingegrenzten Datenbankwerte des zumindest einen Gewebeparameters ähneln vorzugsweise dem ersten Wert des zumindest einen Gewebeparameters. Die Bestimmung des zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters kann so beschleunigt werden.
Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Magnetresonanzgerät umfassend eine Signalverlaufserfassungseinheit, eine Recheneinheit und eine Temperaturberücksichtigungseinheit, wobei das Magnetresonanzgerät dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
Somit ist das Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Magnetresonanz-Fingerprinting auszuführen. Die Signalverlaufserfassungseinheit ist dazu ausgebildet, einen Magnetresonanz-Signalverlauf eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode zu erfassen. Die Recheneinheit, insbesondere eine Vergleichseinheit der Recheneinheit, ist zu einem Signalvergleich des erfassten Magnetresonanz-Signalverlaufs mit mehreren in einer Datenbank hinterlegten Datenbank-Signalverläufen, wobei jedem der Datenbank-Signalverläufe ein Datenbankwert zumindest eines Gewebeparameters zugeordnet ist, ausgebildet. Weiterhin ist die Recheneinheit, insbesondere eine Bestimmungseinheit der Recheneinheit, zu einem Bestimmen eines Werts des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs ausgebildet. Die Temperaturberücksichtigungseinheit ist dazu ausgebildet, einen Einfluss einer Temperatur des Untersuchungsobjekts auf den Magnetresonanz-Signalverlauf bei der weiteren Verarbeitung des Magnetresonanz-Signalverlaufs zu berücksichtigen.
Gemäß einer Ausführungsform des Magnetresonanzgeräts umfasst die Temperaturberücksichtigungseinheit eine Temperaturmessungseinheit, welche derart ausgebildet ist, dass eine Temperatur des Untersuchungsobjekts mittels einer Temperaturmessung an einer definierten Stelle im Untersuchungsobjekt mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode gemessen wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Magnetresonanzgeräts ist die Temperaturberücksichtigungseinheit derart ausgebildet, dass jedem der in der Datenbank hinterlegten Datenbank-Signalverläufe ein Temperaturbereich zugeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Magnetresonanzgeräts sind die Temperaturberücksichtigungseinheit, die Temperaturmessungseinheit und die Recheneinheit derart ausgebildet, dass eine Temperatur des Untersuchungsobjekts gemessen wird und dass der Magnetresonanz-Signalverlauf mit denjenigen Datenbank-Signalverläufen der mehreren Datenbank-Signalverläufen verglichen wird, in deren Temperaturbereich die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts liegt.
Gemäß einer Ausführungsform des Magnetresonanzgeräts sind die Temperaturberücksichtigungseinheit, die Temperaturmessungseinheit und die Recheneinheit derart ausgebildet, dass eine Temperatur des Untersuchungsobjekts gemessen wird und dass das Bestimmen des Werts des zumindest einen Gewebeparameters umfasst:

– Bestimmen eines vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs und
– Anpassen des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters an die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts.

Gemäß einer Ausführungsform des Magnetresonanzgeräts ist die Temperaturberücksichtigungseinheit derart ausgebildet, dass das Anpassen des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters eine Rückrechnung des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters von einer Ausgangstemperatur auf die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform des Magnetresonanzgeräts umfasst die Temperaturberücksichtigungseinheit eine Temperaturbestimmungseinheit, welche derart ausgebildet ist, dass anhand des bestimmten Werts des zumindest einen Gewebeparameters eine Temperatur des Untersuchungsobjekts bestimmt wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Magnetresonanzgeräts umfasst die Temperaturberücksichtigungseinheit eine Temperaturbestimmungseinheit, welche derart ausgebildet ist, dass die Temperatur des Untersuchungsobjekts unter Verwendung von Kalibrierungsdaten bestimmt wird, welche während eines ersten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs bestimmt werden, wobei während des ersten Zeitraums eine Kalibrierungstemperatur des Untersuchungsobjekts bekannt ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Magnetresonanzgeräts umfasst die Temperaturberücksichtigungseinheit eine Temperaturbestimmungseinheit, welche derart ausgebildet ist, dass die Bestimmung der Temperatur des Untersuchungsobjekts umfasst:

– Bestimmung eines ersten Werts des zumindest einen Gewebeparameters auf Grundlage eines ersten Teilbereichs des Magnetresonanz-Signalverlaufs, welcher während eines ersten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs erfasst wird, wobei während des ersten Zeitraums eine Kalibrierungstemperatur des Untersuchungsobjekts bekannt ist,
– Bestimmung eines zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters auf Grundlage eines zweiten Teilbereichs des Magnetresonanz-Signalverlaufs, welcher während eines zweiten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs erfasst wird, wobei während des zweiten Zeitraums die zu bestimmende Temperatur des Untersuchungsobjekts vorliegt und
– Bestimmung der Temperatur des Untersuchungsobjekts anhand eines Vergleichs des ersten Werts und des zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters unter Verwendung der bekannten Kalibrierungstemperatur.

