DE19943404B4

DE19943404B4 - Verfahren zum Betrieb eines MR-Tomographiegeräts

Info

Publication number: DE19943404B4
Application number: DE19943404A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Phys. Ladebeck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2019-09-11
Also published as: US6529762B1; JP2001095782A; JP4836313B2; DE19943404A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts mit den Schritten:
– Grobpositionierung eines Patienten in einem Betrachtungsfenster eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts,
– Auswahl der diagnostischen Fragestellung
– automatisiertes Erstellen eines Übersichtsbilds,
– automatisiertes Identifizieren einer anatomischen Landmarke aufgrund des Übersichtsbildes,
– automatisiertes Erkennen eines mit der diagnostischen Fragestellung definierten Zielvolumens mittels der identifizierten Landmarke und
– automatisiertes Anpassen von Parametern einer nachfolgenden Messsequenz an das erkannte Zielvolumen.

Description

Bislang erfolgt die Durchführung einer Magnetresonanz(MR)-Untersuchung interaktiv. Zu Beginn der Untersuchung werden Übersichtsbilder aufgenommen. Basierend auf diesen Übersichtsbildern werden dann die zu untersuchenden Schichten/Volumen definiert. Bei vielen Untersuchungen werden auch Sättigungsschichten festgelegt, um z. B. Artefakte durch Fettgewebe zu vermeiden. Auch diese Sättigungsschichten werden vom Bediener des Geräts aufgrund der in den Übersichtsbildern zu sehenden anatomischen Details festgelegt. Vielfach kommt es vor, daß aufgrund der Übersichtsbilder die zu messenden Schichten und die Sättigungsschichten sowie weitere Bildparameter noch nicht ausreichend festgelegt werden können. Daher muß üblicherweise während der gesamten Untersuchungszeit eine Person ausschließlich zur Bedienung des Geräts zur Verfügung stehen. Diese Person kann typischerweise für die Untersuchungszeit keine anderen Aufgaben wahrnehmen.
An die Qualifikation des Bedieners werden hohe Anforderungen gestellt, da der diagnostische Aussagegehalt der erhaltenen Aufnahmen stark von der Positionierung der zu messenden Schichten und der ggf. erforderlichen Sättigungsschichten sowie von anderen einzustellenden Parametern (Schichtdicke, Zahl der Schichten, Abstand zwischen den Schichten, Betrachtungsfenster, Größe der Meßmatrix usw.) abhängt.
Diese Aufgabe wird zwar etwas erleichtert durch die Zurverfügungstellung vorbereiteter Meßprotokolle, die bereits Voreinstellungen enthalten. Typischerweise sind dabei Bildparameter, wie Matrixgröße, Art der Pulssequenz, Repetitionszeit etc. vorgegeben. Die Anpassung dieser vorbereiteten Meßprotokolle an einen speziellen Untersuchungsfall erfordert trotzdem die Eingabe einer Vielzahl von Parametern, die eine In teraktion eines speziell geschulten und erfahrenen Bedieners während der gesamten Meßzeit erfordert.
Die US 5,818,231 A betrifft ein Verfahren zur Quantifizierung und Standardisierung von Magnetresonanz-Messungen. Das Verfahren ist sowohl für medizinische wie auch industrielle Magnetresonanz-Messungen anwendbar und kann den Wert einer kontinuierlichen Eigenschaft, wie die Konzentration, Viskosität oder ähnliches, bestimmen. Das geschieht durch Interpolation oder Extrapolation aus einem Modell, das seinerseits aus Trainings-Datensätzen abgeleitet wurde. Dabei kommen Mustererkennungsverfahren zur Anwendung. Anstatt einer Stoffzusammensetzung über eine einzige hochauflösende Messung zu identifizieren, werden mehrere schwach auflösende Messungen ausgewertet. Die Kombination von derartigen Messungen, die mittels verschiedener Modalitäten durchgeführt werden, führen im Allgemeinen zu genaueren Ergebnissen als eine einzige hochauflösende Messung.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das den Betrieb eines MR-Tomographiegeräts vereinfacht und Interaktionen des Bedieners während des Meßablaufs weitgehend überflüssig macht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei einem derartigen Verfahren muß der Benutzer für Standarduntersuchungen nur die diagnostische Fragestellung vorgeben und dann läuft der gesamte Meßvorgang selbständig ab. Für Standarduntersuchungen kann sich daher der Bediener während der Meßzeit anderen Aufgaben widmen, z. B. ein zweites MR-Gerät betreiben. Zumindest für Standardmessungen werden an den Bediener geringere Anforderungen gestellt.
Besonders vorteilhaft läßt sich das Verfahren einsetzen, wenn sich die Fragestellung auf ein bestimmtes Organ bezieht, dessen Lage und Ausdehnung im Untersuchungsobjekt von dem MR- Gerät aufgrund eines Vergleichs einer Übersichtsaufnahme mit gespeicherten Mustern ermittelt wird. Damit können die für das abzubildende Organ optimalen Meßparameter von dem MR-Tomographiegerät selbsttätig ermittelt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Diese Figur zeigt beispielhaft den Ablauf einer automatisierten Messung. Im ersten Verfahrensschritt wird eine Grobpositionierung des Patienten entsprechend der diagnostischen Fragestellung durchgeführt, so daß beispielsweise der Kopf oder das Knie des Patienten so positioniert wird, daß es im Betrachtungsfenster zu liegen kommt. Anschließend wird, z. B. organspezifisch, die jeweilige dia gnostische Fragestellung, ausgewählt. In den meisten Fällen lassen sich diagnostische Fragestellungen auf standardisierte Meßabläufe zurückführen. Zum Beispiel erfolgen bei Kopfuntersuchungen ca. 90% der Untersuchungen nach dem gleichen Ablauf.
Im Volumen um die vorgegebene Grobposition erfolgt dann eine automatische Messung von Übersichtsbildern. Aufgrund dieser Übersichtsbilder werden nun anatomische Landmarken identifiziert. Bei diesen Landmarken kann es sich z. B. um die Außenkontur des Gehirns, um das Gelenkspalt des Knies etc. handeln. Techniken zur Identifikation solcher Landmarken sind beispielsweise von Rudolph D. J. et al. in dem Artikel ”Automatic computerized radiographic identification of cephalometric landmarks” in American Journal of Orthodental Dentofacial Orthopedy, 113 (2): 173–9, February 1998 und ebenfalls von Rudolph D. J. et al. in dem Artikel ”Investigation of Filter sets for supervised Pixel classification of cephalometric landmarks by spatial spectroscopy” in International Journal of Medical Informatics (1997), Band 47, Nr. 3, Seiten 183–191, beschrieben. Damit wird also das mit der diagnostischen Fragestellung definierte Zielvolumen automatisch erkannt.
Nun werden – ebenfalls automatisch – die Parameter der nachfolgenden Meßsequenz an das erkannte Zielvolumen angepaßt. Hierbei ist eine Vielzahl von Parametern zu berücksichtigen. In Abhängigkeit von der automatisch bestimmten Position und Ausrichtung des Meßobjekts wird die Position, die Ausdehnung und die Neigung des zu messenden Betrachtungsfensters so bestimmt, daß im nachfolgenden Meßablauf der gesamte vorher definierte Bereich, also z. B. das abzubildende Organ, überdeckt wird. Zur Ermittlung der geeigneten Parameter für einen aktuellen Patienten können die aktuell gewonnenen Übersichtsbilder mit gespeicherten Übersichtsbildern korreliert werden. Dabei erfolgt eine Transformation der aktuellen Bilder durch Verschiebung, Rotation und Streckung. Wenn die Transformation mit dem besten Korrelationskoeffizienten gefunden ist, werden die entsprechenden Transformationskoeffizienten auf das Betrachtungsfenster und die Schichtlage angewandt.
Bei vielen MR-Messungen werden auch Sättigungsschichten angewandt, wobei in diesen Schichten die Quermagnetisierung so gesättigt wird, daß aus diesen Schichten kein Signalbeitrag erhalten wird. Damit kann z. B. das ansonsten störende, weil sehr helle Signal aus Fettschichten ausgeblendet werden. Diese Sättigungsschichten können ebenfalls automatisch positioniert werden. Je nach Anwendungsfall wird die optimale Position so definiert, daß vordefinierte Landmarken abgedeckt werden und/oder andere Landmarken (z. B. das abzubildende Organ) nicht berührt werden und/oder daß die Sättigungsschichten in einer bestimmten Richtung zu anderen Landmarken liegen.
Der Meßablauf kann erforderlich machen, daß automatisch auf alternative Vorgehensweisen zurückgegriffen wird, wenn die ermittelten optimalen Parameter nicht realisierbar sind. Wenn z. B. die notwendige Anzahl von Schichten nicht in der eingestellten Repetitionszeit TR gemessen werden kann, kann festgelegt werden, daß die Repetitionszeit TR erhöht wird oder der Schichtabstand oder die Schichtdicke vergrößert wird.
Nachdem das MR-Tomographiegerät aufgrund der vorgewählten diagnostischen Fragestellung selbsttätig die Parameter für die MR-Messung ermittelt hat, kann die Messung selbst ebenfalls automatisch gestartet werden.
Die diagnostische Fragestellung kann die Messung in mehreren Zielvolumina beinhalten. In diesem Fall springt der Meßablauf wieder zur Erkennung eines neuen Zielvolumens zurück. Andernfalls ist das Ende des Untersuchungsablaufs erreicht und der Bediener wird benachrichtigt. Sollten sich während des Meßablaufs Störungen ergeben, wird der Bediener ebenfalls benachrichtigt. Dadurch muß dieser während der Messung nicht mehr anwesend sein, sondern kann sich anderen Aufgaben widmen. Für einen Großteil der MR-Messungen ist daher im Gegensatz zu herkömmlichen MR-Anlagen keine ständige Anwesenheit eines Bedieners während der Messung erforderlich, sondern dieser kann sich anderen Aufgaben widmen. Für eine Vielzahl der Standarduntersuchungen ist eine wesentlich geringere Qualifikation des Bedieners erforderlich und die Untersuchungen werden reproduzierbarer.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts mit den Schritten: – Grobpositionierung eines Patienten in einem Betrachtungsfenster eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts, – Auswahl der diagnostischen Fragestellung – automatisiertes Erstellen eines Übersichtsbilds, – automatisiertes Identifizieren einer anatomischen Landmarke aufgrund des Übersichtsbildes, – automatisiertes Erkennen eines mit der diagnostischen Fragestellung definierten Zielvolumens mittels der identifizierten Landmarke und – automatisiertes Anpassen von Parametern einer nachfolgenden Messsequenz an das erkannte Zielvolumen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die diagnostische Fragestellung auf ein bestimmtes Organ bezieht, dessen Lage und Ausdehnung im Untersuchungsobjekt von dem MR-Gerät aufgrund eines Vergleichs einer Übersichtsaufnahme mit gespeicherten Mustern ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Ermittlung des Organs durch Korrelation von aktuellen Messungen und hinterlegten Mustern unter einer Transformation mit Verschiebung, Rotation und Streckung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die bei der Korrelation gefundenen Transformationskoeffizienten für die Einstellung von geometrischen Bildparametern angewandt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das MR-gerät aufgrund der gefundenen Landmarken und der diagnostischen Fragestellung einen oder mehrere folgender Parameter ermittelt: – Schichtposition – Schichtorientierung – Schichtzahl – Schichtdicke – Sättigungsschichten – Repetitionszeit
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Signal abgegeben wird, wenn im Meßablauf eine Störung auftritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Signal abgegeben wird, wenn der Meßablauf beendet ist.