DE102014221634A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums, eine Strahlendosisbestimmungseinheit, ein System, ein kombiniertes Bildgebungssystem und ein Computerprogrammprodukt. Um eine verbesserte Bestimmung einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums zu ermöglichen, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums die folgenden Verfahrensschritte: – Erfassen von Magnetresonanz-Bilddaten eines Untersuchungsobjekts mittels einer Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit, – Segmentierung zumindest eines Zielbereichs und/oder zumindest eines Risikobereichs für eine Anreicherung des Radiopharmazeutikums in den Magnetresonanz-Bilddaten, – Erfassen von molekularen Bilddaten des Untersuchungsobjekts mittels einer molekularen Bilddatenerfassungseinheit während einer Anreicherung des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich und – Bestimmen einer Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich unter Verwendung der molekularen Bilddaten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums, eine Strahlendosisbestimmungseinheit, ein System, ein kombiniertes Bildgebungssystem und ein Computerprogrammprodukt.
  • Für bestimmte medizinische Anwendungen wird einem Untersuchungsobjekt, insbesondere einem Patienten, ein Radiopharmazeutikum verabreicht. Das Radiopharmazeutikum kann beispielsweise in Form eines flüssigen Radioisotops vorliegen. Das Radiopharmazeutikum kann beispielsweise in das Untersuchungsobjekt injiziert werden. Das Radiopharmazeutikum reichert sich dann typischerweise in einem gewünschten Zielbereich und möglicherweise auch in einem unerwünschten Risikobereich des Untersuchungsobjekts an. Das Radiopharmazeutikum kann daraufhin dem Zielbereich und/oder Risikobereich eine Strahlendosis zuführen, welche zu einer Schädigung eines im Zielbereich und/oder Risikobereich gelegenen Gewebes führt. So kann beispielsweise das Radiopharmazeutikum zur Therapie eines Schilddrüsenkarzinoms oder von Knochenmetastasen eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Radiopharmazeutikum auch zu diagnostischen Zwecken eingesetzt werden.
  • Es ist bei der Anwendung des Radiopharmazeutikums wünschenswert, eine Strahlendosis des Radiopharmazeutikums im Zielbereich und/oder Risikobereich zu bestimmen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Verteilung des Radiopharmazeutikums in einem Körper des Untersuchungsobjekts unbekannt ist. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn das Radiopharmazeutikum ein Radioisotop umfasst, welches an eine spezifische Bindungsstelle, beispielsweise einen Antikörper oder Peptid gebunden ist. Eine genaue Verteilung von Rezeptoren für die spezifische Bindungsstelle im Körper des Untersuchungsobjekts ist nämlich typischerweise nicht bekannt, so dass eine Verteilung der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums typischerweise nicht direkt berechenbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Bestimmung einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums zu ermöglichen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
    • – Erfassen von Magnetresonanz-Bilddaten eines Untersuchungsobjekts mittels einer Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit,
    • – Segmentierung zumindest eines Zielbereichs und/oder zumindest eines Risikobereichs für eine Anreicherung des Radiopharmazeutikums in den Magnetresonanz-Bilddaten,
    • – Erfassen von molekularen Bilddaten des Untersuchungsobjekts mittels einer molekularen Bilddatenerfassungseinheit während einer Anreicherung des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich und
    • – Bestimmen einer Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich unter Verwendung der molekularen Bilddaten.
  • Das Radiopharmazeutikum umfasst insbesondere eine radioaktive Substanz. Die radioaktive Substanz kann zum Applizieren einer Strahlendosis zu einem Zielbereich des Untersuchungsobjekts ausgebildet sein. Die radioaktive Substanz kann auch zur Detektion in den molekularen Bilddaten ausgebildet sein. Das Radiopharmazeutikum kann zusätzlich auch radioaktiv markiert sein. Dabei wird die radioaktive Markierung vorteilhafterweise derart gewählt, dass das Radiopharmazeutikum mittels der molekularen Bilddaten detektierbar ist. Für das Radiopharmazeutikum selbst sind verschiedene Stoffklassen denkbar. Die radioaktive Substanz ist dann insbesondere an einen Stoff der Stoffklassen gekoppelt. Beispielsweise kann das Radiopharmazeutikum einen Antikörper, ein Antikörper-Fragment (beispielsweise ein Fab-Fragment), ein Peptid, ein Hormon, ein Hormonanaloga (beispielsweise Octreotid), einen Neurotransmitter (beispielsweise DOPA), ein Salz von radioaktiven Isotopen (beispielsweise Radiochlorid, Natriumfluorid) oder einen Präkursor und/oder einen Baustein eines der genannten Substanzen (beispielsweise L-DOPA als Präkursor von DOPA oder Jod für ein Hormon) umfassen. Selbstverständlich sind weitere Stoffklassen für das Radiopharmazeutikum denkbar, sofern sie dem Fachmann als sinnvoll erscheinen.
  • Eine Strahlendosis beschreibt typischerweise eine Größe, welche eine Auswirkung von ionisierender Strahlung in Materie, typischerweise einem Gewebe des Untersuchungsobjekts, beschreibt. Die Strahlendosis kann dabei beispielsweise in einer Energiedosis, welche eine pro Masseeinheit an das Material abgegebene Energie umfasst, angegeben werden.
  • Das Untersuchungsobjekt ist insbesondere ein Patient. Die bestimmte Strahlendosis kann bereitgestellt werden. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Strahlendosis nach ihrer Bestimmung für einen Benutzer auf einer Ausgabeeinheit, beispielsweise einer Anzeigeeinheit, ausgegeben wird. Die Anzeige der Strahlendosis kann dabei ortsaufgelöst erfolgen. Beispielsweise kann die Strahlendosis überlagert zu den Magnetresonanz-Bilddaten und/oder molekularen Bilddaten angezeigt werden. Es ist auch denkbar, dass die Magnetresonanz-Bilddaten und molekularen Bilddaten fusioniert und/oder registriert zusammen angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich zur Anzeige der Strahlendosis kann das Bereitstellen der Strahlendosis ein Abspeichern der Strahlendosis nach ihrer Bestimmung in einer Datenbank umfassen.
  • Der zumindest eine Zielbereich stellt insbesondere eine anatomische Struktur des Untersuchungsobjekts, insbesondere eine Organstruktur und/oder eine Gewebestruktur, beispielsweise ein Tumorgewebe, dar. Der zumindest eine Zielbereich stellt insbesondere denjenigen Bereich im Untersuchungsobjekt dar, in welchem sich das Radiopharmazeutikum anreichern soll. Beispielsweise ist der Zielbereich derjenige Bereich im Untersuchungsobjekt, in welchem das Radiopharmazeutikum einen Hauptteil seiner Strahlendosis, beispielsweise zu therapeutischen Zwecken, abgeben soll. Das Radiopharmazeutikum soll sich insbesondere so im Zielbereich anreichern, dass eine Strahlendosis des Radiopharmazeutikums einen Grenzwert im Zielbereich überschreitet. Umfasst das Radiopharmazeutikum ein Radioisotop, welches an eine spezifische Bindungsstelle gekoppelt ist, so sind im Zielbereich insbesondere Rezeptoren für die spezifische Bindungsstelle lokalisiert. So kann eine Anreicherung des Radiopharmazeutikums im Zielbereich sicher gestellt werden.
  • Der zumindest eine Risikobereich stellt insbesondere eine anatomische Struktur des Untersuchungsobjekts, insbesondere eine Organstruktur und/oder eine Gewebestruktur, dar. Der zumindest eine Risikobereich stellt insbesondere denjenigen Bereich im Untersuchungsobjekt dar, in welchem eine Anreicherung des Radiopharmazeutikums unerwünscht ist. Eine Anreicherung des Radiopharmazeutikums im Risikobereich soll insbesondere in einem Maße verhindert werden, dass eine Strahlendosis des Radiopharmazeutikums im Risikobereich unter einem Grenzwert liegt. Der zumindest eine Risikobereich für die Anreicherung des Radiopharmazeutikums ist typischerweise dadurch gekennzeichnet, dass er anfällig für radioaktive Strahlung ist. So kann beispielsweise eine erhöhte Strahlendosis des Radiopharmazeutikums zu einer Schädigung eines im Risikobereich lokalisierten Gewebes führen. Weiterhin ist es auch denkbar, dass das Radiopharmazeutikum sich derart im zumindest einen Risikobereich anreichert, dass keine ausreichende Anreicherung des Radiopharmazeutikums im Zielbereich mehr erfolgen kann. Typische Beispiele für mögliche Risikobereiche im Untersuchungsobjekt sind eine Leber, eine Milz, eine Niere, eine Blase, ein Knochenmark, usw. Selbstverständlich sind weitere Risikobereiche dem Fachmann bekannt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Zielbereich und/oder der Risikobereich für die Anreicherung des Radiopharmazeutikums sich typischerweise aus den pharmakologischen Eigenschaften des Radiopharmazeutikums ergibt. Ein typischer Zielbereich und/oder Risikobereich eines verwendeten Radiopharmazeutikums ist dabei dem Fachmann üblicherweise bekannt. Derart kann der Fachmann anhand seines Wissens über den typischen Zielbereich und/oder Risikobereich des verwendeten Radiopharmazeutikums den Zielbereich und/oder Risikobereich in den Magnetresonanz-Bilddaten segmentieren. Ist beispielsweise eine Lebermetastase ein Zielbereich für das Radiopharmazeutikum so wird das umliegende Gewebe üblicherweise einen Risikobereich für das Radiopharmazeutikum darstellen. Ist beispielsweise eine Knochenmetastase ein Zielbereich für das Radiopharmazeutikum, so kann eine Milz einen Risikobereich für das Radiopharmazeutikum darstellen.