Gemäß einer Ausführungsform des Magnetresonanzgeräts umfasst die Temperaturberücksichtigungseinheit eine Temperaturbestimmungseinheit, welche derart ausgebildet ist, dass der zweite Wert des zumindest einen Gewebeparameters unter Berücksichtigung des ersten Werts des zumindest einen Gewebeparameters bestimmt wird.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Recheneinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Recheneinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Recheneinheit geladen werden kann, der mit dem Magnetresonanzgerät direkt verbunden oder als Teil des Magnetresonanzgeräts ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbarer Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronische lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung und/oder Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. So kann die Erfindung auch von dem besagten computerlesbaren Medium und/oder dem besagten elektronisch lesbaren Datenträger ausgehen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts und des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module, insbesondere durch Hardware-Module, ausgebildet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät in einer schematischen Darstellung,
2 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
5 ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 stellt ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 11 schematisch dar. Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst eine von einer Magneteinheit 13 gebildeten Detektoreinheit mit einem Hauptmagneten 17 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 18. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 einen zylinderförmigen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Untersuchungsobjekts 15, im vorliegenden Fall eines Patienten 15, auf, wobei der Patientenaufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 13 zylinderförmig umschlossen ist. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 des Magnetresonanzgeräts 11 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen Liegentisch auf, der bewegbar innerhalb des Magnetresonanzgeräts 11 angeordnet ist. Die Magneteinheit 13 ist mittels einer Gehäuseverkleidung 31 des Magnetresonanzgeräts nach außen abgeschirmt.
Die Magneteinheit 13 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 19 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 19 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 28 angesteuert. Des Weiteren weist die Magneteinheit 13 eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im gezeigten Fall als fest in das Magnetresonanzgerät 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist, und eine Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 17 erzeugten Hauptmagnetfeld 18 einstellt, auf. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 angesteuert und strahlt hochfrequente Magnetresonanz-Sequenzen in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Patientenaufnahmebereich 14 gebildet ist, ein. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist weiterhin zum Empfang von Magnetresonanz-Signalen, insbesondere aus dem Patienten 15, ausgebildet.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 17, der Gradientensteuereinheit 28 und der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Recheneinheit 24 auf. Die Recheneinheit 24 steuert zentral das Magnetresonanzgerät 11, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanz-Bilder können auf einer Bereitstellungseinheit 25, im vorliegenden Fall einer Anzeigeeinheit 25, des Magnetresonanzgeräts 11 für einen Benutzer bereitgestellt werden. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Eingabeeinheit 26 auf, mittels derer Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von einem Benutzer eingegeben werden können. Die Recheneinheit 24 kann die Gradientensteuereinheit 28 und/oder Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und/oder die Anzeigeeinheit 25 und/oder die Eingabeeinheit 26 umfassen.
Die Recheneinheit 24 umfasst im dargestellten Fall eine Vergleichseinheit 33 und eine Bestimmungseinheit 34.
Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst weiterhin eine Signalverlaufserfassungseinheit 32. Die Signalverlaufserfassungseinheit 32 ist im vorliegenden Fall von der Magneteinheit 13 zusammen mit der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und der Gradientensteuereinheit 28 gebildet.
Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst weiterhin eine Temperaturberücksichtigungseinheit 35. Die Temperaturberücksichtigungseinheit 35 umfasst im dargestellten Fall eine Temperaturmessungseinheit 36 und eine Temperaturbestimmungseinheit 37. Es ist auch denkbar, dass die Temperaturberücksichtigungseinheit 35 lediglich eine Temperaturmessungseinheit 36 oder lediglich eine Temperaturbestimmungseinheit 37 umfasst. Die Temperaturberücksichtigungseinheit 35 kann auch zumindest teilweise ein Teil der Recheneinheit 24 sein.
