DE10105387A1 - Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts zur funktionellen Bildgebung sowie Magnetresonanzgerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts zur funktionellen Bildgebung, bei dem abwechselnd nacheinander sequenziell mehrere Bilder ohne und mit einer gezielten Stimulation des Untersuchungsobjekts aufgenommen werden, wobei zu jedem Bild ein Informationswert, der angibt, ob das Bild während einer Phase mit oder ohne Stimulation aufgenommen wurde, wenigstens ein bildbezogener Stimulationswert und wenigstens ein bildbezogener Auswerte-Korrelationswert abgespeichert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Mag­ netresonanzgeräts zur funktionellen Bildgebung, bei dem ab­ wechselnd nacheinander sequentiell mehrere Bilder ohne und mit einer gezielten Stimulation des Untersuchungsobjekts auf­ genommen werden.

Das Verfahren zur funktionellen Bildgebung bietet die Mög­ lichkeit, Körper- oder Organfunktionen über einen längeren Zeitraum untersuchen und beobachten zu können, um auf diese Weise Informationen über etwaige Fehlfunktionen des Untersu­ chungsbereichs zu erhalten. Im Rahmen dieser Untersuchungen werden abwechselnd nacheinander mehrere Bildsequenzen aufge­ nommen, wobei innerhalb einer jeweiligen Sequenz entweder ei­ ne gezielte Stimulation des Untersuchungsobjekts erfolgt oder nicht. Aufgrund der gezielten Stimulation zeigen sich in den aufgenommenen Bildern stimulationsabhängige Unterschiede, die im Rahmen der nach der Aufnahme eines jeweiligen Bildes er­ folgenden Auswertung herausgearbeitet werden. Ein Beispiel einer Untersuchungsmethode unter Verwendung der funktionellen Bildgebung ist die BOLD-Messung (Blood Oxygen Level Depen­ dent) unter Verwendung eines Magnetresonanzgeräts, bei der Aktivitätsbilder des Gehirns des Patienten aufgezeichnet wer­ den. Hierbei wird während eines Teils der Messungen das Ge­ hirn des Patienten stimuliert, z. B. durch Fingerbewegung, a­ kusto-optische Signale, elektrische Impulse etc., während des anderen Teils der Messungen erfolgt keine Stimulation. Im Rahmen der Auswertung werden hierbei die erhaltenen unter­ schiedlichen Messungen gegen einen Auswerte-Korrelationswert korreliert. Aus dieser Auswertung erhält man ein Maß für die Stimulierung definierter Gehirnareale des Patienten, wobei sich die stimulierten Gehirnbereiche im Auswertebild durch deutlich hellere Bereiche zeigen.

Die Auswertung erfolgt bei bekannten Verfahren direkt nach einer Messung bzw. Aufnahme eines Bildes. Dieser Auswertung liegen die in diesem Moment bekannten relevanten Informatio­ nen zugrunde, ob das jeweilige Bild mit oder ohne Stimulation aufgenommen wurde sowie etwaige Informationen betreffend die Stimulation sowie der jeweilige Auswerte-Korrelationswert. Probleme ergeben sich jedoch dann, wenn zu einem späteren Zeitpunkt eine wiederholte Auswertung erfolgen soll. Denn es ist nicht möglich, die bildbezogenen relevanten Informationen wie die der der Aufnahme zugrundeliegende Stimulationsphase sowie die Information über die Stimulierung selbst und den Auswerte-Korrelationswert exakt dem jeweiligen Bild zuzuord­ nen.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine spätere bzw. wiederholte Auswertung und damit eine jederzeitige Beurteilung des Untersuchungsergeb­ nisses ermöglicht.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zu jedem Bild ein Informationswert, der angibt, ob das Bild während einer Phase mit oder ohne Stimulation aufgenommen wurde, we­ nigstens ein bildbezogener Stimulationswert und wenigstens ein bildbezogener Auswerte-Korrelationswert abgespeichert wird.

Durch das erfindungsgemäße Abspeichern sämtlicher aufnahme- und auswertungsrelevanter Informationen zu jedem Bild kann der behandelnde Arzt die erste oder eine wiederholte Auswer­ tung zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt vornehmen, da ihm mit dem Bilddatensatz zusammen sämtliche relevanten Informa­ tionen vorliegen. Die Probleme hinsichtlich der exakten Zu­ ordnung der aufnahme- und auswertungsrelevanten Informationen zu den Bildern, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, bestehen beim erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund der zwin­ genden speicherbedingten Zusammenführung der Bilddaten mit diesen Informationen mit besonderem Vorteil nicht.