  • Die Anreicherung des Radiopharmazeutikums beschreibt dabei insbesondere denjenigen Zeitraum, welcher auf ein Einbringen des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt folgt. Die Anreicherung des Radiopharmazeutikums kann in demjenigen Zeitraum erfolgen, in welchem sich eine Konzentration des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich verändert, insbesondere ansteigt. Die Anreicherung des Radiopharmazeutikums kann dann beendet sein, wenn eine Konzentration des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich ihren Maximalwert erreicht und/oder wieder abfällt und/oder nicht mehr in den molekularen Bilddaten nachweisbar ist.
  • Zum Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten wird üblicherweise der zu untersuchende Körper des Untersuchungsobjekts mit Hilfe eines Hauptmagneten einem relativ hohen Hauptmagnetfeldausgesetzt. Zusätzlich werden mit Hilfe einer Gradientenspuleneinheit Gradientenschaltungen 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 Magnetresonanz-Bilddaten rekonstruiert werden. Für eine bestimmte Messung ist daher eine bestimmte Magnetresonanz-Sequenz, auch Pulssequenz genannt, auszusenden, welche aus einer Folge von Hochfrequenz-Pulsen, insbesondere Anregungspulsen und Refokussierungspulsen, sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenschaltungen in verschiedenen Gradientenachsen entlang verschiedener Raumrichtungen besteht. Zeitlich passend hierzu werden Auslesefenster gesetzt, welche die Zeiträume vorgeben, in denen die induzierten Magnetresonanz-Signale erfasst werden. Das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten erfolgt dabei insbesondere aus einem Untersuchungsbereich, auch Aufnahmevolumen (field of view) genannt, welcher den zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich umfasst.
  • Das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten erfolgt vorteilhafterweise derart, dass der zumindest eine Zielbereich und/oder Risikobereich besonders gut von einem umliegenden Gewebe abgrenzbar ist. Derart kann, wie später noch beschrieben, eine Magnetresonanz-Sequenz, welche besonders zur Abbildung des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs geeignet ist, zum Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten verwendet werden. Der zumindest eine Zielbereich und/oder der zumindest eine Risikobereich kann dann besonders vorteilhaft in den Magnetresonanz-Bilddaten segmentiert werden. Die Segmentierung kann dabei manuell von einem Benutzer durchgeführt werden und/oder automatisch, beispielsweise mittels eines schwellwertbasierten und/oder atlasbasierten Verfahrens, erfolgen.
  • Das Erfassen der molekularen Bilddaten des Untersuchungsobjekts kann ein Erfassen von nuklearen Bilddaten und/oder funktionellen Bilddaten umfassen. Molekulare Bilddaten bilden dabei typischerweise molekulare und/oder biochemische Prozesse im Körper des Untersuchungsobjekts ab. Im Gegensatz zu den Magnetresonanz-Bilddaten, welche insbesondere eine Anatomie des Untersuchungsobjekts darstellen und eine Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs ermöglichen, sind die molekularen Bilddaten vorteilhafterweise zum Bestimmen einer Verteilung des Radiopharmazeutikums im Untersuchungsobjekt geeignet. Die molekulare Bilddatenerfassungseinheit kann beispielsweise als Positronenemissionstomographie-Bilddatenerfassungseinheit oder als Einzelphotonenemissionstomographie-Bilddatenerfassungseinheit ausgebildet sein. Das Erfassen der molekularen Bilddaten erfolgt dabei insbesondere aus einem Untersuchungsbereich, welcher den zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich umfasst.
  • Das Erfassen der molekularen Bilddaten erfolgt insbesondere nach einem Einbringen, beispielsweise einer oralen Verabreichung und/oder Injektion, des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt. Das Erfassen der molekularen Bilddaten beginnt dabei vorteilhafterweise unmittelbar nach einem Start des Einbringens des Radiopharmazeutikums. Die molekularen Bilddaten können dann über einen fortlaufenden Zeitraum erfasst werden und einen Verlauf der Anreicherung des Radiopharmazeutikums von Beginn an verfolgen. Bei einem fortlaufenden Einbringen des Radiopharmazeutikums über einen bestimmten Zeitraum, kann das Erfassen der molekularen Bilddaten insbesondere zumindest über einen Teil des bestimmten Zeitraums erfolgen. So kann anhand der unter Verwendung der molekularen Bilddaten bestimmten Strahlendosis das Einbringen des Radiopharmazeutikums möglicherweise angepasst werden, wie später noch beschrieben. Das Erfassen der molekularen Bilddaten erfolgt insbesondere zeitaufgelöst oder dynamisch. Dies führt vorteilhafterweise dazu, dass die molekularen Bilddaten einen zeitlichen Verlauf der Anreicherung des Radiopharmazeutikums im zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich beschreiben können. Das Erfassen der molekularen Bilddaten kann so ein Erfassen von mehreren zeitlich aufeinander folgenden molekularen Einzelbildern umfassen. Die mehreren molekularen Einzelbilder können dann einen Verlauf der Anreicherung des Radiopharmazeutikums im zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich darstellen. Die mehreren molekularen Einzelbilder können weiterhin möglicherweise zu verschiedenen Zeitpunkten während des Einbringens des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt erfasst werden. Während des zeitaufgelösten Erfassens der molekularen Bilddaten wird der Patient vorteilhafterweise nicht umpositioniert und/oder bewegt.
  • Anhand der erfassten molekularen Bilddaten kann insbesondere die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich bestimmt werden. Dafür kann der in den Magnetresonanz-Bilddaten segmentierte zumindest eine Zielbereich und/oder Risikobereich auf die molekularen Bilddaten übertragen werden. Der zumindest eine Zielbereich und/oder zumindest eine Risikobereich, in welchem die Strahlendosis bestimmt wird, kann demnach anhand der Segmentierung in den Magnetresonanz-Bilddaten festgelegt werden. Diesem Vorgehen liegt die Überlegung zugrunde, dass der zumindest eine Zielbereich und/oder Risikobereich typischerweise besser in den Magnetresonanz-Bilddaten als in den molekularen Bilddaten bestimmt werden kann, da die Magnetresonanz-Bilddaten typischerweise anatomische Strukturen besser darstellen als die molekularen Bilddaten. Ein Grund dafür ist beispielsweise, dass in den Magnetresonanz-Bilddaten typischerweise ein höherer Kontrast zwischen Gewebe, welches in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich lokalisiert ist, und umliegenden Gewebe als in den molekularen Bilddaten vorliegt.
  • Die Strahlendosis kann insbesondere in Abhängigkeit der in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich vorliegenden Aktivität in den molekularen Bilddaten bestimmt werden. Eine höhere gemessene Aktivität spricht dabei insbesondere für eine höhere Strahlendosis. Es sei hierbei darauf hingewiesen, dass die molekularen Bilddaten direkt eine Verteilung des Radiopharmazeutikums, welches ebenfalls für eine Therapie des Untersuchungsobjekts eingesetzt wird, darstellen können. Alternativ ist es allerdings auch denkbar, dass die molekularen Bilddaten von einer radioaktiven Markierungssubstanz erfasst werden, welche unterschiedlich zu dem Radiopharmazeutikum ist. Die radioaktive Markierungssubstanz wird dann typischerweise ein ähnliches Anreicherungsverhalten wie das Radiopharmazeutikum aufweisen, damit ein Rückschluss von den molekularen Bilddaten, welche von der radioaktiven Markierungssubstanz erfasst werden, auf die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums möglich ist. Ein solches Vorgehen ist in einem der folgenden Abschnitte beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bestimmung der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums anhand der molekularen Bilddaten insbesondere eine Abschätzung der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums umfasst.