Das Magnetresonanzgerät 11 ist zusammen mit der Signalverlaufserfassungseinheit 32, der Recheneinheit 24 und der Temperaturberücksichtigungseinheit 35 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt.
Das dargestellte Magnetresonanzgerät 11 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die Magnetresonanzgeräte 11 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise eines Magnetresonanzgeräts 11 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der weiteren Komponenten verzichtet wird.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Magnetresonanz-Fingerprinting.
In einem ersten Verfahrensschritt 40 erfasst die Signalverlaufserfassungseinheit 32 des Magnetresonanzgeräts 11 einen Magnetresonanz-Signalverlauf eines Untersuchungsbereichs des Untersuchungsobjekts 15 mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode. Im vorliegenden Fall werden beispielsweise mehrere Magnetresonanz-Bilder mittels der Magnetresonanz-Fingerprinting Methode aufgenommen. Die Magnetresonanz-Fingerprinting Methode beinhaltet dabei insbesondere, dass bei der Aufnahme der Magnetresonanz-Bilder pseudorandominisiert veränderte Aufnahmeparameter eingesetzt werden. Der Magnetresonanz-Signalverlauf wird dann über mehrere Magnetresonanz-Bilder gebildet. Insbesondere wird dabei über jedes Voxel der Magnetresonanz-Bilder ein Signalverlauf über die mehreren Magnetresonanz-Bilder gebildet.
In einem weiteren Verfahrensschritt 41 erfolgt ein Signalvergleich des erfassten Magnetresonanz-Signalverlaufs mit mehreren in einer Datenbank hinterlegten Datenbank-Signalverläufen mittels der Vergleichseinheit 33 der Recheneinheit 24. Die Datenbank ist dabei insbesondere im Sinne eines Datenaustauschs mit der Recheneinheit 24 verbunden. Jedem der Datenbank-Signalverläufe ist typischerweise ein Datenbankwert zumindest eines Gewebeparameters zugeordnet.
Exemplarisch sollen zwei Gewebeparameter bestimmt werden, nämlich eine T1-Relaxationszeit und eine T2-Relaxationszeit. Selbstverständlich kann der zumindest eine Gewebeparameter auch eine abweichende Anzahl von Gewebeparametern umfassen. Der zumindest eine Gewebeparameter kann auch andere Gewebeparameter, wie beispielsweise einen Diffusionswert (beispielsweise einen scheinbaren Diffusionskoeffizient, apparent diffusion coefficient, ADC), ein Magnetisierungsmoment, eine Protonendichte, eine Resonanzfrequenz, eine Konzentration eines Stoffs, eine Temperatur, usw. umfassen. Zur Veranschaulich sollen exemplarisch 2900 Datenbankwerte der T1-Relaxationszeit, welche in Millisekunden-Schritten den Bereich von 101 ms bis 3000 ms abdecken, und 990 Datenbankwerte der T2-Relaxationszeit, welche in Millisekunden-Schritten den Bereich von 11 ms bis 1000 ms abdecken, vorliegen. Die Datenbank umfasst demnach insgesamt exemplarisch 2871000 Datenbank-Signalverläufe, wobei jeder der Datenbank-Signalverläufe einem 2-Tupel der T1-Relaxationszeit und T2-Relaxationszeit zugeordnet ist. Die Datenbank-Signalverläufe können beispielsweise in einer Simulation für die unterschiedlichen Datenbankwerte der T1-Relaxationszeit und der T2-Relaxationszeit ermittelt werden.
Der Magnetresonanz-Signalverlauf wird dann exemplarisch mit jedem der Datenbank-Signalverläufe verglichen. Der Signalvergleich kann mittels eines gängigen Mustererkennungsverfahrens und/oder durch eine einfache Korrelationsanalyse erfolgen. Bei dem Signalvergleich wird für jeden Vergleich dann ein Vergleichsparameter ausgegeben, welcher den Grad der Übereinstimmung des Magnetresonanz-Signalverlaufs mit den Datenbank-Signalverläufen charakterisiert.
