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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Bildverarbeitungssystem, ein Computerprogrammprodukt sowie einen elektronisch lesbaren Datenträger zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes geeignet für eine Homogenisierung von Magnetresonanzdaten und ein Verfahren, ein Homogenisierungssystem, ein Computerprogrammprodukt sowie einen elektronisch lesbaren Datenträger zu einer Homogenisierung Magnetresonanzdaten.
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In einem Magnetresonanzgerät wird üblicherweise der zu untersuchende Körper eines Untersuchungsobjektes, 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, beispielsweise 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 (MR-Signale), abgestrahlt, die mittels geeigneter Hochfrequenzantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten, sogenannte MR-Bilddaten, rekonstruiert werden. Der darzustellende Bereich des Untersuchungsobjektes ist der Untersuchungsbereich. Das Untersuchungsobjekt ist typischerweise ein Mensch, insbesondere ein Patient.
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Für eine bestimmte Messung ist daher eine bestimmte Magnetresonanz-Steuerungssequenz (MR-Steuerungssequenz), auch Pulssequenz genannt, auszusenden, welche aus einer Folge von Hochfrequenz-Pulsen, beispielsweise Anregungspulsen und Refokussierungspulsen, sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenpulsen in verschiedenen Gradientenachsen entlang verschiedener Raumrichtungen besteht. Zeitlich passend hierzu werden Auslesefenster gesetzt, welche die Zeiträume vorgeben, in denen die induzierten MR-Signale erfasst werden.
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Bei Aussenden eines Gradientenpulses wird im Untersuchungsbereich ein Magnetfeldgradient, insbesondere ein temporärer Magnetfeldgradient, erzeugt. Bei Aussenden eines Anregungspulses wird im Untersuchungsbereich ein temporäres HF-Feld, auch B1-Feld, B1+-Feld oder Bl-Sendefeld genannt, erzeugt. Ebenso weisen die Hochfrequenzantennen geeignet für den Empfang der vom Untersuchungsobjekt abgestrahlten MR-Signale, eine räumliche Charakteristik auf, welche als B1-Empfangsfeld oder B1--Feld bezeichnet wird. Das B1-Feld und das B1-Empfangsfeld können durch die Geometrie des Untersuchungsobjektes und/oder aufgrund einer Bauart einer Komponente des Magnetresonanzgerätes im Untersuchungsbereich verschiedenartig beeinflusst werden und verschiedenartig inhomogen sein. Gleiches gilt für das Hauptmagnetfeld und/oder Magnetfeldgradienten. Dies kann darin resultieren, dass ein Gewebe in Bilddaten verschiedene Signalintensitäten aufweist, die Bilddaten also korrumpiert sind. Ein Homogenisierungsfeld, in der Fachliteratur als „bias field“ bekannt, ist ein räumlich aufgelöstes Maß repräsentativ für sanfte Änderungen der Signalintensität aufgrund dieser Effekte. Änderungen der Signalintensität aufgrund dieser Effekte und möglicher weiterer Einflüsse entsprechen typischerweise einer lokalen Reduzierung der Signalintensität, sodass Bilddaten lokal dunkler sein können und/oder lokale Auslöschungen aufweisen können. Ein Homogenisierungsfeld kann lokal variierende Signalintensitäten in Bilddaten quantifizieren. Anhand des Homogenisierungsfeldes können Rohdaten oder die rekonstruierten Bilddaten homogenisiert werden. Eine Homogenisierung von Magnetresonanzdaten kann eine Korrektur einer lokalen Variation einer Signalintensität umfassen, welche lokale Variation einer Signalintensität nicht auf eine Anatomie und/oder Pathologie des Untersuchungsobjektes und/oder der Untersuchungsbereiches beruht. Eine Homogenisierung von Magnetresonanzdaten kann eine Reduzierung von lokalen Änderungen der Signalintensität der Bilddaten und/oder eine Reduktion von Artefakten umfassen. Das Homogenisierungsfeld ist typischerweise individuell für jedes Untersuchungsobjekt und jeden Untersuchungsbereich. Insbesondere hängt das Homogenisierungsfeld typischerweise von einer Positionierung des Untersuchungsobjektes ab, wodurch ein Homogenisierungsfeld im Rahmen jeder Magnetresonanzuntersuchung approximiert wird. Gemäß dem Stand der Technik wird dabei mittels einer ersten Justierungsmessung das B1-Feld gemessen und mit einer zweiten Justierungsmessung das B1-Empfangsfeld approximiert. Dies ist typischerweise zeitaufwendig und insbesondere für das B1-Empfangsfeld ungenau.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu einer effizienten Erzeugung eines besonders präzisen Homogenisierungsfeldes und ein Verfahren zu einer besonders präzisen Homogenisierung anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes geeignet für eine Homogenisierung von Magnetresonanzdaten von einem Untersuchungsobjekt sieht die folgenden Verfahrensschritte vor:
- - Bereitstellung erster Magnetresonanzdaten von einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes,
- - Bereitstellung einer trainierten Funktion,
- - Extraktion eines Homogenisierungsfeldes durch Verarbeitung der ersten Magnetresonanzdaten durch die trainierte Funktion,
- - Bereitstellung des Homogenisierungsfeldes.
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Die ersten Magnetresonanzdaten können Rohdaten umfassen. Die ersten Magnetresonanzdaten können zu Bilddaten rekonstruierte Rohdaten umfassen. Die ersten Magnetresonanzdaten können Bilddaten abbildend den Untersuchungsbereich in zumindest zwei Kontrasten umfassen. Die Bereitstellung der ersten Magnetresonanzdaten kann ein Erfassen der ersten Magnetresonanzdaten, insbesondere eine Akquisition erster Magnetresonanzdaten mittels eines Magnetresonanzgerätes, umfassen. Die Bereitstellung der ersten Magnetresonanzdaten kann eine Übertragung der ersten Magnetresonanzdaten von einer Speichereinheit auf ein Bildverarbeitungssystem umfassen.
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Das Untersuchungsobjekt ist typischerweise ein Patient, von welchem im Rahmen einer Magnetresonanzuntersuchung Bilddaten für eine klinische Diagnose erstellt werden. Die Bereitstellung, insbesondere die Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten kann im Rahmen der Magnetresonanzuntersuchung erfolgen. Die ersten Magnetresonanzdaten und das Homogenisierungsfeld sind spezifisch für das Untersuchungsobjekt, insbesondere für den Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes.
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Die Bereitstellung der trainierten Funktion kann eine Übertragung der trainierten Funktion von einer Speichereinheit auf ein Bildverarbeitungssystem umfassen. Die Bereitstellung der trainierten Funktion kann einen Zugriff des Bildverarbeitungssystem auf die trainierte Funktion umfassen. Die trainierte Funktion wurde vorzugsweise vorab hinsichtlich Magnetresonanzdaten und hinsichtlich eines zu den Magnetresonanzdaten zugehörigen Homogenisierungsfeldes trainiert. Die trainierte Funktion wurde vorzugsweise vorab für eine Vielzahl verschiedener Trainingsobjekte trainiert, wobei jeweils Magnetresonanzdaten und ein Homogenisierungsfeld für jedes Trainingsobjekt bereitgestellt wurden. Die trainierte Funktion wurde vorzugsweise vorab für verschiedene Untersuchungsbereiche, also verschiedene Teilbereiche der Trainingsobjekte trainiert. Die trainierte Funktion ist demnach universell für eine Vielzahl von Untersuchungen einsetzbar.