  • Insgesamt kann das beschriebene Vorgehen eine effiziente und zuverlässige Bestimmung der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums ermöglichen. Hierbei ist insbesondere das Zusammenspiel zwischen den Magnetresonanz-Bilddaten und den molekularen Bilddaten von entscheidender Bedeutung. Die molekularen Bilddaten können nämlich einen Rückschluss auf eine Verteilung des Radiopharmazeutikums im Körper des Untersuchungsobjekts liefern. Dagegen kann anhand der Magnetresonanz-Bilddaten besonders vorteilhaft der zumindest eine Zielbereich und/oder Risikobereich bestimmt werden, in welchem die Strahlendosis ermittelt werden soll. Die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums kann derart in den richtigen Regionen, welche insbesondere anhand der Magnetresonanz-Bilddaten bestimmt werden, mit einer hohen Genauigkeit aufgrund der Verwendung der molekularen Bilddaten bestimmt werden.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass anhand der Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder zumindest einen Risikobereichs eine Segmentierungsinformation generiert wird, wobei das Bestimmen der Strahlendosis unter Verwendung der Segmentierungsinformation erfolgt. Die Segmentierungsinformation umfasst typischerweise zumindest eine Information, an welcher Stelle im Körper des Untersuchungsobjekts der zumindest eine Zielbereich und/oder Risikobereich lokalisiert ist. Anhand der Segmentierungsinformation kann der zumindest eine Zielbereich und/oder Risikobereich in den molekularen Bilddaten festgelegt werden. Dafür kann es nötig sein, dass die Segmentierungsinformation an eine Skalierung und/oder ein Aufnahmevolumen der molekularen Bilddaten angepasst wird. Das Bestimmen der Strahlendosis kann dann ein Ermitteln einer in den molekularen Bilddaten gemessenen Aktivität in dem anhand der Segmentierungsinformation identifizierten zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich umfassen. Wie bereits beschrieben, ist es besonders vorteilhaft, die Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs für die Bestimmung der Strahlendosis in den Magnetresonanz-Bilddaten vorzunehmen, da der zumindest eine Zielbereich und/oder Risikobereich typischerweise in den Magnetresonanz-Bilddaten einfacher von der Umgebung abgrenzbar ist als in den molekularen Bilddaten. In den Magnetresonanz-Bilddaten ist weiterhin ein selektives Hervorheben des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs unter Verwendung eines dedizierten Kontrastmittels möglich.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und der molekularen Bilddaten mittels eines kombinierten Bildgebungssystems zumindest teilweise simultan erfolgt, wobei das kombinierte Bildgebungsgerät die Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit und die molekulare Bilddatenerfassungseinheit umfasst. Dass das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und der molekularen Bilddaten mittels eines kombinierten Bildgebungsgeräts zumindest teilweise simultan erfolgt, bedeutet insbesondere, dass während zumindest eines Teils der Zeitdauer des Erfassens der molekularen Bilddaten zumindest ein Teil der Magnetresonanz-Bilddaten erfasst wird. Die Zeitdauer des Erfassens der molekularen Bilddaten kann sich so zumindest teilweise mit der Zeitdauer des Erfassens der molekularen Bilddaten überlappen. Es ist auch denkbar, dass die Magnetresonanz-Bilddaten und die molekularen Bilddaten vollständig simultan über eine gleiche Untersuchungsdauer erfasst werden. Wie die molekularen Bilddaten können so auch die Magnetresonanz-Bilddaten zumindest teilweise nach einem Beginn eines Einbringens des Radiopharmazeutikums in den Körper des Untersuchungsobjekts erfasst werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn in einer Anfangszeit des Einbringens des Radiopharmazeutikums, während welcher die Magnetresonanz-Bilddaten erfasst werden, keine kritische Strahlendosis in dem zumindest einen Risikobereich zu erwarten ist. Es ist so eine Verkürzung einer gesamten Aufnahmezeit möglich. Weiterhin kann ein Arbeitsablauf zum Bestimmen der Strahlendosis deutlich vereinfacht werden, da ein einzelnes kombiniertes Bildgebungsgerät zum Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und der molekularen Bilddaten verwendet wird. Das kombinierte Bildgebungsgerät kann dafür als kombiniertes Positronenemissionstomographie-Magnetresonanzgerät (PET-MR-Gerät) ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass das kombinierte Bildgebungsgerät ein Einzelphotonenemissionstomographie-Magnetresonanzgerät (SPECT-MR-Gerät) oder ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes, kombiniertes Bildgebungsgerät ist.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten unter Verwendung einer Magnetresonanz-Sequenz erfolgt, welche derart auf ein Zielgewebe in dem zumindest einen Zielbereich und ein Risikogewebe in dem zumindest einen Risikobereich abgestimmt ist, dass ein Kontrast zwischen dem Zielbereich und dem Risikobereich in den Magnetresonanz-Bilddaten über einem bestimmten Schwellwert liegt. Das Zielgewebe stellt dabei zumindest einen Teil des im Zielbereich lokalisierten Gewebes des Untersuchungsobjekts dar. Das Risikogewebe stellt dabei zumindest einen Teil des im Risikobereich lokalisierten Gewebes des Untersuchungsobjekts dar. Es ist vorteilhaft, dass die Magnetresonanz-Bilddaten einen ersten Mindestkontrast zwischen dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich und dem umliegenden Gewebe aufweisen. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Magnetresonanz-Bilddaten einen zweiten Mindestkontrast zwischen dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich aufweisen. Der erste Mindestkontrast und/oder zweite Mindestkontrast kann insbesondere 2:1, vorteilhafterweise 4:1, höchst vorteilhafterweise 8:1, betragen. Derart ist eine besonders einfache und genaue Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs in den Magnetresonanz-Bilddaten möglich. Damit in den Magnetresonanz-Bilddaten der gewünschte Kontrast vorliegt kann die Magnetresonanz-Sequenz dediziert ausgewählt werden.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder zumindest einen Risikobereich zu mehreren Zeitpunkten während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums erfolgt. Insbesondere wird dafür eine Aktivität des Radiopharmazeutikums anhand der molekularen Bilddaten, insbesondere unter Verwendung einer aus den Magnetresonanz-Bilddaten generierten Segmentierungsinformation, fortlaufend während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums bestimmt. Typischerweise wird dafür ein Erfassen der molekularen Bilddaten mit oder unmittelbar einem Start eines Einbringens des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt begonnen. Es können allerdings auch molekulare Referenz-Bilddaten vor dem Einbringen des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekts erfasst werden. Die Zeitdauer der Anreicherung des Radiopharmazeutikums erstreckt sich dabei insbesondere zumindest über eine Zeitdauer des Einbringens des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt. Um die Strahlendosis zu mehreren Zeitpunkten zu bestimmen, können mehrere molekulare Bilder mittels der molekularen Bilddatenerfassungseinheit zu den mehreren Zeitpunkten erfasst werden. Es kann besonders vorteilhaft ein Erfassen von dynamischen molekularen Bilddaten erfolgen. Die molekularen Bilddaten sind insbesondere zeitaufgelöst ausgebildet. Mittels der zu den mehreren Zeitpunkten bestimmten Strahlendosis kann besonders vorteilhaft die Anreicherung des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich verfolgt werden. Es ist prinzipiell auch denkbar, dass anhand der zeitaufgelösten bestimmten Strahlendosis eine Therapie des Untersuchungsobjekts mittels des Radiopharmazeutikums angepasst wird, wie in einem der folgenden Abschnitte beschrieben.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass ein erster Schwellwert für die Strahlendosis in dem zumindest einen Zielbereich und/oder ein zweiter Schwellwert für die Strahlendosis in dem zumindest einen Risikobereich festgelegt wird, wobei ein Vergleich der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder zumindest einen Risikobereich mit dem ersten Schwellwert und/oder dem zweiten Schwellwert zu den mehreren Zeitpunkten erfolgt. Diesem Vorgehen liegt insbesondere die Überlegung zugrunde, dass typischerweise eine Mindest-Strahlendosis, welche dem ersten Schwellwert entsprechen kann, dem Zielbereich appliziert werden soll, damit eine gewünschte Wirkung des Radiopharmazeutikums eintreten kann. Weiterhin liegt typischerweise eine Maximal-Strahlendosis, welche dem zweiten Schwellwert entsprechen kann, für den zumindest einen Risikobereich vor. Die Maximal-Strahlendosis soll dabei vorteilhafterweise nicht überschritten werden, damit eine unerwünschte Schädigung eines im Risikobereich lokalisierten Gewebes vermieden werden kann. Ein Vergleich der bestimmten Strahlendosis mit dem ersten Schwellwert und/oder zweiten Schwellwert kann daher eine besonders aussagekräftige Information bereitstellen. Dafür kann beispielsweise ein Ergebnis des Vergleichs bereitgestellt, insbesondere ausgegeben, werden.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass ein Strahlendosis-Steuerungssignal ausgegeben wird, wenn die in dem zumindest einen Zielbereich bestimmte Strahlendosis den ersten Schwellwert erreicht und/oder die in dem zumindest einen Risikobereich bestimmte Strahlendosis den zweiten Schwellwert erreicht. Das Strahlendosis-Steuerungssignal kann auch erst bei einem Überschreiten des ersten Schwellwerts und/oder zweiten Schwellwerts ausgegeben werden. Das Strahlendosis-Steuerungssignal kann eine Ansteuerung eines Ausgabegeräts, beispielsweise eines Monitors oder eines Lautsprechers, umfassen. Das Ausgabegerät kann dann eine Information, beispielsweise eine Warnungsinformation, für einen Benutzer ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann das Strahlendosis-Steuerungssignal eine Ansteuerung eines Injektionsgeräts, welches ein Einbringen des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt durchführt, umfassen. So kann beispielsweise das Strahlendosis-Steuerungssignal eine Anpassung, beispielsweise ein Stoppen, eines Einbringens des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekts auslösen. Das Strahlendosis-Steuerungssignal kann auch eine Ansteuerung der Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit und/oder der molekularen Bilddatenerfassungseinheit umfassen. So kann beispielsweise in Abhängigkeit des Strahlendosis-Steuerungssignals ein Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und/oder der molekularen Bilddaten angepasst, beispielsweise gestoppt, werden. Das Strahlendosis-Steuerungssignal ermöglicht somit eine geeignete Reaktion auf ein Erreichen des ersten Schwellwerts und/oder des zweiten Schwellwerts.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass ein dritter Schwellwert für ein Verhältnis zwischen der Strahlendosis in dem zumindest einen Zielbereich und der Strahlendosis in dem zumindest einen Risikobereich festgelegt wird, wobei ein Vergleich des Verhältnisses zwischen der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Risikobereich zu den mehreren Zeitpunkten mit dem dritten Schwellwert erfolgt. Diesem Vorgehen liegt insbesondere die Überlegung zugrunde, dass ein Verhältnis zwischen der Strahlendosis im zumindest einen Zielbereich und der Strahlendosis im zumindest einen Risikobereich von Interesse ist. Derart kann eine Wirksamkeit des Radiopharmazeutikums im zumindest einen Zielbereich in ein Verhältnis zu einer Schädigung eines im zumindest einen Risikobereich lokalisierten Gewebes durch das Radiopharmazeutikums gesetzt werden. Ein Vergleich der bestimmten Strahlendosis mit dem dritten Schwellwert kann daher eine besonders aussagekräftige Information bereitstellen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die Strahlendosis mit dem dritten Schwellwert zusätzlich zu dem bereits erwähnten ersten Schwellwert und/oder zweiten Schwellwert verglichen wird.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass ein Strahlendosis-Steuerungssignal ausgegeben wird, wenn das Verhältnis zwischen der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Risikobereich den dritten Schwellwert erreicht. Das Strahlendosis-Steuerungssignal kann auch erst bei einem Überschreiten des dritten Schwellwerts ausgegeben werden. Das Strahlendosis-Steuerungssignal kann wie in bereits beschrieben ausgebildet sein. Das Strahlendosis-Steuerungssignal ermöglicht somit eine geeignete Reaktion auf ein Erreichen des dritten Schwellwerts.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder in dem zumindest einen Risikobereich unter Verwendung eines pharmakokinetischen Modells erfolgt. Das pharmakokinetische Modell berücksichtigt insbesondere Prozesse, die das dem Untersuchungsobjekt applizierte Radiopharmazeutikum mit dem Körper des Untersuchungsobjekts ausführt. Pharmakokinetische Modelle berücksichtigen hierbei möglichst eine Gesamtheit aller Prozesse, die das dem Untersuchungsobjekt applizierte Radiopharmazeutikum im Körper des Patienten erfährt. Zu diesen Prozessen können unter anderem eine Aufnahme des Radiopharmazeutikums, eine Verteilung des Radiopharmazeutikums im Körper, ein Abbau des Radiopharmazeutikums und eine Ausscheidung des Radiopharmazeutikums zählen. Beispielsweise kann das pharmakokinetische Modell eine Verzögerung der Anreicherung des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich darstellen. Dementsprechend kann bereits während eines Teils der Anreicherungszeit des Radiopharmazeutikums die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums bestimmt werden. So kann die Anreicherung des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich besonders vorteilhaft modelliert werden. Das pharmakokinetische Modell wird dabei insbesondere zusätzlich zu den molekularen Bilddaten für die Bestimmung der Strahlendosis eingesetzt. Derart kann die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich noch genauer und/oder effizienter bestimmt werden.