In einem weiteren Verfahrensschritt 42 erfolgt ein Bestimmen eines Werts des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs mittels der Bestimmungseinheit 34 der Recheneinheit 24. Im Signalvergleich wurde exemplarisch ein passender Datenbank-Signalverlauf der mehreren Datenbank-Signalverläufe ermittelt, welcher die größte Übereinstimmung mit dem Magnetresonanz-Signalverlauf aufweist. Die zu dem passenden Datenbank-Signalverlauf gehörende T1-Relaxationszeit und T2-Relaxationszeit können dann als Wert des zumindest einen Gewebeparameters gesetzt werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt 43 wird ein Einfluss einer Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 auf den Magnetresonanz-Signalverlauf bei der weiteren Verarbeitung des Magnetresonanz-Signalverlaufs mittels der Temperaturberücksichtigungseinheit 35 berücksichtigt. Der Einfluss der Temperatur kann beim Signalvergleich im weiteren Verfahrensschritt 41 und/oder beim Bestimmen des Werts des zumindest einen Gewebeparameters im weiteren Verfahrensschritt 42 berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Berücksichtigung der Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 auch eine Bestimmung der Temperatur, insbesondere basierend auf dem Signalvergleich im weiteren Verfahrensschritt 41 und/oder dem im weiteren Verfahrensschritt 42 bestimmten Wert des zumindest einen Gewebeparameters, umfassen.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Magnetresonanz-Fingerprinting.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 2, wobei bezüglich gleich bleibender Verfahrensschritte auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 2 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Verfahrensschritte sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
Die in 3 gezeigte zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst im Wesentlichen die Verfahrensschritte 40, 41, 42, 43 der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 2. Zusätzlich umfasst die in 3 gezeigte zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Verfahrensschritte und Unterschritte. Denkbar ist auch ein zu 3 alternativer Verfahrensablauf, welcher nur einen Teil der in 2 dargestellten zusätzlichen Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweist. Selbstverständlich kann auch ein zu 3 alternativer Verfahrensablauf zusätzliche Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweisen.
In einem weiteren Verfahrensschritt 44 wird eine Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 mittels einer Temperaturmessung mittels der Temperaturmesseinheit 36 an einer definierten Stelle im Untersuchungsobjekt 15 gemessen. Exemplarisch erfolgt die Temperaturmessung mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode. Die Temperaturmessung erfolgt dabei während oder kurz vor dem Erfassen des Magnetresonanz-Signalverlaufs im weiteren Verfahrensschritt 40. Somit stellt die gemessene Temperatur diejenige Temperatur dar, welche während des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs vorliegt.
Für den Signalvergleich im weiteren Verfahrensschritt 41 ist jedem der in der Datenbank hinterlegten Datenbank-Signalverläufe ein Temperaturbereich zugeordnet. Die Datenbank ist somit in Form einer temperaturabhängigen Datenbank ausgebildet. Im in 3 dargestellten Fall ist die Datenbank exemplarisch in vier Temperaturbereiche D1, D2, D3, D4 aufgegliedert. Der erste Temperaturbereich D1 gilt exemplarisch für Temperaturen kleiner als 36°C. Der zweite Temperaturbereich D2 gilt exemplarisch für Temperaturen größer gleich 36°C und kleiner als 38°C. Der dritte Temperaturbereich D3 gilt exemplarisch für Temperaturen größer gleich 38°C und kleiner als 40°C. Der vierte Temperaturbereich D4 gilt exemplarisch für Temperaturen größer gleich 40°C. Selbstverständlich ist auch eine abweichende Anzahl von Temperaturbereichen mit anderen Temperaturgrenzen denkbar. Rückbeziehend auf das in 2 beschriebene Beispiel sind die 2871000 Datenbank-Signalverläufe, welche jeweils einem 2-Tupel der T1-Relaxationszeit und T2-Relaxationszeit zugeordnet sind, vierfach in der Datenbank enthalten, nämlich einmal für jeden Temperaturbereich. Die Datenbank umfasst also 11484000 Datenbank-Signalverläufe. Beispielsweise ist der Datenbank-Signalverlauf, welcher zu den Datenbankwerten von 500 ms für die T1-Relaxationszeit und 90 ms für die T2-Relaxationszeiten gehört, vierfach in der Datenbank hinterlegt, nämlich einmal für den ersten Temperaturbereich D1, einmal für den zweiten Temperaturbereich D2, einmal für den dritten Temperaturbereich D3 und einmal für den vierten Temperaturbereich D4. Dafür wurde der Datenbank-Signalverlauf exemplarisch auch vier Mal mit unterschiedlichen zugrundeliegenden Temperaturen simuliert.