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Die trainierte Funktion ist typischerweise zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes durch Verarbeitung der ersten Magnetresonanzdaten ausgebildet. Die trainierte Funktion ist typischerweise dazu ausgebildet, das Homogenisierungsfeld über einen Ausgang bereitzustellen. Die trainierte Funktion wird typischerweise von einer Extraktionseinheit angewendet.
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Das Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes kann zusätzlich eine Homogenisierung der ersten Magnetresonanzdaten unter Verwendung des Homogenisierungsfeldes umfassen. Die Homogenisierung kann beispielsweise eine Multiplikation der Magnetresonanzdaten mit dem Homogenisierungsfeld und/oder dem inversen Homogenisierungsfeld umfassen.
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Trainierte Funktionen können bei entsprechend vorangegangenem Training Zusammenhänge zwischen Bildern besonders gut erkennen und können der menschlichen visuellen Wahrnehmung überlegen sein. Die Extraktion eines Homogenisierungsfeldes aus ersten Magnetresonanzdaten ermöglicht eine robuste Bestimmung des Homogenisierungsfeldes. Insbesondere kann auf eine separate Bestimmung des B1-Feldes und/oder des B1-Empfangsfeldes verzichtet werden. Dies kann eine Magnetresonanzuntersuchung beschleunigen, was insbesondere Bewegungsartefakte aufgrund einer langen Dauer einer Magnetresonanzuntersuchung reduziert.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens umfasst zusätzlich eine Bereitstellung einer B1-Karte von dem Untersuchungsbereich, wobei die B1-Karte bei Extraktion des Homogenisierungsfeldes berücksichtigt wird.
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Eine B1-Karte umfasst räumlich aufgelöste Werte beschreibend das B1-Feld im Untersuchungsbereich. Magnetresonanzdaten zur Erzeugung einer B1-Karte können typischerweise schnell und exakt ermittelt werden. Die Verwendung einer für den Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes spezifischen B1-Karte kombiniert mit einer Verarbeitung erster Magnetresonanzdaten durch die trainierte Funktion zu einer Bestimmung des Homogenisierungsfeldes ermöglicht eine besonders exakte Bestimmung des Homogenisierungsfeldes. Die Magnetresonanzdaten zur Erzeugung einer B1-Karte können auch den ersten Magnetresonanzdaten entsprechen.
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Magnetresonanzdaten zur Erzeugung einer B1-Karte können effizient anhand des Magnetresonanzgerätes vom Untersuchungsobjekt, beispielsweise mittels einer FLASH MR-Steuerungssequenz, aufgenommen werden. Die mit einer FLASH MR-Steuerungssequenz aufgenommen Magnetresonanzdaten können einen protonendichte-gewichteten Kontrast, also einen klinisch verwertbaren Kontrast, aufweisen. Die für die Erstellung einer B1-Karte verwendeten und akquirierten Magnetresonanzdaten sind vorzugsweise auch Bilddaten aufweisend einen klinisch verwertbaren Kontrast. Die B1-Karte kann demnach effizient erzeugt worden sein. Die B1-Karte ist insbesondere mit einer kurz dauernden MR-Steuerungssequenz präzise für den Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes bestimmbar.
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Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die ersten Magnetresonanzdaten von dem B1-Feld abhängig sind. Insbesondere bei Abhängigkeit des Kontrastes der ersten Magnetresonanzdaten und/oder aus den ersten Magnetresonanzdaten rekonstruierten Bilddaten von dem B1-Feld ist eine separate Bestimmung und Berücksichtigung der B1-Karte vorteilhaft.
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Diese Ausführungsform kann auch eine Aufnahme der B1-Karte vom Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes umfassen. Diese Ausführungsform kann auch eine Aufnahme von Magnetresonanzdaten vom Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes anhand einer FLASH MR-Steuerungssequenz und eine Erzeugung einer B1-Karte und protonendichte-gewichteter Bilddaten aus den Magnetresonanzdaten umfassen. Ein derartiges Verfahren ist besonders zeiteffizient.
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Es kann optional zusätzlich zur B1-Karte eine B1-Empfangskarte bereitgestellt und bei Extraktion des Homogenisierungsfeldes berücksichtigt werden. Dies ermöglicht eine besonders genaue Bestimmung des Homogenisierungsfeldes.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens umfasst zusätzlich eine Bestimmung einer B1-Empfangskarte basierend auf der B1-Karte und den ersten Magnetresonanzdaten und/oder auf der B1-Karte und dem Homogenisierungsfeld. Diese Ausführungsform des Verfahrens kann zusätzlich eine Korrektur des Homogenisierungsfeldes unter Verwendung der B1-Empfangskarte und eine Bereitstellung des korrigierten Homogenisierungsfeldes umfassen. Insbesondere kann die B1-Empfangskarte und/oder das korrigierte Homogenisierungsfeld für eine Homogenisierung weiterer Magnetresonanzdaten verwendet werden. Die B1-Empfangskarte kann basierend auf der B1-Karte und den ersten Magnetresonanzdaten und/oder auf der B1-Karte und dem Homogenisierungsfeld bestimmt werden, da die physikalische Protonendichte innerhalb eines Gewebes und/oder für eine Flüssigkeit konstant ist. Schattierungen und/oder Inhomogenitäten der Magnetresonanzdaten mit Protonendichte-Wichtung korrelieren typischerweise linear mit dem B1-Empfangsfeld, sodass homogenisierte Magnetresonanzdaten mit Protonendichte-Wichtung als Maß für eine B1-Empfangskarte verwendbar sind. Dies ermöglicht eine besonders effiziente und exakte Bestimmung einer B1-Empfangskarte, welche nicht direkt messbar ist.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Extraktion des Homogenisierungsfeldes zusätzlich eine Verarbeitung der B1-Karte durch die trainierte Funktion umfasst.
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Die B1-Karte und die ersten Magnetresonanzdaten können miteinander verknüpft werden und der trainierten Funktion als verknüpfter Eingangsparameter und/oder als zwei separate Eingangsparameter bereitgestellt werden. Die trainierte Funktion kann insbesondere anhand Magnetresonanzdaten mit Protonendichte-Wichtung und der B1-Karte trainiert worden sein. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders exakte Bestimmung des Homogenisierungsfeldes, insbesondere auch für erste Magnetresonanzdaten aufweisend einen beliebigen Kontrast.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die ersten Magnetresonanzdaten Justierungsdaten umfassen. Justierungsdaten können Rohdaten und/oder Bilddaten umfassen. Justierungsdaten sind typischerweise für eine Kalibrierung zumindest einer folgenden MR-Steuerungssequenz und/oder einer folgenden MR-Untersuchung geeignet. Justierungsdaten werden typischerweise nicht unmittelbar zur Erstellung einer Diagnose eingesetzt. Justierungsdaten werden typischerweise spezifisch für das Untersuchungsobjekt und/oder den Untersuchungsbereich erfasst. Die Justierungsdaten werden vorzugsweise zu Beginn einer MR-Untersuchung eines Untersuchungsbereiches eines Untersuchungsobjektes erfasst. Zur Aufnahme der Justierungsdaten wird vorzugsweise das Magnetresonanzgerät mit einer MR-Justierungs-Steuerungssequenz angesteuert. Die MR-Justierungs-Steuerungssequenz wird vorzugsweise für eine Vielzahl von Untersuchungsobjekten verwendet, wobei die verwendeten Sequenzparameter, wie beispielsweise Amplituden und Dauer der HF-Pulse, für die Vielzahl von Untersuchungsobjekten typischerweise zu zumindest 80%, vorzugsweise zu zumindest 90%, besonders bevorzugt zu zumindest 95% übereinstimmen. Die MR-Justierungs-Steuerungssequenz kann auch für eine Vielzahl von Untersuchungsobjekten gleich sein.
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Die trainierte Funktion wurde vorzugsweise vorab mit einer Trainingsdaten umfassend eine Vielzahl von Justierungsdaten, aufgenommen von einer Vielzahl von Trainingsobjekten, trainiert. Die Justierungsdaten weisen aufgrund der gleichen zur Aufnahme verwendeten MR-Justierungs-Steuerungssequenz einen gleichen Kontrast und/oder gleiche Eigenschaften auf. Die trainierte Funktion ist demnach sehr robust hinsichtlich des Kontrastes und/oder der Eigenschaften der MR-Justierungs-Steuerungssequenz und/oder der Justierungsdaten, wodurch das Homogenisierungsfeld aus ersten Magnetresonanzdaten umfassend Justierungsdaten besonders robust extrahiert werden kann. Da Justierungsdaten typischerweise keinen klinischen Kontrast aufweisen und nicht zur Diagnose verwendet werden, können diese typischerweise besonders schnell akquiriert werden, wodurch die MR-Untersuchung besonders zeit- und kosteneffizient durchführbar ist. Das derart bestimmte Homogenisierungsfeld kann zur Homogenisierung der Bilddaten aller im Rahmen der MR-Untersuchung folgenden MR-Steuerungssequenzen verwendet werden.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die ersten Magnetresonanzdaten klinische Bilddaten umfassen. Klinische Bilddaten werden typischerweise zur Diagnose des Untersuchungsobjektes verwendet. Wird das Homogenisierungsfeld basierend auf klinischen Bilddaten bestimmt, so ist dies besonders zeiteffizient, da auf eine Aufnahme von Justierungsdaten für die Erstellung eines Homogenisierungsfeldes verzichtet werden kann.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die ersten Magnetresonanzdaten klinische Bilddaten umfassen und einen vorbestimmten Kontrast aufweisen. Ein vorbestimmter Kontrast kann beispielsweise durch eine zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten zu verwendende standardisierte MR-Steuerungssequenz bestimmt sein. Diese standardisierte MR-Steuerungssequenz ist typischerweise derart gewählt, dass der von ihr erzeugte Kontrast für eine Vielzahl an klinischen Diagnosen relevant ist. Die standardisierte MR-Steuerungssequenz kann beispielsweise zur Erzeugung klinischer Bilddaten mit einem protonendichte-gewichteten und/oder Tl-gewichteten und/oder T2-gewichteten Kontrast ausgebildet sein. Insbesondere kann die standardisierte MR-Steuerungssequenz auch weitere definierte Parameter, beispielsweise hinsichtlich Untersuchungsbereich und/oder räumlicher Auflösung aufweisen. Die standardisierte MR-Steuerungssequenz kann auch spezifisch für einen Untersuchungsbereich sein. Die standardisierte MR-Steuerungssequenz ist typischerweise unabhängig vom Untersuchungsobjekt.
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Die trainierte Funktion ist vorzugsweise speziell auf den vorbestimmten Kontrast trainiert worden, sodass diese Ausführungsform eine besonders robuste Bestimmung des Homogenisierungsfeldes ermöglicht. Dies ermöglicht insbesondere ein effizientes Training der trainierten Funktion. Die Verwendung von klinischen Bilddaten zur Bestimmung des Homogenisierungsfeldes ist besonders zeiteffizient, da auf eine separate Justierungsmessung verzichtet werden kann. Diese Ausführungsform ermöglicht demnach eine zeiteffiziente und robuste Bestimmung des Homogenisierungsfeldes.
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Das Homogenisierungsfeld wird vorzugsweise basierend auf den Magnetresonanzdaten erstellt, welche zu Beginn einer MR-Untersuchung akquiriert werden, um die folgenden weiteren Magnetresonanzdaten, aufzunehmend im weiteren Verlauf der MR-Untersuchung, direkt unter Verwendung des Homogenisierungsfeldes homogenisieren zu können.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass der vorbestimmte Kontrast eine Unterdrückung eines Signals aus Wasser umfasst. Ein Kontrast mit unterdrücktem Wassersignal visualisiert typischerweise Fettgewebe besonders klar und/oder hell, also mit hoher Signalintensität, in klinischen Bilddaten. Lokale und/oder räumliche Inhomogenitäten sind dann insbesondere im Fettgewebe besonders eindeutig und auch für die trainierte Funktion gut erkennbar. Dies ermöglicht eine robuste und gleichzeitig effiziente Bestimmung des Homogenisierungsfeldes.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Bereitstellung der ersten Magnetresonanzdaten eine Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten mittels einer vorbestimmten MR-Steuerungssequenz umfasst. Die vorbestimmte MR-Steuerungssequenz erzeugt einen vorbestimmten Kontrast. Die trainierte Funktion ist vorzugsweise speziell auf den vorbestimmten Kontrast trainiert worden, sodass diese Ausführungsform eine besonders robuste Bestimmung des Homogenisierungsfeldes ermöglicht.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die ersten Magnetresonanzdaten erste Metadaten umfassen. Die ersten Metadaten können die zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten verwendete MR-Steuerungssequenz und/oder das Untersuchungsobjekt und/oder den Untersuchungsbereich charakterisieren. Die trainierte Funktion kann dazu ausgebildet sein, die ersten Metadaten aus den ersten Magnetresonanzdaten zu extrahieren und basierend auf den ersten Metadaten ein von der trainierten Funktion umfasste trainierte Subfunktion zur Erzeugung des Homogenisierungsfeldes auszuwählen. Die trainierte Subfunktion ist vorab vorzugsweise speziell mit Trainingsdaten zumindest teilweise aufweisend die ersten Metadaten trainiert worden. Diese Ausführungsform ermöglicht, dass insbesondere bei unbekanntem Kontrast und/oder unbekannter zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten verwendeter MR-Steuerungssequenz und/oder unbekanntem Untersuchungsbereich, eine für die ersten Magnetresonanzdaten passende trainierte Subfunktion identifiziert und verwendet werden kann. Dies erhöht die Robustheit des Verfahrens.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Bereitstellung der ersten Magnetresonanzdaten eine Bereitstellung einer Information über die zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten verwendete MR-Steuerungssequenz umfasst.
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Die Information über die zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten verwendete MR-Steuerungssequenz kann beispielsweise einen zur Kodierung verwendeten physischen Parameter, wie beispielsweise ein Gradientenmoment, umfassen. Die Information über die zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten verwendete MR-Steuerungssequenz kann mit bestimmten Artefakten in den ersten Magnetresonanzdaten, insbesondere in den ersten Bilddaten, korreliert sein. Insbesondere kann die Information über die zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten verwendete MR-Steuerungssequenz einen Rückschluss auf Bewegungsartefakte und/oder Ghosting und/oder Artefakte aufgrund paralleler Bildgebung und/oder Unschärfe aufgrund asymmetrischer Akquisition geben. Ghosting tritt insbesondere bei Änderung der geschätzten Gradientenverzögerung auf. Artefakte aufgrund paralleler Bildgebung treten insbesondere aufgrund von Änderungen des Referenzdaten, beispielsweise durch Rauschen, auf.
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Diese Ausführungsform ermöglicht, dass insbesondere bei zunächst unbekannter zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten verwendeter MR-Steuerungssequenz häufig auftretende Artefakte bei der Bestimmung des Homogenisierungsfeldes berücksichtigt werden können.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die ersten Magnetresonanzdaten räumlich aufgelöste Bildpunkte jeweils zugeordnet einem Positionswert innerhalb des Untersuchungsbereiches umfassen und die Extraktion des Homogenisierungsfeldes unter Berücksichtigung des jeweiligen Positionswertes innerhalb des Untersuchungsbereiches erfolgt. Die ersten Magnetresonanzdaten umfassen in dieser Ausführungsform vorzugweise Bilddaten. Insbesondere können am Rand des Untersuchungsbereiches inhärente Verzerrungen auftreten. Wird ein Positionswert für zumindest einen Bildpunkt der ersten Magnetresonanzdaten bei der Extraktion des Homogenisierungsfeldes berücksichtigt, so kann das Homogenisierungsfeld derartige Artefakte ausgleichen und/oder besonders genau bestimmt werden.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens umfasst zusätzlich eine Bereitstellung einer Position einer Patientenlagerungsvorrichtung, auf welcher das Untersuchungsobjekt bei einer Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten positioniert war, wobei die Position der Patientenlagerungsvorrichtung bei Extraktion des Homogenisierungsfeldes berücksichtigt wird. Aus der Position der Patientenlagerungsvorrichtung während zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten kann insbesondere der Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes abgeleitet werden. So kann beispielsweise, gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer Eigenschaft des Untersuchungsobjektes, wie beispielsweise der Körpergröße, anhand der Position der Patientenlagerungsvorrichtung identifiziert werden, ob der Untersuchungsbereich das Abdomen oder den Kopf umfasst. Dies erhöht die Genauigkeit des extrahierten Homogenisierungsfeldes.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens umfasst zusätzlich eine Bereitstellung eines physiologischen Signals des Untersuchungsobjektes, wobei das physiologische Signal bei Extraktion des Homogenisierungsfeldes berücksichtigt wird. Das physiologische Signal kann ein Atemsignal und/oder ein EKG-Signal umfassen.
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Die Bereitstellung des physiologischen Signals kann ein Erfassen des physiologischen Signals umfassen. Umfasst das physiologische Signal ein Atemsignal, so kann das Erfassen des physiologischen Signals mittels eines Navigators und/oder eines Gürtels und/oder eines Atemsensors erfolgen. Die Berücksichtigung eines Atemsignals ermöglicht eine Zuordnung der ersten Magnetresonanzdaten zu einem definierten Bewegungszustand. Insbesondere kann anhand der ersten Magnetresonanzdaten und dem physiologischen Signal für jeden Bewegungszustand separat ein Homogenisierungsfeld bestimmt werden.
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Die Berücksichtigung eines EKG-Signals ermöglicht eine Unterscheidung der ersten Magnetresonanzdaten hinsichtlich zu erwartender Pulsationsartefakte. Die ersten Magnetresonanzdaten können auch derart selektiert werden, dass für die Extraktion des Homogenisierungsfeldes nur diejenigen ersten Magnetresonanzdaten berücksichtigt werden, welche mit einem Ruhezustand des Herzschlages korrelieren, also weitgehend frei von Bewegungsartefakten sind. Dies verbessert die Qualität des Homogenisierungsfeldes. Insbesondere bei diffusionsgewichteten ersten Magnetresonanzdaten ist diese Ausführungsform besonders vorteilhaft.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens umfasst zusätzlich die folgenden Verfahrensschritte:
- - Bereitstellung weiterer Magnetresonanzdaten des Untersuchungsbereiches des Untersuchungsobjektes,
- - Homogenisierung der weiteren Magnetresonanzdaten unter Verwendung des Homogenisierungsfeldes.
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Die Bereitstellung weiterer Magnetresonanzdaten kann ein Erfassen der weiteren Magnetresonanzdaten mittels zumindest einer weiteren MR-Steuerungssequenz umfassen. Die weiteren Magnetresonanzdaten unterscheiden sich von den ersten Magnetresonanzdaten durch zumindest einen Kontrast. Diese Ausführungsform sieht demnach vor, dass das anhand der ersten Magnetresonanzdaten bestimmte Homogenisierungsfeld zur Homogenisierung der weiteren Magnetresonanzdaten verwendet wird. Insbesondere können für die Homogenisierung der weiteren Magnetresonanzdaten auch eine B1-Empfangskarte und/oder ein korrigiertes Homogenisierungsfeld verwendet werden. Da die weiteren Magnetresonanzdaten zumindest teilweise den gleichen Untersuchungsbereich wie die ersten Magnetresonanzdaten umfassen, ist dies leicht und effizient realisierbar. Insbesondere, wenn die ersten Magnetresonanzdaten mit einer Justierungsdaten umfassen und/oder einen vorbestimmten Kontrast aufweisen und/oder mit einer vorbestimmten MR-Steuerungssequenz aufgenommen wurden, kann ein sehr exakt bestimmtes Homogenisierungsfeld zur Homogenisierung weiterer Magnetresonanzdaten verwendet werden. Dies ermöglicht auch eine präzise und effiziente Homogenisierung der weiteren Magnetresonanzdaten.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die trainierte Funktion ein neuronales Netz und/oder ein U-Netz und/oder ein faltendes neuronales Netz umfasst.
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Das neuronale Netz weist vorzugsweise eine definierte Anzahl an Eingängen für eine definierte Anzahl von Bildern und/oder Bilddaten auf. Das neuronale Netz weist vorzugsweise einen Ausgang auf, über welchen Ausgang das Homogenisierungsfeld bereitgestellt wird. Die trainierte Funktion und/oder das neuronale Netz kann auch dazu ausgelegt sein, Artefakte in den Magnetresonanzdaten zu identifizieren und/oder korrigieren. Das U-Netz weist vorzugsweise eine ausreichende Tiefe, insbesondere zumindest zwei Down-sampling-Stufen und/oder zwei Up-sampling-Stufen, bevorzugt zumindest drei Down-sampling-Stufen und/oder drei Up-sampling-Stufen, besonders bevorzugt zumindest vier Down-sampling-Stufen und/oder vier Up-sampling-Stufen auf. Das U-Netz kann zumindest 20 Schichten und/oder mit zumindest 10 Eingangsparametern aufweisen. Ein derartiges neuronales Netz ist besonders gut für eine Extraktion des Homogenisierungsfeldes geeignet, da dieses neuronale Netz auch für eine Segmentierung besonders gut geeignet ist.
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Die trainierte Funktion wurde typischerweise vorab anhand einer Vielzahl verschiedener Trainingsobjekte trainiert, wobei jeweils Trainingsdaten und ein Homogenisierungsfeld für jedes Trainingsobjekt bereitgestellt wurden.
Trainingsdaten können Magnetresonanzdaten mit Artefakten umfassen. Trainingsdaten können Magnetresonanzdaten aufweisend verschiedene Kontraste umfassen.
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Trainingsdaten können Magnetresonanzdaten aufweisend Artefakte (artefaktbehaftete Magnetresonanzdaten) und diese Magnetresonanzdaten in einer korrigierten Form frei von Artefakten (saubere Magnetresonanzdaten) umfassen.
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Die Trainingsdaten können saubere Magnetresonanzdaten umfassen, welchen sauberen Magnetresonanzdaten Artefakte verschiedener Klassen überlagert werden, wodurch artefaktbehaftete Magnetresonanzdaten erzeugt werden. Die Trainingsdaten können die sauberen Magnetresonanzdaten und die daraus erzeugten artefaktbehafteten Magnetresonanzdaten umfassen. Die artefaktbehafteten Magnetresonanzdaten sind vorzugsweise hinsichtlich der Art des Artefaktes klassifiziert.
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Die Trainingsdaten können auch saubere Magnetresonanzdaten umfassen, welche händisch und/oder unter Berücksichtigung von Metadaten identifiziert und/oder erstellt wurden. Die trainierte Funktion wurde vorzugsweise vorab hinsichtlich Magnetresonanzdaten und hinsichtlich eines zu den Magnetresonanzdaten zugehörigen Homogenisierungsfeldes trainiert. Die trainierte Funktion wurde vorzugsweise vorab für eine Vielzahl verschiedener Trainingsobjekte trainiert, wobei jeweils Magnetresonanzdaten und ein Homogenisierungsfeld für jedes Trainingsobjekt bereitgestellt wurden. Eine derartig ausgebildete trainierte Funktion ist besonders robust und gut zur Extraktion eines Homogenisierungsfeldes geeignet.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die trainierte Funktion unter Verwendung numerischer Simulationsdaten für Homogenisierungsfelder trainiert wurde.
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Insbesondere das Verhalten von HF-Feldern im Bereich eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung der verwendeten Bauteile kann simuliert werden. Insbesondere werden derartige numerische Simulationen in der Entwicklung von HF-Spulen zur Bestimmung von SAR verwendet. Dies ermöglicht eine Vorhersage eines B1-Feldes und/oder eines Bl-Empfangsfeldes und/oder eines Homogenisierungsfeldes in Abhängigkeit eines verwendeten HF-Pulses und somit in Abhängigkeit einer MR-Steuerungssequenz. Folglich können für eine MR-Steuerungssequenz unter Verwendung von Simulationsprogrammen synthetische Magnetresonanzdaten und ein synthetisches Homogenisierungsfeldes für verschiedene virtuelle Untersuchungsobjekte und/oder Untersuchungsbereiche erzeugt werden, welche für das Training der trainierten Funktion verwendbar sind. Dies ist eine besonders effiziente Möglichkeit zur Erzeugung von Trainingsdaten, was insbesondere keine zeitaufwendigen Magnetresonanzmessungen zur Erzeugung von Trainingsdaten erfordert.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die trainierte Funktion unter Verwendung von annotierten Bilddaten trainiert wurde, wobei die Annotation der Bilddaten auf einer Homogenität zumindest eines Segmentes der Bilddaten basiert.
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Ein Segment umfasst typischerweise ein Gewebe, vorzugsweise maximal ein Gewebe, des Untersuchungsbereiches. Diese Ausführungsform umfasst typischerweise die Segmentierung zumindest eines Gewebes in Bilddaten. Insbesondere gleichartiges Gewebe sollte in Bilddaten mit näherungsweise gleicher Signalintensität dargestellt werden. Typischerweise umschließen mehrere Segmente das Gewebe. Ein Gewebe sollte in homogenisierten Bilddaten innerhalb des Untersuchungsbereiches homogen sein, also eine homogene, also gleichmäßige Signalintensität aufweisen. Die Homogenität eines Gewebes, also eines Segmentes kann demnach als Maß für das Homogenisierungsfeld, zumindest innerhalb des Segmentes, dienen. Die Annotation umfasst typischerweise ein Maß für die Homogenität des Segmentes. Die Segmentierung und/oder die Annotation erfolgt typischerweise manuell. Derartige Trainingsdaten sind besonders gut geeignet, da aufgrund der guten Leistung von neuronalen Netzen, insbesondere von U-Netzen, hinsichtlich Segmentierung davon ausgegangen werden kann, dass diese das Verhalten des neuronalen Netzes simulieren.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass das zumindest eine Segment Fettgewebe des Untersuchungsobjektes umfasst. Fettgewebe ist abhängig vom Kontrast der Magnetresonanzdaten besonders klar und/oder hell, also mit hoher Signalintensität erkennbar. Insbesondere ist das Fettgewebe an sich sehr homogen und frei von Signalschwankungen. Lokale und/oder räumliche Inhomogenitäten sind dann insbesondere im Fettgewebe besonders eindeutig visuell und auch für die trainierte Funktion gut erkennbar. Dies ermöglicht eine robuste und gleichzeitig effiziente Bestimmung des Homogenisierungsfeldes.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht zumindest einen der folgenden Verfahrensschritte vor:
- - Registrierung der ersten Magnetresonanzdaten zueinander,
- - Erzeugung von Bilddaten durch Kombination der ersten Magnetresonanzdaten,
- - Rauschreduktion der ersten Magnetresonanzdaten,
- - Kontrasterhöhung der ersten Magnetresonanzdaten,
- - Artefaktkompensation der ersten Magnetresonanzdaten,
- - Durchführung einer Deformationskorrektur,
- - Korrektur von Fehlinformationen der Magnetresonanzdaten.
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Die ersten Magnetresonanzdaten können mehrfach Bilddaten des Untersuchungsbereiches umfassen, den Untersuchungsbereich also mehrfach in gleichem und/oder unterschiedlichem Kontrast abbilden. Umfassen die ersten Magnetresonanzdaten zumindest zwei Bilddaten abbildend den gleichen Untersuchungsbereich, so kann je ein Homogenisierungsfeld für jede Bilddaten der zumindest zwei Bilddaten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren separat erzeugt werden. Jede Bilddaten der zumindest zwei Bilddaten können anhand dem jeweiligen Homogenisierungsfeld homogenisiert werden. Die jeweiligen homogenisierten Bilddaten können anschließend kombiniert werden. Die zumindest zwei Bilddaten können auch zunächst zueinander registriert und/oder kombiniert werden. Auch die zumindest zwei Homogenisierungsfelder können zueinander registriert und/oder kombiniert werden. Die kombinierten zumindest zwei Bilddaten können dann gemeinsam unter Verwendung des kombinierten Homogenisierungsfeldes homogenisiert und/oder verarbeitet werden. So können auch Bewegungsartefakte kompensiert werden. Die trainierte Funktion kann auch zur Bildverbesserung, insbesondere zur Rauschreduktion und/oder Kontrasterhöhung und/oder Auflösungserhöhung und/oder Kompensation verschiedener Artefakte, beispielsweise aufgrund von Ghosting oder fehlerhafter Fettunterdrückung, ausgebildet sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Homogenisierung von zweiten Magnetresonanzdaten umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
- - Bereitstellung der zweiten Magnetresonanzdaten von einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes,
- - Bereitstellung eines Homogenisierungsschemas umfassend die folgenden Optionen:
- 1. Bestimmung eines Homogenisierungsfeldes basierend auf den zweiten Magnetresonanzdaten unter Verwendung einer ersten trainierten Funktion und Homogenisierung der zweiten Magnetresonanzdaten unter Verwendung des Homogenisierungsfeldes,
- 2. Homogenisierung der zweiten Magnetresonanzdaten unter Verwendung einer zweiten trainierten Funktion,
- 3. Aufnahme von Justierungsdaten des Untersuchungsbereiches durch Durchführung einer Justierungsmessung, Bestimmung eines Homogenisierungsfeldes basierend auf den Justierungsdaten und Homogenisierung der zweiten Magnetresonanzdaten unter Verwendung des Homogenisierungsfeldes,
- - Wahl einer Option des Homogenisierungsschemas basierend auf den zweiten Magnetresonanzdaten
- - Homogenisierung der zweiten Magnetresonanzdaten durch Durchführung der gewählten Option.
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Die Wahl einer Option des Homogenisierungsschemas basierend auf den Magnetresonanzdaten kann insbesondere eine Analyse von von den Magnetresonanzdaten umfassten Metadaten umfassen. Dieses Verfahren ermöglicht eine individuelle, auf die Art und/oder Qualität der Magnetresonanzdaten abgestimmte Möglichkeit zur Homogenisierung der Magnetresonanzdaten. Bei Wahl der dritten Option kann insbesondere die Bestimmung des Homogenisierungsfeldes basierend auf den Justierungsdaten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes erfolgen. Bei Wahl der ersten Option kann insbesondere die Bestimmung des Homogenisierungsfeldes basierend auf den zweiten Magnetresonanzdaten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes erfolgen.
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Es ist denkbar, bei der Homogenisierung von Magnetresonanzdaten auf eine Bestimmung eines Homogenisierungsfeldes zu verzichten. Insbesondere kann eine Homogenisierung der Magnetresonanzdaten gemäß den folgenden Verfahrensschritten erfolgen:
- - Bereitstellung von Magnetresonanzdaten von einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes,
- - Bereitstellung einer trainierten Funktion,
- - Homogenisierung der Magnetresonanzdaten unter Verwendung der trainierten Funktion.
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Diese Ausführungsform kann auch angewendet werden, sofern die Magnetresonanzdaten zumindest zwei Bilddaten abbildend den gleichen Untersuchungsbereich umfassen.
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So können jede Bilddaten der zumindest zwei Bilddaten separat homogenisiert werden. Die jeweiligen homogenisierten Bilddaten können anschließend kombiniert werden. Es ist auch denkbar, dass die Kombination und die Homogenisierung der zumindest zwei Bilddaten unter Verwendung der trainierten Funktion in einem Schritt erfolgen kann.
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Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Bildverarbeitungssystem mit einer Erzeugungseinheit umfassend einen Eingang, einen Ausgang und eine Extraktionseinheit. Die Erzeugungseinheit ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes auszuführen. Über den Eingang können der Erzeugungseinheit Magnetresonanzdaten und/oder eine B1-Karte und/oder eine trainierte Funktion und/oder ein neuronales Netz und/oder eine MR-Steuerungssequenz und/oder eine Information über eine zur Aufnahme der Magnetresonanzdaten verwendete MR-Steuerungssequenz und/oder eine Position einer Patientenlagerungsvorrichtung und/oder ein physiologisches Signal und/oder ein Algorithmus für eine Extraktion eines Homogenisierungsfeldes und/oder ein Algorithmus für eine Gliederung des Untersuchungsbereiches in zumindest zwei Teilbereiche und/oder ein Algorithmus für eine Homogenisierung bereitgestellt werden. Weitere, im Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes benötigte Funktionen, Algorithmen oder Parameter können der Erzeugungseinheit über den Eingang bereitgestellt werden. Das Homogenisierungsfeld und/oder weitere Ergebnisse einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes können über den Ausgang bereitgestellt werden. Die Extraktionseinheit ist zu einer Verarbeitung der ersten Magnetresonanzdaten durch die trainierte Funktion und Extraktion eines Homogenisierungsfeldes ausgebildet. Der Eingang, der Ausgang und/oder die Extraktionseinheit können zumindest teilweise ineinander integriert sein und/oder zumindest teilweise miteinander verbunden sein. Die Erzeugungseinheit kann in ein Magnetresonanzgerät und/oder in ein Bildverarbeitungssystem integriert sein. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bildverarbeitungssystems sind analog zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes ausgebildet. Das Bildverarbeitungssystem kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes nötig und/oder vorteilhaft sind. Auf einer Speichereinheit der Erzeugungseinheit können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer die Prozessoreinheit der Erzeugungseinheit einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes automatisch steuert und/oder ausführt.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt ist direkt in einer Speichereinheit einer programmierbaren Erzeugungseinheit ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Erzeugungseinheit ausgeführt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Erzeugungseinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Erzeugungseinheit 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 elektronisch lesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Erzeugungseinheit geladen werden kann, der mit dem Bildverarbeitungssystem direkt verbunden oder als Teil des Bildverarbeitungssystem 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 Erzeugungseinheit eines Bildverarbeitungssystems ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronisch lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software, gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Speichereinheit und/oder Erzeugungseinheit eines Bildverarbeitungssystems gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
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Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem elektronisch lesbaren Datenträger, auf dem ein Programm hinterlegt ist, das zu einer Ausführung eines Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes für Bilddaten, vorgesehen ist.
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Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Magnetresonanzgerät umfassend ein erfindungsgemäßes Bildverarbeitungssystem und eine Steuerungseinheit. Die Erzeugungseinheit und/oder das Bildverarbeitungssystem kann mit dem Magnetresonanzgerät verbunden sein. Die Erzeugungseinheit und/oder das Bildverarbeitungssystem kann in das Magnetresonanzgerät integriert sein. Die Erzeugungseinheit und/oder das Bildverarbeitungssystem kann auch separat von dem Magnetresonanzgerät installiert sein. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes sind analog zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Das Magnetresonanzgerät kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nötig und/oder vorteilhaft sind. Auch kann das Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet sein, Steuerungssignale zu senden und/oder Steuerungssignale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Das Magnetresonanzgerät kann zu einem Erfassen der ersten Magnetresonanzdaten und/oder weiterer Magnetresonanzdaten ausgebildet sein. Das Magnetresonanzgerät ist typischerweise zu einem Ausspielen einer MR-Steuerungssequenz ausgebildet. Vorzugsweise ist die Erzeugungseinheit Teil der Steuerungseinheit des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts. Auf einer Speichereinheit der Erzeugungseinheit können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer die Prozessoreinheit der Erzeugungseinheit einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuert und/oder ausführt.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Bildverarbeitungssystems, des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts, des erfindungsgemäßen elektronisch lesbaren Datenträgers und des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes für Bilddaten, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
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Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Homogenisierungssystem umfassend einen Eingang, einen Ausgang und eine Homogenisierungseinheit. Das Homogenisierungssystem ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten auszuführen. Über den Eingang können der Homogenisierungseinheit Magnetresonanzdaten und/oder eine erste trainierte Funktion und/oder eine zweite trainierte Funktion und/oder ein Homogenisierungsschema und/oder ein Algorithmus für eine Homogenisierung bereitgestellt werden. Weitere, im Verfahren zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten benötigte Funktionen, Algorithmen oder Parameter können der Homogenisierungseinheit über den Eingang bereitgestellt werden. Die homogenisierten Magnetresonanzdaten und/oder weitere Ergebnisse einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten können über den Ausgang bereitgestellt werden. Die Homogenisierungseinheit ist zu einer Homogenisierung der Magnetresonanzdaten durch Verarbeitung der Magnetresonanzdaten durch die trainierte Funktion ausgebildet. Der Eingang, der Ausgang und/oder die Homogenisierungseinheit können zumindest teilweise ineinander integriert sein und/oder zumindest teilweise miteinander verbunden sein. Das Homogenisierungssystem kann in ein Magnetresonanzgerät integriert sein. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Homogenisierungssystems sind analog zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten ausgebildet. Das Homogenisierungssystem kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten nötig und/oder vorteilhaft sind. Auf einer Speichereinheit des Homogenisierungssystems können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer die Homogenisierungseinheit des Homogenisierungssystem einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten automatisch steuert und/oder ausführt.
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Die Erfindung geht aus von einem weiteren Computerprogrammprodukt, welches direkt in einer Speichereinheit einer programmierbaren Homogenisierungseinheit ladbar ist und Programmcode-Mittel aufweist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Homogenisierungseinheit ausgeführt wird. Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem weiteren elektronisch lesbaren Datenträger, auf dem ein Programm hinterlegt ist, das zu einer Ausführung eines Verfahrens zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten vorgesehen ist. Merkmale des Computerprogrammprodukts und des elektronisch lesbaren Datenträgers zur Verwendung für ein Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes gelten analog für das weitere Computerprogrammprodukt und den weiteren elektronisch lesbaren Datenträger.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Homogenisierungssystems, des erfindungsgemäßen weiteren Computerprogrammprodukts und des erfindungsgemäßen weiteren elektronisch lesbaren Datenträgers entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten, welche vorab im Detail ausgeführt sind.
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Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Bildverarbeitungssystem in einer schematischen Darstellung,
- 2 ein erfindungsgemäßes Homogenisierungssystem in einer schematischen Darstellung,
- 3 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 5 ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 6 ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 7 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein Bildverarbeitungssystem 10 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes in einer schematischen Darstellung. Das Bildverarbeitungssystem 10 umfasst eine Erzeugungseinheit 11 aufweisend einen Eingang 12, einen Ausgang 13 und eine Extraktionseinheit 14.
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Die Erzeugungseinheit 11 ist zudem zu einer Ausführung eines Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes ausgelegt. Hierzu weist die Erzeugungseinheit 11 Computerprogramme und/oder Software auf, die direkt in einem nicht näher dargestellten Speichereinheit der Erzeugungseinheit 11 ladbar sind, mit Programmmitteln, um ein Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes auszuführen, wenn die Computerprogramme und/oder Software in der Erzeugungseinheit 11 ausgeführt werden. Die Erzeugungseinheit 11 weist hierzu einen nicht näher dargestellten Prozessor auf, der zu einer Ausführung der Computerprogramme und/oder Software ausgelegt ist. Alternativ hierzu können die Computerprogramme und/oder Software auch auf einem getrennt von dem Bildverarbeitungssystem 10 und/oder Erzeugungseinheit 11 ausgebildeten elektronisch lesbaren Datenträger 21 gespeichert sein, wobei ein Datenzugriff von der Erzeugungseinheit 11 auf den elektronisch lesbaren Datenträger 21 über ein Datennetz erfolgen kann.
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Ein Verfahren zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes kann auch in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, das das Verfahren auf die Erzeugungseinheit 11 implementiert, wenn es auf der Erzeugungseinheit 11 ausgeführt wird. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger 21 mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein solches eben beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 21 in einer Erzeugungseinheit 11 eines Bildverarbeitungssystems 10 das beschriebene Verfahren durchführen.
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2 zeigt ein Homogenisierungssystem 20 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Homogenisierung von Magnetresonanzdaten in einer schematischen Darstellung. Das Homogenisierungssystem 20 umfasst eine Homogenisierungseinheit 24, einen Eingang 22 und einen Ausgang 23.
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Die Homogenisierungseinheit 24 ist zudem zu einer Ausführung eines Verfahrens zu einer Homogenisierung von zweiten Magnetresonanzdaten ausgelegt. Hierzu weist die Homogenisierungseinheit 24 Computerprogramme und/oder Software auf, die direkt in einem nicht näher dargestellten Speichereinheit der Homogenisierungseinheit 24 ladbar sind, mit Programmmitteln, um ein Verfahren zu einer Homogenisierung von zweiten Magnetresonanzdaten auszuführen, wenn die Computerprogramme und/oder Software in der Homogenisierungseinheit 24 ausgeführt werden. Die Homogenisierungseinheit 24 weist hierzu einen nicht näher dargestellten Prozessor auf, der zu einer Ausführung der Computerprogramme und/oder Software ausgelegt ist. Alternativ hierzu können die Computerprogramme und/oder Software auch auf einem getrennt von dem Homogenisierungssystem 20 und/oder Homogenisierungseinheit 24 ausgebildeten elektronisch lesbaren Datenträger 31 gespeichert sein, wobei ein Datenzugriff von der Homogenisierungseinheit 24 auf den elektronisch lesbaren Datenträger 31 über ein Datennetz erfolgen kann.
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Ein Verfahren zu einer Homogenisierung von zweiten Magnetresonanzdaten kann auch in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, das das Verfahren auf die Homogenisierungseinheit 24 implementiert, wenn es auf der Homogenisierungseinheit 24 ausgeführt wird. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger 31 mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein solches eben beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 31 in einer Homogenisierungseinheit 24 eines Homogenisierungssystem 20 das beschriebene Verfahren durchführen.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes. Zu Beginn erfolgt Verfahrensschritt 110, die Bereitstellung erster Magnetresonanzdaten von einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes, und Verfahrensschritt 120, die Bereitstellung eines neuronalen Netzes.
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Die Verfahrensschritte 110, 120 können zumindest teilweise gleichzeitig stattfinden. Die Verfahrensschritte 110, 120 können konsekutiv in beliebiger temporärer Reihenfolge stattfinden. Verfahrensschritt 130 umfasst eine Extraktion eines Homogenisierungsfeldes durch Verarbeitung der ersten Magnetresonanzdaten durch die trainierte Funktion. Das Homogenisierungsfeldes wird in Verfahrensschritt 140 bereitgestellt, also beispielsweise über den Ausgang 13 ausgegeben und/oder gespeichert. Die in Verfahrensschritt 110 bereitgestellten ersten Magnetresonanzdaten können Justierungsdaten und/oder klinische Bilddaten, insbesondere aufweisend einen vorbestimmten Kontrast, beispielsweise mit Wasserunterdrückung, umfassen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes. Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes umfasst zusätzliche, optionale Verfahrensschritte 111, 112, 113, 114, 115, 121 im Vergleich zur ersten in 3 beschriebenen Ausführungsform. Diese zusätzlichen Verfahrensschritte 111, 112, 113, 114, 115, 121 können auch separat und unabhängig voneinander mit der ersten in 3 beschriebenen Ausführungsform kombiniert werden.
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Verfahrensschritt 110, die Bereitstellung erster Magnetresonanzdaten, kann Verfahrensschritt 111, eine Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten mittels einer vorbestimmten MR-Steuerungssequenz anhand eines Magnetresonanzgerätes, umfassen. Verfahrensschritt 110, die Bereitstellung erster Magnetresonanzdaten, kann auch Verfahrensschritt 112, eine Bereitstellung einer Information über die zur Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten verwendete MR-Steuerungssequenz umfassen. In Verfahrensschritt 113 können Positionswerte für die ersten Magnetresonanzdaten bereitgestellt werden, welche in Verfahrensschritt 130 bei der Extraktion des Homogenisierungsfeldes durch Verarbeitung der ersten Magnetresonanzdaten durch die trainierte Funktion berücksichtigt werden. In Verfahrensschritt 114 kann eine Bereitstellung einer Position einer Patientenlagerungsvorrichtung, auf welcher das Untersuchungsobjekt bei einer Aufnahme der ersten Magnetresonanzdaten positioniert war, erfolgen, welche Position der Patientenlagerungsvorrichtung in Verfahrensschritt 130 bei Extraktion des Homogenisierungsfeldes berücksichtigt wird. In Verfahrensschritt 115 kann eine Bereitstellung eines physiologischen Signals des Untersuchungsobjektes erfolgen, wobei das physiologische Signal in Verfahrensschritt 130 bei Extraktion des Homogenisierungsfeldes berücksichtigt wird. In Verfahrensschritt 121 kann eine Bereitstellung einer B1-Karte von dem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes erfolgen, wobei die B1-Karte in Verfahrensschritt 130 bei Extraktion des Homogenisierungsfeldes berücksichtigt wird. Verfahrensschritt 130 kann dann auch eine Verarbeitung der B1-Karte durch die trainierte Funktion umfassen.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes. Die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes umfasst zusätzliche Verfahrensschritte 150, 160 im Vergleich zur ersten in 3 beschriebenen Ausführungsform. In Verfahrensschritt 150 erfolgt die Bereitstellung weiterer Magnetresonanzdaten des Untersuchungsbereiches des Untersuchungsobjektes. Die Bereitstellung weiterer Magnetresonanzdaten kann auch ein Erfassen weiterer Magnetresonanzdaten anhand eines Magnetresonanzgerätes umfassen. Die weiteren Magnetresonanzdaten werden in Verfahrensschritt 160 unter Verwendung des Homogenisierungsfeldes homogenisiert.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes. Die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Erzeugung eines Homogenisierungsfeldes umfasst zusätzliche Verfahrensschritte 121, 122 im Vergleich zur ersten in 3 beschriebenen Ausführungsform. Diese zusätzlichen Verfahrensschritte 121, 122 können auch separat und unabhängig voneinander mit der ersten in 3 beschriebenen Ausführungsform kombiniert werden. Verfahrensschritt 121 sieht eine Methode zum Training der trainierten Funktion unter Verwendung numerischer Simulationsdaten für Homogenisierungsfelder vor. Verfahrensschritt 122 sieht eine Methode zum Training der trainierten Funktion unter Verwendung annotierter Bilddaten vor, wobei die Annotation der Bilddaten auf einer Homogenität zumindest eines Segmentes, insbesondere eines Segmentes umfassend Fettgewebe, der Bilddaten basiert. Die trainierte Funktion ist dabei typischerweise neuronales Netz, insbesondere als U-Netz und/oder als faltendes neuronales Netz, ausgebildet.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Homogenisierung von zweiten Magnetresonanzdaten. Zu Beginn erfolgt Verfahrensschritt 210, die Bereitstellung zweiter Magnetresonanzdaten von einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes, und Verfahrensschritt 220, die Bereitstellung einer Homogenisierungsschemas. Die Verfahrensschritte 210, 220 können zumindest teilweise gleichzeitig stattfinden. Die Verfahrensschritte 210, 220 können konsekutiv in beliebiger temporärer Reihenfolge stattfinden. Verfahrensschritt 230 umfasst eine Wahl einer Option des Homogenisierungsschemas basierend auf den zweiten Magnetresonanzdaten. Verfahrensschritt 240 umfasst eine Homogenisierung der zweiten Magnetresonanzdaten durch Ausführung der gewählten Option. Die homogenisierten zweiten Magnetresonanzdaten werden in Verfahrensschritt 250 bereitgestellt, also beispielsweise über den Ausgang 23 ausgegeben und/oder gespeichert.
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Die in Verfahrensschritt 230 zur Auswahl stehenden Optionen umfassen Option 231, die Bestimmung eines Homogenisierungsfeldes basierend auf den zweiten Magnetresonanzdaten unter Verwendung einer ersten trainierten Funktion und Homogenisierung der zweiten Magnetresonanzdaten unter Verwendung des Homogenisierungsfeldes. Die in Verfahrensschritt 230 zur Auswahl stehenden Optionen umfassen Option 232, die Homogenisierung der zweiten Magnetresonanzdaten unter Verwendung einer zweiten trainierten Funktion. Die in Verfahrensschritt 230 zur Auswahl stehenden Optionen umfassen Option 233, die Aufnahme von Justierungsdaten des Untersuchungsbereiches durch Durchführung einer Justierungsmessung, Bestimmung eines Homogenisierungsfeldes basierend auf den Justierungsdaten und Homogenisierung der zweiten Magnetresonanzdaten unter Verwendung des Homogenisierungsfeldes.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