  • Es ist auch denkbar, dass bei der Bestimmung der Strahlendosis eine Reichweite einer vom Radiopharmazeutikum ausgehenden Strahlung in einem Gewebe des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs berücksichtigt wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Radiopharmazeutikum um einen Betastrahler und/oder einen Gammastrahler handelt.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass die erfassten Magnetresonanz-Bilddaten Perfusions-Magnetresonanz-Bilddaten umfassen, wobei anhand der Perfusions-Magnetresonanz-Bilddaten eine Durchblutungsinformation des zumindest einen Zielbereichs und/oder zumindest einen Risikobereichs bestimmt wird, wobei das Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder in dem zumindest einen Risikobereich unter Verwendung der Durchblutungsinformation erfolgt. Die Perfusions-Magnetresonanz-Bilddaten können insbesondere eine Durchblutung des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs beschreiben. Eine stärke Durchblutung des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs kann dabei zu einer höheren Aufnahme des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich führen. Beispielsweise kann hierbei eine arterielle Input-Funktion des Radiopharmazeutikums bei der Bestimmung der Strahlendosis berücksichtigt werden. Derart können die Magnetresonanz-Bilddaten besonders vorteilhaft, insbesondere zusätzlich zum Generieren der Segmentierungsinformation, zum Bestimmen der Strahlendosis verwendet werden.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass die molekularen Bilddaten während einer Anreicherung einer radioaktiven Markierungssubstanz in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich erfasst werden, wobei die radioaktive Markierungssubstanz ein ähnliches Anreicherungsverhalten wie das Radiopharmazeutikum aufweist. Insbesondere weist die radioaktive Markierungssubstanz ein ähnliches Anreicherungsverhalten in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich wie das Radiopharmazeutikum auf. Die radioaktive Markierungssubstanz und das Radiopharmazeutikum können insbesondere im Wesentlichen gleiche pharmakokinetische und/oder pharmakologische Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf die Anreicherung im zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich, aufweisen. Beispielsweise kann die radioaktive Markierungssubstanz an eine gleiche Bindungssubstanz, beispielsweise an den gleichen Antikörper und/oder das gleiche Peptid, wie das Radiopharmazeutikum gekoppelt sein. Beispielsweise können die radioaktive Markierungssubstanz und das Radiopharmazeutikum einer gleichen Stoffklasse angehören und/oder eine ähnliche Polarität und/oder ein ähnliches Molekulargewicht aufweisen. Darüber hinaus können die pharmakokinetischen Eigenschaften der radioaktiven Markierungssubstanz und des Radiopharmazeutikums auch bezüglich einer Aufnahme oder einer Anreicherung in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich oder bezüglich einer Aufnahme in einer Blutbahn des Patienten, einer Verteilung in einem Körper des Untersuchungsobjekts, einer Verstoffwechslung in einem Gewebe des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs oder eines Abbaus in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich pharmakokinetisch gleich sein. So kann eine Verteilung, Perfusion oder Diffusion der radioaktiven Markierungssubstanz im Wesentlichen gleich der des Radiopharmazeutikums sein. Derart kann besonders vorteilhaft aus der Verteilung der radioaktiven Markierungssubstanz auf die Verteilung des Radiopharmazeutikums geschlossen werden. Die radioaktive Markierungssubstanz kann dem Untersuchungsobjekt insbesondere gleichzeitig zu dem Radiopharmazeutikum verabreicht werden. Alternativ kann die radioaktive Markierungssubstanz vorgelagert zu dem Radiopharmazeutikum dem Untersuchungsobjekt verabreicht werden. Vorteilhafterweise wird eine kleinere strahlenwirksame Menge der radioaktiven Markierungssubstanz als die strahlenwirksame Menge des Radiopharmazeutikums verabreicht. Beispielsweise kann das Dosisverhältnis zwischen Radiopharmazeutikum und radioaktiver Markierungssubstanz größer als 5:1, vorteilhafterweise größer als 10:1, höchst vorteilhafterweise größer als 20:1 sein. Die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums kann derart bestimmt werden, dass von einer bestimmten Strahlendosis der radioaktiven Markierungssubstanz und/oder einer Aktivität der radioaktiven Markierungssubstanz in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich auf die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums hochgerechnet wird. Dieses Vorgehen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Strahlung der radioaktiven Markierungssubstanz besser als die Strahlung des Radiopharmazeutikums mittels der molekularen Bilddatenerfassungseinheit detektierbar ist. Beispielsweise kann die Strahlung des Radiopharmazeutikums nicht mittels der molekularen Bilddatenerfassungseinheit detektierbar sein. Dies kann beispielweise der Fall sein, wenn das Radiopharmazeutikum als ein Alpha-Strahler ausgebildet ist. Die radioaktive Markierungssubstanz ist dann vorteilhafterweise als Beta-Strahler, beispielsweise als Beta-Plus-Strahler, oder als Gamma-Strahler ausgebildet.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums weitere Magnetresonanz-Bilddaten erfasst werden, wobei anhand der Magnetresonanz-Bilddaten und der weiteren Magnetresonanz-Bilddaten eine Bewegungsinformation, welche eine Bewegung des Untersuchungsobjekts zwischen dem Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und der weiteren Magnetresonanz-Bilddaten charakterisiert, bestimmt wird und die Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder zumindest einen Risikobereichs anhand der Bewegungsinformation für ein Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikum, angepasst wird. Die Bewegungsinformation kann beispielsweise aus einer rigiden oder elastischen Registrierung der weiteren Magnetresonanz-Bilddaten zu den Magnetresonanz-Bilddaten ermittelt. Derart kann die mittels der Magnetresonanz-Bilddaten bestimmte Segmentierungsinformation anhand der Bewegungsinformation dynamisch angepasst werden. Derart kann der zumindest eine Zielbereich und/oder Risikobereich, in welchem die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums bestimmt werden soll, dynamisch an die Bewegung des Untersuchungsobjekts angepasst werden. Derart ist eine genauere Bestimmung der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums möglich.
  • Die erfindungsgemäße Strahlendosisbestimmungseinheit umfasst eine Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit, eine molekulare Bilddatenerfassungseinheit und eine Recheneinheit mit einer Segmentierungseinheit und einem Dosisbestimmungsmodul, wobei die Strahlendosisbestimmungseinheit zu einem Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Die Strahlendosisbestimmungseinheit ist somit zum Ausführen eines Verfahrens zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums ausgebildet. Die Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit ist zum Erfassen von Magnetresonanz-Bilddaten eines Untersuchungsobjekts ausgebildet. Die Segmentierungseinheit ist zur Segmentierung zumindest eines Zielbereichs und/oder zumindest eines Risikobereichs für eine Anreicherung des Radiopharmazeutikums in den Magnetresonanz-Bilddaten ausgebildet. Die molekulare Bilddatenerfassungseinheit ist zum Erfassen von molekularen Bilddaten des Untersuchungsobjekts während einer Anreicherung des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich ausgebildet. Das Dosisbestimmungsmodul ist zum Bestimmen einer Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich unter Verwendung der molekularen Bilddaten ausgebildet.
  • Eine Ausführungsform der Strahlendosisbestimmungseinheit sieht vor, dass die Recheneinheit eine Vergleichseinheit umfasst, welche zu einer Ausgabe eines Vergleichswerts, welcher ein Ergebnis eines Vergleichs von zumindest einer mittels des Dosisbestimmungsmoduls bestimmten Strahlendosis mit zumindest einem Schwellwert charakterisiert, ausgebildet ist. Der zumindest eine Schwellwert kann den beschriebenen ersten Schwellwert und/oder zweiten Schwellwert und/oder dritten Schwellwert umfassen. Anhand des von der Vergleichseinheit generierten Vergleichswerts kann das Strahlendosis-Steuerungssignal von einer Steuerungssignalgenerierungseinheit der Vergleichseinheit generiert werden.