Die Berücksichtigung der Temperatur im weiteren Verfahrensschritt 43 läuft nun derart ab, dass die Temperaturberücksichtigungseinheit 35 die im weiteren Verfahrensschritt 44 von der Temperaturmessungseinheit 36 gemessene Temperatur aufgreift und den dazugehörigen Temperaturbereich D1, D2, D3, D4 ermittelt. Der im weiteren Verfahrensschritt 40 erfasste Magnetresonanz-Signalverlauf wird mit denjenigen Datenbank-Signalverläufen der mehreren Datenbank-Signalverläufe verglichen, in deren Temperaturbereich die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 liegt. Im vorliegenden Fall wurde exemplarisch eine Temperatur von 37°C gemessen, welche im zweiten Temperaturbereich D2 liegt. Somit wird der Magnetresonanz-Signalverlauf mit denjenigen 2871000 Datenbank-Signalverläufen verglichen, welche dem zweiten Temperaturbereich D2 der Datenbank zugeordnet sind. Insofern wird der Wert des zumindest einen Gewebeparameters im weiteren Verfahrensschritt 42 unter Berücksichtigung der Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 bestimmt.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Magnetresonanz-Fingerprinting.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 3, wobei bezüglich gleich bleibender Verfahrensschritte auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 3 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Verfahrensschritte sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
Die in 4 gezeigte dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst im Wesentlichen die Verfahrensschritte 40, 41, 42, 43, 44 der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 3. Zusätzlich umfasst die in 4 gezeigte dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Verfahrensschritte und Unterschritte. Denkbar ist auch ein zu 4 alternativer Verfahrensablauf, welcher nur einen Teil der in 4 dargestellten zusätzlichen Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweist. Selbstverständlich kann auch ein zu 4 alternativer Verfahrensablauf zusätzliche Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweisen.
Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel prinzipiell dadurch, dass die Berücksichtigung der Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 im weiteren Verfahrensschritt 43 nicht bei dem Signalvergleich im weiteren Verfahrensschritt 41, sondern bei dem Bestimmen des Werts des zumindest einen Gewebeparameters im weiteren Verfahrensschritt 42 erfolgt. Selbstverständlich können auch beide Vorgehensweisen miteinander kombiniert werden.
Die Berücksichtigung der Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 erfolgt derart, dass der weitere Verfahrensschritt 42 einen ersten Unterschritt 42a umfasst, während welchem zunächst ein vorläufiger Werts des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs mittels der Bestimmungseinheit 34 der Recheneinheit 24 bestimmt wird. Bei der Bestimmung dieses vorläufigen Werts fließt insbesondere noch keine Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 ein. Der vorläufige Wert des zumindest einen Gewebeparameters wird dann an die im weiteren Verfahrensschritt 44 gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 in einem zweiten Unterschritt 42b des weiteren Verfahrensschritts 42 angepasst.
Das Anpassen des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters umfasst eine Rückrechnung des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters von einer Ausgangstemperatur auf die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts 15. Die Rückrechnung erfolgt dabei insbesondere anhand einer bekannten Temperaturabhängigkeit des zumindest einen Gewebeparameters. Am Beispiel der T1-Relaxationszeit (T1) ist dabei typischerweise ein exponentieller Verlauf anzusetzen, wobei T die im weiteren Verfahrensschritt 44 gemessene Temperatur ist, TA die Ausgangstemperatur und X eine Konstante: T1(T) = T1(TA)·exp(X/T)
Die Konstante X lässt sich beispielsweise bestimmen, wenn die T1-Relaxationszeiten des Gewebes für zumindest zwei verschiedene Temperaturen bekannt sind. Die Konstante X kann in einer gewebeabhängigen weiteren Datenbank hinterlegt sein.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Magnetresonanz-Fingerprinting.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 2, wobei bezüglich gleich bleibender Verfahrensschritte auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 2 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Verfahrensschritte sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
Die in 5 gezeigte vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst im Wesentlichen die Verfahrensschritte 40, 41, 42, 43 der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 2. Zusätzlich umfasst die in 5 gezeigte vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Verfahrensschritte und Unterschritte. Denkbar ist auch ein zu 5 alternativer Verfahrensablauf, welcher nur einen Teil der in 2 dargestellten zusätzlichen Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweist. Selbstverständlich kann auch ein zu 5 alternativer Verfahrensablauf zusätzliche Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweisen.