Erfindungsgemäß können als Stimulationswert eine die Art und/oder Intensität und/oder Dauer der Stimulation und/oder die Stimulationszeitpunkte beschreibende Information abge­ speichert werden. Als Stimulationswert kann also jede Infor­ mation verwendet werden, die in irgendeiner Weise einen für die Auswertung relevanten Gehalt besitzt und im Rahmen der Auswertung zu berücksichtigen ist. Als die Intensität der Stimulation beschreibender Stimulationswert kann bspw. die Helligkeit der optischen Stimulationsquelle, die Lautstärke der akustischen Stimulationsquelle, bei einer Berührungssti­ mulation der von der Stimulationsquelle auf das Untersu­ chungsobjekt ausgeübte Druck, die Impulsstärke einer elektri­ schen Stimulationsquelle oder ein ein Maß hierfür angebender Betriebsparameter der Stimulationsquelle verwendet werden. Selbstverständlich können, sofern Stimulationsquellen verwen­ det werden, die eine kombinierte Stimulation zulassen (z. B eine akusto-optische Stimulation) auch kombinierte Stimulati­ onswerte abgespeichert werden. Daneben besteht natürlich auch die Möglichkeit, andere als die lediglich beispielhaft er­ wähnten Stimulationsquellen zu verwenden bzw. andere als die beschriebenen Stimulationswerte abzuspeichern.

Erfindungsgemäß wird zur Auswertung eine zeitbezogene Korre­ lationskurve verwendet, wobei als Auswerte-Korrelationswert ein im Zeitpunkt der jeweiligen Bildaufnahme liegender Wert der Korrelationskurve verwendet wird. Diese Korrelationskur­ ve, die vom untersuchenden Arzt als Idealkurve ausgewählt wird und während der Bildaufnahme einer Erstauswertung zugrundeliegt, zeigt z. B. eine Sinuskurve mit einer Zeitskala als Abszisse. Zu den jeweiligen Aufnahmezeitpunkten eines Bildes wird nun der zum Aufnahmezeitpunkt korrespondierende Wert der Korrelationskurve ermittelt und als Auswerte- Korrelationswert mit abgespeichert. Auf diese Weise erhält man zu jedem Bildpunkt eines Bildes den zeitbezogenen Auswer­ te-Korrelationswert aus der Korrelationskurve, wobei für sämtliche Bildpunkte eines Bildes sowie für sämtliche aufge­ nommenen Bilder dieselbe Korrelationskurve zugrundeliegt.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mittels des Informati­ onswert zusätzlich zur Stimulationsphase auch angegeben wird, ob es sich bei dem jeweiligen Bild um ein im Rahmen der Aus­ wertung zu ignorierendes Bild handelt. Denn mitunter ist es erforderlich, bspw. die beiden ersten und die beiden letzten Bilder, die innerhalb einer Phase aufgenommen werden, im Rah­ men der Auswertung zu ignorieren, da sich innerhalb dieser Zeitspanne die Stimulations- und Antwortverhältnisse des Un­ tersuchungsbereichs, z. B. des Gehirns ändern, weshalb die hier erhaltene Bildinformation im Rahmen der Auswertung mit­ unter keinen relevanten Informationsgehalt birgt.

Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ferner ein Magnetresonanzgerät, geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei­ spiel sowie anhand der Zeichnung.

Die Figur zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. den Betrieb eines erfindungsgemäßen Magnetre­ sonanzgeräts. Gezeigt wird ein Untersuchungsobjekt 1, das sich in einem Magnetresonanzgerät 2 befindet. Beispielsweise soll hier die Aktivität des Gehirns bei einer optischen Sti­ mulation untersucht werden. Zu diesem Zweck ist eine Stimula­ tionsquelle 3 in Form der Lichtquelle 4 vorgesehen, deren Be­ trieb über ein externes Gerät 5 getriggert wird. Die Licht­ quelle 4 wird entsprechend der Kurve T abwechselnd ein- und ausgeschalten. Die Einschaltdauer Δt_m sowie die Ausschaltdau­ er Δt_o beträgt bspw. jeweils 10 s.

Mittels des Magnetresonanzgeräts 2 werden nun eine Vielzahl von Bildern innerhalb der unterschiedlichen Stimulationspha­ sen aufgenommen. Im gezeigten Beispiel werden pro Phase, also bei gegebener Stimulation sowie ohne Stimulation jeweils fünf Bilder B aufgenommen. Die Bildaufnahme wird entsprechend der zeitlichen Triggerung der Stimulationsquelle getriggert. Dies ermöglicht es, jedem Bild B einen Informationswert bezüglich der jeweiligen Stimulationsphase, innerhalb welcher das Bild B aufgenommen wurde, zuzuordnen. Zusätzlich kann mittels des Informationswerts angegeben werden, ob das jeweils aufgenom­ mene Bild im Rahmen der Auswertung zu ignorieren ist oder nicht. Im gezeigten Beispiel lautet die Informationswertfolge "IAAAI-IBBBI-IAAAI-. . .", wobei A = aktiv stimulierte Phase, B = nicht stimulierte Phase, I = Ignorierbild. Von den pro Phase aufgenommenen fünf Bildern wird also das erste und letzte im Rahmen der Auswertung nicht berücksichtigt, die drei verbleibenden Bilder werden ausgewertet.

Wie ausgeführt wird die Aufnahme der Bilder B in Abhängigkeit der Stimulation getriggert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden pro Stimulationsphase fünf Bilder, zu den Zeitpunkten t_m1, t_m2, . . ., t_m5, t_o1, t_o2, . . ., t_o5, t_m6, t_m7, . . . aufgenommen (mit t_m = mit Stimulation, t_o = ohne Stimulation). Weiterhin erfolgt nach der Aufnahme jedes einzelnen Bildes B eine erste Auswertung. Im Rahmen dieser wird jedes Einzelbild und inner­ halb dieses Einzelbilds jeder einzelne Bildpunkt im Bezug auf eine Korrelationskurve K korreliert. Die Korrelationskurve wird vom untersuchenden Arzt vor der Messung bestimmt. Im ge­ zeigten Beispiel wird die Korrelation anhand einer sinusför­ migen Korrelationskurve K durchgeführt, da das Gehirn auf ei­ nen externen Stimulus keine Sprungantwort liefert, sondern langsam bis zu einem Maximum ca. 2 sec ansteigt und dann beim Abschalten genauso eine gewisse Zeit benötigt bis das Signal abgefallen ist. Im Rahmen der Auswertung wird nun zu jedem Aufnahmezeitpunkt ein t_m1, t_m2, . . ., t_o1, t_o2 . . . egal in wel­ cher Phase ein entsprechender zeitbezogener Auswerte- Korrelationswert k_m1, k_m2, . . ., k_m5, k_o1, k_o2, . . ., k_o5, k_m6, k_m7, . . . gewählt. Die Auswertung liefert nun einen Wert, der ein Maß für den Unterschied darstellt, den das jeweilige Bildpunkt­ signal in Bezug auf den Wert der Korrelationskurve aufweist. In Bezug auf die innerhalb der Messung aufgenommenen Bilder (innerhalb einer Messung werden z. B. 100 Bilder insgesamt aufgenommen, es können natürlich auch mehr Bilder aufgenommen werden) erfolgt also ein statistische Auswertung, an deren Ende ein Gesamtbild steht, das die aktiven Zonen des Gehirns zeigt. Die aktiven Zonen des Gehirns ergeben sich statistisch durch die Berücksichtigung der bildpunkteigenen Unterschiede über die Gesamtzahl der aufgenommen Bilder. Die stimulierten Gehirnzonen zeigen sich innerhalb des endgültigen Bildes an­ hand deutlich hellerer Bereiche.

Schließlich wird in einem Speicherbereich 6 des Magnetreso­ nanzgeräts 2 jedes Einzelbild B und diesem eine Schar von In­ formationen abgespeichert, die eine spätere Auswertung der Bildserie ermöglichen, da die während der Messung und der Erstauswertung vom untersuchenden Arzt vorgenommenen Be­ triebs-, Stimulations- und Auswerteparameter pro Einzelbild bekannt sind. Im gezeigten Beispiel werden zu dem ersten Bild B der Aufnahmezeitpunkt t_m1, der Aufnahmezeitpunkt bezogene Korrelationswert k_m1, der Phasen-Informationswert I abgespei­ chert sowie der Stimulationswert T_w (z. B. die Helligkeit der Lichtquelle 4). Zum zweiten aufgenommenen Bild wird der Auf­ nahmezeitpunkt t_m2, der Korrelationswert k_m2, der Phasen- Informationswert A und der Stimulationswert T_w abgespeichert, etc. Selbstverständlich ist es möglich, auch weitere bildbezogene Information pro Bild abzuspeichern, sofern diese für eine nachfolgende Auswertung relevant sind.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts zur funk­ tionellen Bildgebung, bei dem abwechselnd nacheinander se­ quenziell mehrere Bilder ohne und mit einer gezielten Stimu­ lation des Untersuchungsobjekts aufgenommen werden, wobei zu jedem Bild ein Informationswert, der angibt, ob das Bild wäh­ rend einer Phase mit oder ohne Stimulation aufgenommen wurde, wenigstens ein bildbezogener Stimulationswert und wenigstens ein bildbezogener Auswerte-Korrelationswert abgespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Stimulationswert eine die Art und/oder Intensität und/oder Dauer der Stimulation und/oder die Stimulationszeit­ punkte beschreibende Information abgespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als die Intensität beschreibender Stimulationswert die Helligkeit der optischen Stimulationsquelle, die Lautstärke der akustischen Stimulationsquelle, bei einer Berührungssti­ mulation der von der Stimulationsquelle auf das Untersu­ chungsobjekts ausgeübte Druck, die Impulsstärke einer elekt­ rischen Stimulationsquelle oder ein Maß hierfür angebender Betriebsparameter der Stimulationsquelle verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung eine zeitbezogene Korrelationskurve ver­ wendet wird, wobei als Auswerte-Korrelationswert ein im Zeit­ punkt der jeweiligen Bildaufnahme liegender Wert der Korrela­ tionskurve verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Informationswerts zusätzlich zur Phase auch angegeben wird, ob es sich bei dem jeweiligen Bild um ein im Rahmen der Auswertung zu ignorierendes Bild handelt.

6. Magnetresonanzgerät, geeignet zur Durchführung des Verfah­ rens nach einem der vorangehenden Ansprüche.