  • Das erfindungsgemäße System umfasst eine erfindungsgemäße Strahlendosisbestimmungseinheit mit der Vergleichseinheit und ein Injektionsgerät zur Injektion eines Radiopharmazeutikums, wobei das Injektionsgerät eine Injektionssteuerungseinheit umfasst, und hinsichtlich eines Datenaustauschs mit der Vergleichseinheit derart verbunden ist, dass die Injektionssteuerungseinheit zu einer Steuerung der Injektion des Radiopharmazeutikums anhand des von der Vergleichseinheit an die Injektionssteuerungseinheit übertragenen Vergleichswerts ausgebildet ist. Insbesondere kann die Steuerungssignalgenerierungseinheit der Vergleichseinheit ein anhand des Vergleichswerts generiertes Strahlendosis-Steuerungssignal an die Injektionssteuerungseinheit übertragen. Die Injektionssteuerungseinheit kann dann beispielsweise die Injektion des Radiopharmazeutikums in Abhängigkeit von dem Empfangenen Vergleichswerts und/oder Strahlendosis-Steuerungssignals abbrechen. Derart kann die Injektion des Radiopharmazeutikums besonders vorteilhaft an die gemessene Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich abgestimmt werden.
  • Das erfindungsgemäße kombinierte Bildgebungssystem umfasst eine Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit, eine molekulare Bilddatenerfassungseinheit und eine erfindungsgemäße Strahlendosisbestimmungseinheit. Die Strahlendosisbestimmungseinheit kann dazu ausgebildet sein, Steuerungssignale an das kombinierte Bildgebungssystem zu senden und/oder Steuerungssignale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die Strahlendosisbestimmungseinheit kann in das kombinierte Bildgebungssystem integriert sein. Die Strahlendosisbestimmungseinheit kann auch separat von dem kombinierten Bildgebungssystem installiert sein. Die Strahlendosisbestimmungseinheit kann mit dem kombinierten Bildgebungssystem verbunden sein. Das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten kann eine Aufnahme der Magnetresonanz-Bilddaten mittels der molekularen Bilddatenerfassungseinheit des kombinierten Bildgebungssystems umfassen. Das Erfassen der molekularen Bilddaten kann eine Aufnahme der molekularen Bilddaten mittels der molekularen Bilddatenerfassungseinheit des kombinierten Bildgebungssystems umfassen. Die Magnetresonanz-Bilddaten und die molekularen Bilddaten können dann an die Strahlendosisbestimmungseinheit zur Weiterverarbeitung übergeben werden.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit einer Strahlendosisbestimmungseinheit ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit der Strahlendosisbestimmungseinheit 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 der Strahlendosisbestimmungseinheit direkt verbunden oder als Teil der Strahlendosisbestimmungseinheit ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinheit der Strahlendosisbestimmungseinheit 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 der Strahlendosisbestimmungseinheit 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 der erfindungsgemäßen Strahlendosisbestimmungseinheit, des erfindungsgemäßen Systems, des erfindungsgemäßen kombinierten Bildgebungssystems 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 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems und eines erfindungsgemäßen kombinierten Bildgebungssystems in einer schematischen Darstellung,
  • 2 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 4 eine exemplarische Segmentierung eines Zielbereichs und eines Risikobereichs in Magnetresonanz-Bilddaten und
  • 5 ein exemplarisches Vorgehen zum Vergleich von bestimmten Strahlendosen mit einem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 9 und eines erfindungsgemäßen kombinierten Bildgebungssystems 10 in einer schematischen Darstellung.
  • Das gezeigte kombinierte Bildgebungssystem 10 ist exemplarisch als Magnetresonanz-PET-Gerät 10 ausgebildet. Im Allgemeinen umfasst ein erfindungsgemäßes medizinisches Bildgebungssystem 10 eine Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit, eine molekulare Bilddatenerfassungseinheit und eine Strahlendosisbestimmungseinheit. Das kombinierte Bildgebungssystem kann beispielsweise auch als Magnetresonanz-SPECT-Gerät ausgebildet sein.
  • Das gezeigte Magnetresonanz-PET-Gerät 10 umfasst eine Magnetresonanz-Vorrichtung 11, welche die Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit bildet, und eine Positronen-Emissions-Tomographie-Vorrichtung 12 (PET-Vorrichtung 12), welche die molekulare Bilddatenerfassungseinheit bildet.
  • Die Magnetresonanz-Vorrichtung 11 umfasst eine Magneteinheit 13 und einen von der Magneteinheit 13 umgebenen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Untersuchungsobjekts 15, insbesondere eines Patienten 15, wobei der Patientenaufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 13 zylinderförmig umgeben ist. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 des Magnetresonanz-PET-Geräts 10 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 ist hierzu bewegbar innerhalb des Patientenaufnahmebereichs 14 angeordnet.
  • Die Magneteinheit 13 umfasst einen Hauptmagneten 17, der im Betrieb der Magnetresonanz-Vorrichtung 11 zu einer Erzeugung eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 18 ausgelegt ist. Die Magneteinheit 13 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 19 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet wird. Zudem umfasst die Magneteinheit 13 eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im gezeigten Fall als fest in die Magnetresonanz-Vorrichtung 11 integrierte, Körperspule ausgebildet ist, die zu einer Anregung einer Polarisation vorgesehen ist, die sich in dem von dem Hauptmagneten 17 erzeugten Hauptmagnetfeld 18 einstellt. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist weiterhin zum Empfang von Magnetresonanz-Signalen vorgesehen.
  • Zu einer Steuerung des Hauptmagneten der Gradientenspuleneinheit 19 und zur Steuerung der Hochfrequenzantenneneinheit 20 weist das Magnetresonanz-PET-Gerät 10, insbesondere die Magnetresonanz-Vorrichtung 11, eine Magnetresonanz-Steuereinheit 21 auf. Die Magnetresonanz-Steuereinheit 21 steuert zentral die Magnetresonanz-Vorrichtung 11, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Hierzu umfasst die Magnetresonanz-Steuereinheit 21 eine nicht näher dargestellte Gradientensteuereinheit und eine nicht näher dargestellte Hochfrequenzantennensteuereinheit. Zudem umfasst die Magnetresonanz-Steuereinheit 21 eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit zu einer Auswertung von Magnetresonanz-Bilddaten.
  • Die dargestellte Magnetresonanz-Vorrichtung 11 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die Magnetresonanz-Vorrichtungen 11 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise einer Magnetresonanz-Vorrichtung 11 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der allgemeinen Komponenten verzichtet wird.
  • Die PET-Vorrichtung 12 umfasst mehrere Positronen-Emissions-Tomographie-Detektormodule 22 (PET-Detektormodule 22), die zu einer Ringform angeordnet sind und den Patientenaufnahmebereich 14 in der Umfangsrichtung umgeben. Die PET-Detektormodule 22 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 22 jeweils ein Photodiodenarray, beispielsweise Avalanche-Photodiodenarray oder APD-Photodiodenarray, die dem Szintillationsdetektorarray nachgeschaltet innerhalb der PET-Detektormodule 22 angeordnet sind.
  • Mittels der PET-Detektormodule 22 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 Radiopharmazeutikum emittiert, wobei das Radiopharmazeutikum über eine Injektion dem Patienten 15 verabreicht wird. Beim Durchlaufen von Materie können die bei der Annihilation entstandenen Photonen abgeschwächt werden, wobei die Abschwächungswahrscheinlichkeit von der Pfadlänge durch die Materie und dem entsprechenden Abschwächungskoeffizienten der Materie abhängt. Dementsprechend ist bei einer Auswertung der PET-Signale eine Korrektur dieser Signale bezüglich der Abschwächung durch Komponenten, die sich im Strahlengang befinden, notwendig.
  • Zudem weisen die PET-Detektormodule 22 jeweils eine Detektorelektronik auf, die eine elektrische Verstärkerschaltung und weitere, nicht näher dargestellte Elektronikkomponenten umfasst. Zu einer Steuerung der Detektoreleketronik und der PET-Detektormodule 22 weist das Magnetresonanz-PET-Gerät 10, insbesondere die PET-Vorrichtung 12, eine PET-Steuereinheit 23 auf. Die PET-Steuereinheit 23 steuert zentral die PET-Vorrichtung 12. Zudem umfasst die PET-Steuereinheit 23 eine Auswerteeinheit zu einer Auswertung von PET-Daten.
  • Die dargestellte PET-Vorrichtung 12 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die PET-Vorrichtungen 12 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise einer PET-Vorrichtung 12 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der allgemeinen Komponenten verzichtet wird.
  • Das Magnetresonanz-PET-Gerät 10 weist zudem eine zentrale Steuerungseinheit 24 auf, die beispielsweise eine Erfassung und/oder eine Auswertung von Magnetresonanz-Bilddaten und von PET-Bilddaten aufeinander abstimmt. Die Steuerungseinheit 24 kann eine zentrale Systemsteuereinheit sein. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Bilddaten können auf einer Anzeigeeinheit 25, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, des Magnetresonanz-PET-Geräts 10 für einen Benutzer angezeigt werden. Zudem weist das Magnetresonanz-PET-Gerät 10 eine Eingabeeinheit 26 auf, mittels welcher Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von einem Benutzer eingegeben werden können. Die Steuerungseinheit 24 kann die Magnetresonanz-Steuereinheit 21 und/oder die PET-Steuereinheit 23 und/oder die Ausgabeeinheit 25 und/oder die Eingabeeinheit 26 umfassen.
  • Das gezeigte System 9 umfasst weiterhin eine erfindungsgemäße Strahlendosisbestimmungseinheit 32 und ein Injektionsgerät 40 zur Injektion eines Radiopharmazeutikums, wobei das Injektionsgerät 40 eine Injektionssteuerungseinheit 39 umfasst. Die Strahlendosisbestimmungseinheit 32 ist gleichzeitig als Teil des Magnetresonanz-PET-Geräts 10 ausgebildet. Dies muss allerdings nicht zwangsläufig der Fall sein. Es ist auch denkbar, dass die Strahlendosisbestimmungseinheit 32 getrennt von dem Magnetresonanz-PET-Gerät 10 ausgebildet ist und lediglich Daten, welche mittels eines Magnetresonanz-PET-Geräts 10 aufgenommen worden sind, erfasst.