Im in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Berücksichtigung der Temperatur im weiteren Verfahrensschritt 43 eine Bestimmung der Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 mittels der Temperaturbestimmungseinheit 37 der Temperaturberücksichtigungseinheit 35. Insbesondere werden dabei im weiteren Verfahrensschritt 43 mehrere Temperaturen, im gezeigten Fall eine zweite Temperatur T2 und eine dritte Temperatur T3, des Untersuchungsobjekts 15 bestimmt. Analog kann so ein Temperaturverlauf des Untersuchungsobjekts 15 mit mehreren Temperaturen bestimmt werden.
Die Temperatur wird dabei im weiteren Verfahrensschritt 43 anhand des im weiteren Verfahrensschritt 42 bestimmten Werts des zumindest einen Gewebeparameters bestimmt. Die Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 wird unter Verwendung von Kalibrierungsdaten bestimmt, welche während eines ersten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs bestimmt werden, wobei während des ersten Zeitraums eine Kalibrierungstemperatur des Untersuchungsobjekts 15 bekannt ist.
Während dieses ersten Zeitraums des Erfassens der Magnetresonanz-Bilddaten wird ein erster Teilbereich S1 des Magnetresonanz-Signalverlaufs bestimmt. Während des ersten Zeitraums wird weiterhin die Kalibrierungstemperatur im weiteren Verfahrensschritt 44 gemessen. Während eines zweiten Zeitraums des Erfassens der Magnetresonanz-Bilddaten wird ein zweiter Teilbereich S2 des Magnetresonanz-Signalverlaufs bestimmt. Während dieses zweiten Zeitraums liegt die zu bestimmende zweite Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 vor. Ebenso wird während eines dritten Zeitraums des Erfassens der Magnetresonanz-Bilddaten ein dritter Teilbereich S3 des Magnetresonanz-Signalverlaufs bestimmt. Während dieses dritten Zeitraums liegt die zu bestimmende dritte Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 vor.
Im weiteren Verfahrensschritt 41 erfolgen Signalvergleiche C1, C2, C3 der Teilbereiche S1, S2, S3 des Magnetresonanz-Signalverlaufs mit den zugehörigen Abschnitten der Datenbank-Signalverläufe. Es werden also nicht die gesamten Signalverläufe verglichen, wie beispielsweise in 3 oder 4 dargestellt, sondern nur korrespondierende Teilmengen der Signalverläufe. In einem ersten Signalvergleich C1 wird der erste Teilbereich S1 des Magnetresonanz-Signalverlaufs mit den korrespondierenden Abschnitten der Datenbank-Signalverläufe verglichen, usw.
Im weiteren Verfahrensschritt 42 wird auf Grundlage der Signalvergleiche C1, C2, C3 für jeden Teilbereich S1, S2, S3 des Magnetresonanz-Signalverlaufs ein Wert V1, V2, V3 des zumindest einen Gewebeparameters bestimmt. Die drei Werte V1, V2, V3 des zumindest einen Gewebeparameters sind dann verschieden, wenn sich gegenüber der Kalibrierungstemperatur, welche dem ersten Wert V1 zugrunde liegt, die Temperatur des Untersuchungsobjekts 15 während des Erfassens des zweiten Teilbereichs S2 oder dritten Teilbereichs S3 des Magnetresonanz-Signalverlaufs unterscheidet.
Im weiteren Verfahrensschritt 43 kann dann die Temperaturbestimmungseinheit 37 die zweite Temperatur T2 des Untersuchungsobjekts 15 auf Grundlage des zweiten Werts V2 des zumindest einen Gewebeparameters, des ersten Werts V1 des zumindest einen Gewebeparameters und der Kalibrierungstemperatur bestimmen. Weiterhin kann die Temperaturbestimmungseinheit 37 die dritte Temperatur T2 des Untersuchungsobjekts 15 auf Grundlage des dritten Werts V3 des zumindest einen Gewebeparameters, des ersten Werts V1 des zumindest einen Gewebeparameters und der Kalibrierungstemperatur bestimmen. Zur Bestimmung der Temperaturen kann beispielsweise die in 4 genannte Formel hinzugezogen werden.