  • Die gezeigte Strahlendosisbestimmungseinheit 32 umfasst eine Recheneinheit 35 mit einer Segmentierungseinheit 36 und einem Dosisbestimmungsmodul 37. Derart ist die gezeigte Strahlendosisbestimmungseinheit 32 zusammen mit dem Magnetresonanz-PET-Gerät 10 zu einem Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums ausgebildet.
  • Zum alleinigen Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Strahlendosisbestimmungseinheit 32 vorteilhafterweise eine nicht dargestellte Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit und eine nicht dargestellte molekulare Bilddatenerfassungseinheit umfassen. Die Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit erfasst dann Magnetresonanz-Bilddaten, welche mittels der Magnetresonanz-Vorrichtung 11 des Magnetresonanz-PET-Geräts 10 aufgenommen worden sind. Die molekulare Bilddatenerfassungseinheit erfasst dann molekulare Bilddaten, welche mittels der PET-Vorrichtung 12 des Magnetresonanz-PET-Geräts 10 aufgenommen worden sind. Dafür sind die Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit und die molekulare Bilddatenerfassungseinheit vorteilhafterweise mit der Steuerungsvorrichtung 24 des Magnetresonanz-PET-Geräts 10 hinsichtlich eines Datenaustauschs verbunden.
  • Im dargestellten Fall umfasst die Recheneinheit 35 der Strahlendosisbestimmungseinheit 32 eine Vergleichseinheit 38, welche zu einer Ausgabe eines Strahlendosis-Steuerungssignals, welcher ein Ergebnis eines Vergleichs von zumindest einer mittels des Dosisbestimmungsmoduls 37 bestimmten Strahlendosis mit zumindest einem Schwellwert charakterisiert, ausgebildet ist.
  • Die Injektionssteuereinheit 39 ist derart hinsichtlich eines Datenaustauschs mit der Vergleichseinheit 38 verbunden, dass die Injektionssteuerungseinheit 39 zu einer Steuerung der Injektion des Radiopharmazeutikums anhand des von der Vergleichseinheit 38 an die Injektionssteuerungseinheit 39 übertragenen Strahlendosis-Steuerungssignals ausgebildet ist.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 50 erfolgt ein Erfassen von Magnetresonanz-Bilddaten eines Untersuchungsobjekts 15 mittels der Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit. Es ist hierbei denkbar, dass mittels eines Magnetresonanzgeräts, beispielsweise der Magnetresonanz-Vorrichtung 11 des Magnetresonanz-PET-Geräts 10, die Magnetresonanz-Bilddaten aufgenommen werden. Alternativ können auch bereits aufgenommene Magnetresonanz-Bilddaten von der Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit der Strahlendosisbestimmungseinheit 32 erfasst werden. Dafür kann die Strahlendosisbestimmungseinheit 32 beispielsweise auf eine Datenbank, auf welcher die Magnetresonanz-Bilddaten hinterlegt sind, zugreifen.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 51 erfolgt eine Segmentierung zumindest eines Zielbereichs und/oder zumindest eines Risikobereichs für eine Anreicherung des Radiopharmazeutikums in den Magnetresonanz-Bilddaten mittels der Segmentierungseinheit 36. Die Segmentierung kann dabei automatisch und/oder manuell erfolgen. Es ist denkbar, dass eine Information, in welchem Organ des Untersuchungsobjekts 15 sich das Radiopharmazeutikum typischerweise anreichert, der Segmentierung zugrunde liegt.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 52 erfolgt ein Erfassen von molekularen Bilddaten des Untersuchungsobjekts 15 mittels der molekularen Bilddatenerfassungseinheit während einer Anreicherung des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich. Die molekularen Bilddaten können mittels einer molekularen Bildgebungseinheit, beispielsweise der PET-Vorrichtung 12 des Magnetresonanz-PET-Geräts 10, während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums aufgenommen werden. Alternativ ist es auch denkbar, dass die molekulare Bilddatenerfassungseinheit der Strahlendosisbestimmungseinheit 32 molekulare Bilddaten, welche während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums aufgenommen wurden, erfasst. Die molekularen Bilddaten können dafür beispielsweise aus einer Datenbank geladen werden.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 53 erfolgt ein Bestimmen einer Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich unter Verwendung der molekularen Bilddaten mittels des Dosisbestimmungsmoduls 37. Die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums kann dabei beispielsweise anhand einer in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich mittels der molekularen Bilddaten bestimmten spezifischen Aktivität des Radiopharmazeutikums bestimmt werden. Die Bestimmung der Strahlendosis erfolgt insbesondere unter Verwendung der Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums.
  • 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 Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst im Wesentlichen die Verfahrensschritte 50, 51, 52, 53 der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 2. Zusätzlich umfasst die in 3 gezeigte 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.
  • Das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten im weiteren Verfahrensschritt 50 und das Erfassen der molekularen Bilddaten im weiteren Verfahrensschritt 52 erfolgt im gezeigten Fall mittels eines kombinierten Bildgebungssystems zumindest teilweise simultan in einem weiteren Verfahrensschritt 54. Das kombinierte medizinische Bildgebungssystem, welches beispielsweise als ein in 1 gezeigtes Magnetresonanz-PET-Gerät 10 ausgebildet ist, umfasst dafür die dafür nötige Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit und molekulare Bilddatenerfassungseinheit. Beide Bilddatenerfassungseinheiten sind dafür insbesondere in dem kombinierten medizinischen Bildgebungssystem integriert, so dass das simultane Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und der molekularen Bilddaten, insbesondere von einem zumindest teilweise überlappenden Untersuchungsbereich, möglich ist.
  • Das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten im weiteren Verfahrensschritt 50 erfolgt unter Verwendung einer Magnetresonanz-Sequenz S, welche derart auf ein Zielgewebe in dem zumindest einen Zielbereich und ein Risikogewebe in dem zumindest einen Risikobereich abgestimmt ist, dass ein Kontrast zwischen dem Zielgewebe und dem Risikogewebe in den Magnetresonanz-Bilddaten über einem bestimmten Schwellwert liegt. Als vorteilhaft hat sich beispielsweise eine STIR-TSE Magnetresonanz-Sequenz S erwiesen. Die STIR-TSE Magnetresonanz-Sequenz kann beispielsweise Knochenmarksläsionen vorteilhaft darstellen. Diffusionsgewichtete Magnetresonanz-Sequenzen S können zu einer Darstellung von Organen, wie beispielsweise der Milz, eingesetzt werden. Magnetresonanz-Sequenzen S mit einer Unterdrückung und/oder Sättigung von Wassergewebe können besonders vorteilhaft zur Darstellung eines fetthaltigen Knochenmarks eingesetzt werden. Selbstverständlich können auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Magnetresonanz-Sequenzen S eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, dass dem Untersuchungsobjekt 15 ein Kontrastmittel für das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten verabreicht wird. Beispielsweise ermöglicht ein leberspezifisches Kontrastmittel, wie beispielsweise Primovist, eine besonders vorteilhafte Abgrenzung von Lebergewebe und Lebermetastasen.
  • Auf Grundlage der geeigneten Auswahl der Magnetresonanz-Sequenz S kann eine besonders einfache Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder Risikobereichs im weiteren Verfahrensschritt 51 erfolgen. In 4 ist eine exemplarische Segmentierung eines Zielbereichs und eines Risikobereichs in Magnetresonanz-Bilddaten dargestellt. 4 zeigt dabei eine Schicht 70 eines Magnetresonanz-Bildes, welcher eine Leber 71 des Untersuchungsobjekts 15 darstellt. Das Magnetresonanz-Bild wurde insbesondere mittels einer geeigneten Magnetresonanz-Sequenz, beispielsweise unter Verwendung eines Kontrastmittels wie Primovist, aufgenommen. In der Leber wurde eine Lebermetastase 72 erkannt. Die Lebermetastase 72 wurde im weiteren Verfahrensschritt 51 als Zielbereich für eine Bestrahlung mittels des Radiopharmazeutikums segmentiert. Die Leber 71 ohne die Lebermetastase 72 wurde im weiteren Verfahrensschritt 51 als Risikobereich für die Bestrahlung mittels des Radiopharmazeutikums segmentiert. Diesem Vorgehen liegt die Überlegung zugrunde, dass bei der Bestrahlung mittels des Radiopharmazeutikums insbesondere die Lebermetastase 72 mittels einer ausreichenden Strahlendosis bestrahlt werden soll, während die Leber 71 selbst keine toxische Strahlendosis erhält. In der segmentierten Lebermetastase 72 kann demzufolge eine Zielbereich-Messregion 73 definiert werden, in welcher eine Strahlendosis des Radiopharmazeutikums zur Hochrechnung auf die Strahlendosis des Zielbereichs im weiteren Verfahrensschritt 53 bestimmt werden kann. In der segmentierten Leber 71 kann demzufolge eine Risikobereich-Messregion 74 definiert werden, in welcher eine Strahlendosis des Radiopharmazeutikums zur Hochrechnung auf die Strahlendosis des Risikobereichs im weiteren Verfahrensschritt 53 bestimmt werden kann. Im in 4 gezeigten Fall umgibt der Risikobereich den Zielbereich exemplarisch vollständig. Dies muss allerdings nicht zwingend der Fall sein. Es ist auch denkbar, dass der Risikobereich vom Zielbereich getrennt angeordnet ist. Der Risikobereich muss auch nicht unbedingt an den Zielbereich angrenzen.
  • Anhand der Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder zumindest einen Risikobereichs im weiteren Verfahrensschritt 51 wird mittels der Segmentierungseinheit 36 eine Segmentierungsinformation in einem weiteren Verfahrensschritt 55 generiert. Das Bestimmen der Strahlendosis im weiteren Verfahrensschritt 53 erfolgt dann unter Verwendung der Segmentierungsinformation. Dafür kann die Segmentierungsinformation von der Segmentierungseinheit 36 an das Dosisbestimmungsmodul 37 übertragen werden. Die Segmentierungsinformation kann festlegen, in welchem räumlichen Bereich der molekularen Bilddaten die Strahlendosis bestimmt werden soll. So kann die Segmentierungsinformation den zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich in den molekularen Bilddaten festlegen.
  • Optional kann in einem weiteren Verfahrensschritt 56 ein pharmakokinetisches Modell mittels des Dosisbestimmungsmoduls 37 bereitgestellt werden. Das Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder in dem zumindest einen Risikobereich im weiteren Verfahrensschritt 53 kann dann unter Verwendung des pharmakokinetischen Modells erfolgen.
  • Weiterhin ist es möglich, dass die im weiteren Verfahrensschritt 50 erfassten Magnetresonanz-Bilddaten Perfusions-Magnetresonanz-Bilddaten P umfassen, wobei anhand der Perfusions-Magnetresonanz-Bilddaten P eine Durchblutungsinformation des zumindest einen Zielbereichs und/oder zumindest einen Risikobereichs bestimmt wird, wobei das Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder in dem zumindest einen Risikobereich im weiteren Verfahrensschritt 53 unter Verwendung der Durchblutungsinformation erfolgt.
  • Es ist weiterhin möglich, dass in das Untersuchungsobjekt 15 eine radioaktive Markierungssubstanz in einem weiteren Verfahrensschritt 57 eingebracht wird. Die radioaktive Markierungssubstanz wird dabei vorteilhafterweise weitgehend gleichzeitig zu dem Radiopharmazeutikum dem Untersuchungsobjekt 15 verabreicht. Die radioaktive Markierungssubstanz weist insbesondere ein ähnliches Anreicherungsverhalten wie das Radiopharmazeutikum auf. Die molekularen Bilddaten können dann im weiteren Verfahrensschritt 52 während einer Anreicherung der radioaktiven Markierungssubstanz in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich erfasst werden. Dieses Vorgehen ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Radiopharmazeutikum nicht direkt in den molekularen Bilddaten nachweisbar ist. Dann kann vorteilhafterweise von einer Verteilung der radioaktiven Markierungssubstanz auf eine Verteilung des Radiopharmazeutikums geschlossen werden und so die Strahlendosis des Radiopharmazeutikums bestimmt werden.
  • Weiterhin kann optional eine Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums bei der Bestimmung der Strahlendosis berücksichtigt werden. Dafür können während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums weitere Magnetresonanz-Bilddaten M im weiteren Verfahrensschritt 50 erfasst werden, wobei anhand der Magnetresonanz-Bilddaten und der weiteren Magnetresonanz-Bilddaten M eine Bewegungsinformation, welche eine Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 zwischen dem Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und der weiteren Magnetresonanz-Bilddaten charakterisiert, bestimmt wird und die Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder zumindest einen Risikobereichs im weiteren Verfahrensschritt 51 anhand der Bewegungsinformation für ein Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums, angepasst wird. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass zunächst eine erste Strahlendosis vor einer Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 unter Verwendung einer auf Grundlage der Magnetresonanz-Bilddaten erstellten Segmentierungsinformation bestimmt wird. Dann kann eine zweite Strahlendosis nach einer Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 unter Verwendung einer auf Grundlage der weiteren Magnetresonanz-Bilddaten M erstellten Segmentierungsinformation bestimmt werden.
  • Im in 3 gezeigten Fall erfolgt das Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder zumindest einen Risikobereich zu mehreren Zeitpunkten während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums. Dafür umfassen die molekularen Bilddaten im gezeigten Fall mehrere molekulare Bilddatensätze 52-1, 52-2, ..., 52-x, welche im weiteren Verfahrensschritt 52 zu den mehreren Zeitpunkten während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums erfasst werden. Zum Beispiel wird ein erster molekularer Bilddatensatz 52-1 der mehreren molekularen Bilddatensätze 52-1, 52-2, ..., 52-x zu einem ersten Zeitpunkt erfasst, ein zweiter molekularer Bilddatensatz 52-2 der mehreren molekularen Bilddatensätze 52-1, 52-2, ..., 52-x zu einem zweiten Zeitpunkt erfasst, usw. Anhand der mehreren molekularen Bilddatensätze 52-1, 52-2, ..., 52-x kann dann die verschiedenen Strahlendosis des Radiopharmazeutikums zeitabhängig bestimmt werden. Im weiteren Verfahrensschritt 53 werden dann insbesondere mehrere Dosiswerte 53-1, 53-2, ..., 53-x des Radiopharmazeutikums im zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich bestimmt. Der erste molekulare Bilddatensatz 52-1 kann dabei der Bestimmung eines ersten Dosiswerts 53-1 der mehreren Dosiswerte 53-1, 53-2, ..., 53-x zugrundeliegen, der zweite molekulare Bilddatensatz 52-2 kann dabei der Bestimmung eines zweiten Dosiswerts 53-2 der mehreren Dosiswerte 53-1, 53-2, ..., 53-x zugrundeliegen, usw.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 60 kann zumindest ein Schwellwert T1, T2, T3 für die Strahlendosis in dem zumindest einen Zielbereich und/oder Risikobereich mittels der Vergleichseinheit 38 bestimmt werden. So kann ein erster Schwellwert T1 für die Strahlendosis in dem zumindest einen Zielbereich festgelegt werden. Es kann alternativ oder zusätzlich ein zweiter Schwellwert T2 für die Strahlendosis in dem zumindest einen Risikobereich festgelegt werden. Es kann alternativ oder zusätzlich ein dritter Schwellwert T3 für ein Verhältnis zwischen der Strahlendosis in dem zumindest einen Zielbereich und der Strahlendosis in dem zumindest einen Risikobereich festgelegt werden. Der zumindest eine Schwellwert T1, T2, T3 kann automatisch und/oder manuell festgelegt werden.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 58 kann ein erster Vergleich C1 der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich mit dem ersten Schwellwert T1 zu den mehreren Zeitpunkten mittels der Vergleichseinheit 38 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein zweiter Vergleich C2 der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Risikobereich mit dem zweiten Schwellwert T2 zu den mehreren Zeitpunkten mittels der Vergleichseinheit 38 erfolgen. Ein solches Vorgehen ist exemplarisch in 5 illustriert.
  • Es ist auch denkbar, dass in einem dritten Vergleich C3, welcher alternativ oder zusätzlich zu dem ersten Vergleich C1 und/oder zweiten Vergleich C2 erfolgen kann, das Verhältnis zwischen der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Risikobereich zu den mehreren Zeitpunkten mit dem dritten Schwellwert T3 verglichen wird. Dieses Vorgehen kann exemplarisch bei einer Bestrahlung von einer Knochenmetastase als Zielbereich mittels des Radiopharmazeutikums angebracht sein. Ein Teil des Radiopharmazeutikums kann sich nämlich in der Milz des Untersuchungsobjekts 15 als Risikobereich anreichern. Es kann dann exemplarisch festgelegt werden, dass in der Knochenmetastase ein Vielfaches, beispielsweise das zwanzigfache, der Strahlendosis als in der Milz vorliegen soll. Dieses Verhältnis zwischen der Strahlendosis in der Knochenmetastase und der Milz kann zu den mehreren Zeitpunkten überprüft werden. Dementsprechend kann die Infusion des Radiopharmazeutikums gesteuert werden. Das Verhältnis zwischen den Strahlendosen kann dabei insbesondere auch bereits anhand einer dem Untersuchungsobjekt 15 verabreichten Teildosis, beispielsweise von zehn Prozent, des Radiopharmazeutikums überprüft werden.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 59 kann von der Vergleichseinheit 38 ein Strahlendosis-Steuerungssignal ausgegeben werden, wenn die in dem zumindest einen Zielbereich bestimmte Strahlendosis den ersten Schwellwert T1 erreicht und/oder die in dem zumindest einen Risikobereich bestimmte Strahlendosis den zweiten Schwellwert T2 erreicht. Das Strahlendosis-Steuerungssignal kann auch dann ausgegeben werden, wenn das Verhältnis zwischen der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Risikobereich den dritten Schwellwert T3 erreicht. Das Strahlendosis-Steuerungssignal kann somit anhand des Ergebnisses des ersten Vergleichs C1 und/oder des zweiten Vergleichs C2 und/oder des dritten Vergleichs C3 ausgegeben werden. Das Strahldosis-Steuerungssignal kann beispielsweise von der Vergleichseinheit 38 an die Anzeigeeinheit 26 übertragen werden, wodurch eine Information einem Benutzer auf der Anzeigeeinheit 26 angezeigt werden kann. Vorteilhafterweise wird das Strahlendosis-Steuerungssignal von der Vergleichseinheit 38 an die Injektionssteuerungseinheit 39 übertragen. Die Injektionssteuerungseinheit 39 kann dann das Injektionsgerät 40 anhand des empfangenen Strahlendosis-Steuerungssignals steuern. Beispielsweise kann die Injektionssteuerungseinheit 39 einen Abbruch der Injektion des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt 15 anhand des empfangenen Strahlendosis-Steuerungssignals veranlassen.
  • Die in 2–3 dargestellten Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von der Recheneinheit ausgeführt. Hierzu umfasst die Recheneinheit erforderliche Software und/oder Computerprogramme, die in einer Speichereinheit der Recheneinheit 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 mittels einer Prozessoreinheit der Recheneinheit ausgeführt wird.
  • 5 zeigt ein exemplarisches Vorgehen zum Vergleich von bestimmten Strahlendosen mit einem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert. Es sei darauf hingewiesen, dass die in 5 dargestellte Vorgehensweise nur eine Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. 5 ist demnach nur zur Illustration gedacht. Beispielsweise sind Modifikationen an den Schwellwerten und Zeitbereichen denkbar. Auch kann selbstverständlich ein anderer zeitlicher Verlauf der Strahlendosen gemessen werden.
  • Auf einer vertikalen Dosisachse 81 ist eine bestimmte Strahlendosis über einen Zeitverlauf auf einer horizontalen Zeitachse 80 aufgetragen. Ein zweiter Schwellwert 82 für die in einem Risikobereich bestimmte Risikobereich-Strahlendosis 87 und ein erster Schwellwert 83 für die in einem Zielbereich bestimmte Zielbereich-Strahlendosis 88 sind eingezeichnet. Weiterhin ist ein zeitlicher Verlauf der in dem Risikobereich bestimmten Risikobereich-Strahlendosis 87 durch Kreuze gekennzeichnet. Ein zeitlicher Verlauf der in dem Zielbereich bestimmten Zielbereich-Strahlendosis 88 ist durch Punkte in dem Diagramm eingezeichnet.
  • Unter der horizontalen Zeitachse 80 ist ein erster Zeitbereich 84 eingetragen, während welchem ein Erfassen von Magnetresonanz-Bilddaten des Untersuchungsobjekts 15 erfolgt. Weiterhin ist ein zweiter Zeitbereich 85 gekennzeichnet, während welchem ein Einbringen des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt 15. Ein dritter Zeitbereich 86 kennzeichnet eine Zeitdauer des Erfassens der molekularen Bilddaten.
  • Wie in 5 gezeigt, erfolgt das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und der molekularen Bilddaten teilweise simultan, da sich der erste Zeitbereich 84 und der dritte Zeitbereich 86 teilweise überlappen. Dies kann zu einer Verkürzung der Messzeit führen, muss allerdings nicht zwingend der Fall sein. Das Einbringen des Radiopharmazeutikums und das Erfassen der molekularen Bilddaten erfolgt im in 5 dargestellten Fall exemplarisch zeitgleich.
  • Wenn das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten abgeschlossen ist, können anhand der Magnetresonanz-Bilddaten der Zielbereich und der Risikobereich segmentiert werden, wie beispielsweise in 4 dargestellt. Anhand des segmentierten Zielbereichs und Risikobereichs und der Erfassten molekularen Bilddaten kann dann die Strahlendosis im Zielbereich und Risikobereich bestimmt werden. Derart ist mit dem Abschluss des ersten Zeitbereichs 84 zu einem ersten Zeitpunkt 89 ein Bestimmen eines ersten Messwerts für die Strahlendosis im Zielbereich und eines ersten Messwerts für die Strahlendosis im Risikobereich möglich.
  • Das Einbringen des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt 15 wird im in 5 gezeigten Fall derart gesteuert, dass ein Abbruch des Einbringens des Radiopharmazeutikums erfolgt, wenn die bestimmte Zielbereich-Strahlendosis 88 den ersten Schwellwert 83 erreicht oder wenn die bestimmte Risikobereich-Strahlendosis 87 den zweiten Schwellwert 82 erreicht. Im in 5 gezeigten Fall erreicht exemplarisch zuerst die Risikobereich-Strahlendosis 87 den zweiten Schwellwert 82 zu einem zweiten Zeitpunkt 90. Derart wird nach den beispielhaften Kriterien zum zweiten Zeitpunkt 90 das Einbringen des Radiopharmazeutikums in das Untersuchungsobjekt 15 abgebrochen. Das Erfassen der molekularen Bilddaten kann möglicherweise ebenfalls zum zweiten Zeitpunkt gestoppt werden.
  • 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.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Bestimmen einer Strahlendosis eines Radiopharmazeutikums, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Erfassen von Magnetresonanz-Bilddaten eines Untersuchungsobjekts mittels einer Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit, – Segmentierung zumindest eines Zielbereichs und/oder zumindest eines Risikobereichs für eine Anreicherung des Radiopharmazeutikums in den Magnetresonanz-Bilddaten, – Erfassen von molekularen Bilddaten des Untersuchungsobjekts mittels einer molekularen Bilddatenerfassungseinheit während einer Anreicherung des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich und – Bestimmen einer Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich unter Verwendung der molekularen Bilddaten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei anhand der Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder zumindest einen Risikobereichs eine Segmentierungsinformation generiert wird, wobei das Bestimmen der Strahlendosis unter Verwendung der Segmentierungsinformation erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und der molekularen Bilddaten mittels eines kombinierten Bildgebungssystems zumindest teilweise simultan erfolgt, wobei das kombinierte Bildgebungsgerät die Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit und die molekulare Bilddatenerfassungseinheit umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten unter Verwendung einer Magnetresonanz-Sequenz erfolgt, welche derart auf ein Zielgewebe in dem zumindest einen Zielbereich und ein Risikogewebe in dem zumindest einen Risikobereich abgestimmt ist, dass ein Kontrast zwischen dem Zielbereich und dem Risikobereich in den Magnetresonanz-Bilddaten über einem bestimmten Schwellwert liegt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder zumindest einen Risikobereich zu mehreren Zeitpunkten während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein erster Schwellwert für die Strahlendosis in dem zumindest einen Zielbereich und/oder ein zweiter Schwellwert für die Strahlendosis in dem zumindest einen Risikobereich festgelegt wird, wobei ein Vergleich der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder zumindest einen Risikobereich mit dem ersten Schwellwert und/oder dem zweiten Schwellwert zu den mehreren Zeitpunkten erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Strahlendosis-Steuerungssignal ausgegeben wird, wenn die in dem zumindest einen Zielbereich bestimmte Strahlendosis den ersten Schwellwert erreicht und/oder die in dem zumindest einen Risikobereich bestimmte Strahlendosis den zweiten Schwellwert erreicht.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 und 7, wobei ein dritter Schwellwert für ein Verhältnis zwischen der Strahlendosis in dem zumindest einen Zielbereich und der Strahlendosis in dem zumindest einen Risikobereich festgelegt wird, wobei ein Vergleich des Verhältnisses zwischen der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Risikobereich zu den mehreren Zeitpunkten mit dem dritten Schwellwert erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Strahlendosis-Steuerungssignal ausgegeben wird, wenn das Verhältnis zwischen der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und der bestimmten Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Risikobereich den dritten Schwellwert erreicht.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder in dem zumindest einen Risikobereich unter Verwendung eines pharmakokinetischen Modells erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erfassten Magnetresonanz-Bilddaten Perfusions-Magnetresonanz-Bilddaten umfassen, wobei anhand der Perfusions-Magnetresonanz-Bilddaten eine Durchblutungsinformation des zumindest einen Zielbereichs und/oder zumindest einen Risikobereichs bestimmt wird, wobei das Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums in dem zumindest einen Zielbereich und/oder in dem zumindest einen Risikobereich unter Verwendung der Durchblutungsinformation erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die molekularen Bilddaten während einer Anreicherung einer radioaktiven Markierungssubstanz in dem zumindest einen Zielbereich und/oder dem zumindest einen Risikobereich erfasst werden, wobei die radioaktive Markierungssubstanz ein ähnliches Anreicherungsverhalten wie das Radiopharmazeutikum aufweist.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während der Anreicherung des Radiopharmazeutikums weitere Magnetresonanz-Bilddaten erfasst werden, wobei anhand der Magnetresonanz-Bilddaten und der weiteren Magnetresonanz-Bilddaten eine Bewegungsinformation, welche eine Bewegung des Untersuchungsobjekts zwischen dem Erfassen der Magnetresonanz-Bilddaten und der weiteren Magnetresonanz-Bilddaten charakterisiert, bestimmt wird und die Segmentierung des zumindest einen Zielbereichs und/oder zumindest einen Risikobereichs anhand der Bewegungsinformation für ein Bestimmen der Strahlendosis des Radiopharmazeutikums, angepasst wird.
  14. Strahlendosisbestimmungseinheit, umfassend eine Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit, eine molekulare Bilddatenerfassungseinheit und eine Recheneinheit mit einer Segmentierungseinheit und einem Dosisbestimmungsmodul, wobei die Strahlendosisbestimmungseinheit zu einem Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  15. Strahlendosisbestimmungseinheit nach Anspruch 14, wobei die Recheneinheit eine Vergleichseinheit umfasst, welche zu einer Ausgabe eines Vergleichswerts, welcher ein Ergebnis eines Vergleichs von zumindest einer mittels des Dosisbestimmungsmoduls bestimmten Strahlendosis mit zumindest einem Schwellwert charakterisiert, ausgebildet ist.
  16. System, umfassend eine Strahlendosisbestimmungseinheit nach Anspruch 15 und ein Injektionsgerät zur Injektion eines Radiopharmazeutikums, wobei das Injektionsgerät eine Injektionssteuerungseinheit umfasst, und hinsichtlich eines Datenaustauschs mit der Vergleichseinheit derart verbunden ist, dass die Injektionssteuerungseinheit zu einer Steuerung der Injektion des Radiopharmazeutikums anhand des von der Vergleichseinheit an die Injektionssteuerungseinheit übertragenen Vergleichswerts ausgebildet ist.
  17. Kombiniertes Bildgebungssystem, umfassend eine Magnetresonanz-Bilddatenerfassungseinheit, eine molekulare Bilddatenerfassungseinheit und eine Strahlendosisbestimmungseinheit nach einem der Ansprüche 14–15.
  18. Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit einer Strahlendosisbestimmungseinheit ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit der Strahlendosisbestimmungseinheit ausgeführt wird.
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