Weiterhin ist es auch denkbar, dass der zweite Wert V2 des zumindest einen Gewebeparameters unter Berücksichtigung des ersten Werts V1 des zumindest einen Gewebeparameters bestimmt wird. Genauso kann der dritte Wert V3 des zumindest einen Gewebeparameters unter Berücksichtigung des ersten Werts V1 des zumindest einen Gewebeparameters bestimmt werden. Hierbei kommt insbesondere eine Eingrenzung der Datenbank-Signalverläufe in Abhängigkeit des ersten Werts V1 des zumindest einen Gewebeparameters in Frage.
Die in 2–5 dargestellten Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von der Recheneinheit 24 des Magnetresonanzgeräts 11 ausgeführt. Hierzu umfasst die Recheneinheit 24 erforderliche Software und/oder Computerprogramme, die in einer Speichereinheit der Recheneinheit 24 gespeichert sind. Die Software und/oder Computerprogramme umfassen Programmmittel, die dazu ausgelegt sind, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm und/oder die Software in der Recheneinheit 24 mittels einer Prozessoreinheit der Recheneinheit 24 ausgeführt wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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

Ma et al., „Magnetic Resonance Fingerprinting“, Nature, 495, 187–192 (14 March 2013) [0003]
Ma et al. [0010]

Claims

Verfahren zum Magnetresonanz-Fingerprinting, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Erfassen eines Magnetresonanz-Signalverlaufs eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode, – Signalvergleich des erfassten Magnetresonanz-Signalverlaufs mit mehreren in einer Datenbank hinterlegten Datenbank-Signalverläufen, wobei jedem der Datenbank-Signalverläufe ein Datenbankwert zumindest eines Gewebeparameters zugeordnet ist, und – Bestimmen eines Werts des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfluss einer Temperatur des Untersuchungsobjekts auf den Magnetresonanz-Signalverlauf bei der weiteren Verarbeitung des Magnetresonanz-Signalverlaufs berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Untersuchungsobjekts mittels einer Temperaturmessung an einer definierten Stelle im Untersuchungsobjekt mittels einer Magnetresonanz-Fingerprinting Methode gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der in der Datenbank hinterlegten Datenbank-Signalverläufe ein Temperaturbereich zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Untersuchungsobjekts gemessen wird und dass der Magnetresonanz-Signalverlauf mit denjenigen Datenbank-Signalverläufen der mehreren Datenbank-Signalverläufen verglichen wird, in deren Temperaturbereich die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Untersuchungsobjekts gemessen wird und dass das Bestimmen des Werts des zumindest einen Gewebeparameters umfasst: – Bestimmen eines vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters anhand des Signalvergleichs und – Anpassen des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters an die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters eine Rückrechnung des vorläufigen Werts des zumindest einen Gewebeparameters von einer Ausgangstemperatur auf die gemessene Temperatur des Untersuchungsobjekts umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des bestimmten Werts des zumindest einen Gewebeparameters eine Temperatur des Untersuchungsobjekts bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Untersuchungsobjekts unter Verwendung von Kalibrierungsdaten bestimmt wird, welche während eines ersten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs bestimmt werden, wobei während des ersten Zeitraums eine Kalibrierungstemperatur des Untersuchungsobjekts bekannt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Temperatur des Untersuchungsobjekts umfasst: – Bestimmung eines ersten Werts des zumindest einen Gewebeparameters auf Grundlage eines ersten Teilbereichs des Magnetresonanz-Signalverlaufs, welcher während eines ersten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs erfasst wird, wobei während des ersten Zeitraums eine Kalibrierungstemperatur des Untersuchungsobjekts bekannt ist, – Bestimmung eines zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters auf Grundlage eines zweiten Teilbereichs des Magnetresonanz-Signalverlaufs, welcher während eines zweiten Zeitraums der Zeitdauer des Erfassens des Magnetresonanz-Signalverlaufs erfasst wird, wobei während des zweiten Zeitraums die zu bestimmende Temperatur des Untersuchungsobjekts vorliegt und – Bestimmung der Temperatur des Untersuchungsobjekts anhand eines Vergleichs des ersten Werts und des zweiten Werts des zumindest einen Gewebeparameters unter Verwendung der bekannten Kalibrierungstemperatur.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wert des zumindest einen Gewebeparameters unter Berücksichtigung des ersten Werts des zumindest einen Gewebeparameters bestimmt wird.
Magnetresonanzgerät umfassend eine Signalverlaufserfassungseinheit, eine Recheneinheit und eine Temperaturberücksichtigungseinheit, wobei das Magnetresonanzgerät dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–10 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird.