-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung einer
Schwächungskarte für eine Komponente eines MR-PET-Systems.
-
Neben
der Magnetresonanztomographie (MR) findet in den letzten Jahren
auch die Positronenemissionstomographie (PET) zunehmend weitere
Verbreitung in der medizinischen Diagnose. Während es sich
bei der MR um ein bildgebendes Verfahren zur Darstellung von Strukturen
und Schnittbildern im Inneren des Körpers handelt, ermöglicht
die PET eine Visualisierung und Quantifizierung von Stoffwechselaktivitäten
in-vivo.
-
Die
PET nutzt die besonderen Eigenschaften der Positronenstrahler und
der Positronen-Annihilation aus, um quantitativ die Funktion von
Organen oder Zellbereichen zu bestimmen. Dem Patienten werden dabei
vor der Untersuchung entsprechende Radiopharmaka verabreicht, die
mit Radionukliden markiert sind. Die Radionuklide senden beim Zerfall Positronen
aus, die nach kurzer Distanz mit einem Elektron in Wechselwirkung
treten, wodurch eine so genannte Annihilation eintritt. Dabei entstehen
zwei Gamma-Quanten, die in entgegengesetzter Richtung (um 180° versetzt)
auseinander fliegen. Die Gamma-Quanten werden von zwei gegenüberliegenden PET-Detektormodulen
innerhalb eines bestimmten Zeitfensters erfasst (Koinzidenz-Messung),
wodurch der Ort der Annihilation auf eine Position auf der Verbindungslinie
zwischen diesen beiden Detektormodulen bestimmt wird.
-
Zum
Nachweis muss das Detektormodul bei der PET im Allgemeinen einen
Großteil der Gantry-Bogenlänge bedecken. Es ist
in Detektorelemente von wenigen Millimetern Seitenlänge
unterteilt. Jedes Detektorelement generiert bei Detektion eines Gamma-Quants
eine Ereignisaufzeichnung, die die Zeit sowie den Nachweisort, d.
h. das entsprechende Detektorelement an gibt. Diese Informationen
werden an eine schnelle Logik übermittelt und verglichen. Fallen
zwei Ereignisse in einem zeitlichen Maximalabstand zusammen, so
wird von einem Gamma-Zerfallsprozess auf der Verbindungslinie zwischen
den beiden zugehörigen Detektorelementen ausgegangen. Die
Rekonstruktion des PET-Bildes erfolgt mit einem Tomografiealgorithmus,
der sog. Rückprojektion.
-
Es
ist bekannt, kombinierte PET-CT-Geräte zu verwenden, um
beispielsweise die mangelhafte Ortauflösung von PET-Systemen
auszugleichen. Gleichzeitig bietet die CT eine Darstellung der Anatomie
des Patienten, so dass bei Überlagerung der CT- und PET-Daten
genau feststellbar ist, wo im Körper sich die PET-Aktivität
befunden hat. Bei kombinierten PET-CT-Geräten werden typischerweise
ein PET-Gerät und ein CT-Gerät derart hintereinander angeordnet,
dass der Patient innerhalb einer Untersuchung nahtlos vom einen
in das andere Gerät transferiert werden kann. Die beiden
Messungen können dann unmittelbar hintereinander erfolgen.
-
Vorteilhaft
ist eine Kombination eines PET-Geräts mit einem MR-Gerät,
da MR im Vergleich zu CT einen höheren Weichteilkontrast
aufweist. Es sind bereits kombinierte MR-PET-Systeme bekannt, bei
denen die PET-Detektoren innerhalb einer durch den MR-Magneten definierten Öffnung
zusammen mit Gradientensystem und Anregungsspule angeordnet sind.
Sie sind dabei neben der Anregungsspule positioniert, so dass die
Untersuchungsvolumina des MR- und des PET-Systems nicht zusammenfallen, sondern
in Z-Richtung versetzt sind. Folglich kann hier analog zum PET-CT-System
keine gleichzeitige Messung von PET- und MR-Daten erfolgen.
-
Dabei
ist es besonders zu bevorzugen, wenn das PET-Gerät innerhalb
des MR-Geräts angeordnet ist und sich die beiden Untersuchungsvolumina überlagern.
In diesem Fall lassen sich sowohl morphologische MR-Daten, als auch
PET-Daten innerhalb eines Messdurchgangs ermitteln. Neben dem Effekt der
Zeitersparnis lassen sich beide Bilddatensätze auf einfache
Weise überlagert darstellen, sodass eine Befundung für
den Arzt erleichtert wird.
-
Zur
Integration des PET- und des MR-Geräts ist es erforderlich,
die PET-Detektoren innerhalb des MR-Geräts anzuordnen,
so dass die Abbildungsvolumina isozentrisch liegen. Beispielsweise
können die PET-Detektoren auf einer innerhalb des MR-Gerätes befindlichen
Tragstruktur (Tragrohr, Gantry) angeordnet sein. Dies können
beispielsweise 60 Detektoren in ringförmiger Anordnung
auf dem Tragrohr sein. Für jeden der Detektoren, die auch
zu Detektorblöcken zusammengefasst sein können,
sind ein Kühlungsanschluss und elektrische Zuleitungen
erforderlich. Diese sind ebenfalls im MR-Gerät anzuordnen.
Zusätzlich ist eine Anzahl von Signalverarbeitungseinheiten
erforderlich, die ebenfalls im MR-Gerät angeordnet werden.
Diese sind über die elektrischen Zuleitungen mit den Detektoren
verbunden und dienen zur Signalverarbeitung.
-
Im
Fall einer Kombination von MR und PET in einem kombinierten System
tritt jedoch eine Schwächung der Gamma-Quanten durch alles
auf, was zwischen dem Entstehungsort der jeweiligen Gamma-Quanten
und dem PET-Detektor liegt. Bei der Rekonstruktion von PET-Bildern
muss diese Schwächung zur Verhinderung von Bildartefakten berücksichtigt
werden. Zwischen dem Ort der Entstehung des Gamma-Quants im Körper
des Patienten und dem nachweisenden PET-Detektor liegt zum einen
Patientengewebe, im Allgemeinen Luft und ein Teil des MR-PET-Systems
selbst, beispielsweise eine Verkleidung der Patientenöffnung
oder eine Patientenliege. Die Schwächungswerte der zu berücksichtigenden
Komponenten oder Zubehörteile werden in Schwächungskarten
(μ-Map) zusammengefasst. So kann beispielsweise eine Schwächungskarte
für den Patiententisch erzeugt werden. Gleiches gilt beispielsweise
für Lokalspulen, die für MR-Untersuchungen am
Patienten angebracht werden. Zur Erzeugung der Schwächungskarte
ist es notwendig, die Schwächungswerte zu ermitteln und
zusammenzufassen. Die Ermittlung kann beispielsweise durch eine
CT-Aufnahme oder eine PET-Transmissionsmessung der jeweiligen Komponente
erfolgen. Der artige Schwächungskarte können einmalig
vermessen werden, da sich die Schwächungswerte über
die Lebensdauer der jeweiligen Komponente nicht ändern.
-
Bei
PET-CT-Systemen ist es bekannt, aus CT-Aufnahmen eine Schwächungskarte
unter Verwendung der Röntgenabsorptionskoeffizienten zu berechnen
und für die Schwächungskorrektur von PET-Daten
zu verwenden. Dies kann auch bei der Messung von Schwächungswerten
der Komponenten genutzt werden. Bei PET-Systemen ist eine direkte
Ermittlung der Schwächungskarte aus den eigentlichen Messdaten
nicht möglich. Es muss mit homogenen PET-Phantomen gemessen
werden, damit die Intensität der entstehenden Gamma-Quanten
bekannt ist.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erstellen
einer Schwächungskarte für eine Komponente eines
MR-PET-Systems anzugeben.
-
Diese
Aufgabe wird durch einen Magnetresonanzgerät gemäß Anspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
-
Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Erstellung
einer Schwächungskarte für eine Komponente eines MR-PET-Systems
angegeben, umfassend folgende Verfahrensschritte:
- – Ermitteln
von Schwächungswerten der Komponente,
- – Erstellen einer Basiskarte aus den Schwächungswerten,
- – Ermitteln einer Position der Komponente relativ zu
einem Untersuchungsvolumen des MR-PET-Systems,
- – Erstellen der Schwächungskarte durch Korrektur
der Basiskarte anhand der ermittelten Position.
-
Die
Position der jeweiligen Komponente hat einen Einfluss auf die Schwächung
der Gamma-Quanten. So ist beispielsweise die Patientenliege über
ihre Fläche im Allgemeinen nicht homogen aufgebaut. Sie
wird z. B. der Stabilisierung dienende Verstrebungen aufweisen.
Dieser Aufbau spiegelt sich auch in der entsprechenden Schwächungskarte wieder,
in der die Schwächungswerte jedes Punkts der Patientenliege
entsprechend des dort vorhandenen Materials und der Materialstärke
hinterlegt sind. Es ist daher erforderlich, die tatsächliche
Position der jeweiligen Komponente im Untersuchungsvolumen während
der Untersuchungen bei der Anwendung der Schwächungskarte
in der Rekonstruktion des jeweiligen PET-Bildes zu berücksichtigen.
So ist im Beispiel der Patientenliege relevant, welcher Teil gerade
zwischen dem Entstehungsort der Gamma-Quanten und dem entsprechenden
PET-Detektor liegt, da dies die Schwächung erheblich beeinflusst. Hier
ist ein Bezug zum Ursprung des Koordinatensystems des MR-PET-Geräts
herstellbar, der beispielsweise im Zentrum des Untersuchungsvolumens
liegt. Bei nicht zusammenfallenden Untersuchungsvolumina des MR-
und des PET-Teils wäre hier auf das Untersuchungsvolumen
des PET-Teils aufzustellen.
-
Grundsätzlich
lässt sich für eine Bauserie eines MR-PET-Systems
mit nahezu identischen Komponenten von Exemplar zu Exemplar einmalig
eine Schwächungskarte für die relevanten Komponenten messen
und bei der Rekonstruktion von PET-Bildern verwenden. Allerdings
sind beim Aufbau der einzelnen Exemplare der MR-PET-Systeme auftretende Fertigungstoleranzen
zu berücksichtigen. So kann beispielsweise die Patientenliege
in Querrichtung unterschiedliche Positionen aufweisen. Hier ist
es erforderlich, bei der Kalibrierung jedes einzelnen MR-PET-Systems
die Position der Patientenliege zu bestimmen und die Schwächungskarte
entsprechend an die tatsächliche Position anzupassen. Es
ist nicht zu erwarten, dass sich die Position von Messung zu Messung ändert,
so dass eine einmalige Kalibrierung ausreichend ist. Es ist jedoch
möglich hier nach bestimmten Zeitspannen nachzukalibrieren.
Gleiches gilt für andere fest installierte Komponenten
wie beispielsweise Kopf- und Nackenspule, die mit der Patientenliege
verbunden sind. Die Position in z-Richtung der Patientenliege und
der damit verbundenen Komponenten ist sehr exakt bekannt, da hierüber auch
die Positionierung des Patienten im Untersuchungsvolumen erfolgt.
Diese Position kann daher bei jeder Messung und Re konstruktion der
PET Bilder entsprechend zur Verfügung gestellt werden.
-
Prinzipiell
sind für Lokalspulen ebenfalls Schwächungskarte
zu ermitteln und zu berücksichtigen. Die Position der Lokalspulen
ist allerdings bei jeder Messung unterschiedlich, so dass hier an
die Ermittlung der Position andere Anforderungen gestellt werden
müssen, als für ortsfeste Komponenten. Einmalige
Messungen bei der Kalibrierung des MR-PET-Systems kommen nicht in
Betracht.
-
Die
Position der abschwächenden Komponenten muss etwa mit einer
Toleranz der Größe eines halben PET-Pixels bekannt
sein, die in etwa 2 mm beträgt. Zur Erfassung der Position
der Patientenliege mit dieser Genauigkeit wäre eine aufwändige Messemechanik
erforderlich.
-
Das
Ermitteln der Schwächungswerte der zu betrachtenden Komponente
kann nach bekannten Methoden mittels PET- oder CT-Messungen erfolgen.
Das Erstellen der Basiskarte stellt eine Zusammenstellung der Schwächungswerte
der Komponente dar. Wird nun die Position der Komponente relativ zu
einem Untersuchungsvolumen des MR-PET-Systems ermittelt, ist die
Erstellung der Schwächungskarte durch Korrektur der Basiskarte
anhand der ermittelten Position möglich. Dadurch lassen
sich beispielsweise Einbautoleranzen bei der Rekonstruktion von
PET-Bildern berücksichtigen.
-
Vorteilhaft
ist eine Ausführung der Erfindung derart, dass die Komponente
Markierungselemente aufweist, die derart ausgebildet sind, dass
sie nach Anregung ein Magnetresonanzsignal aussenden können
und das Ermitteln der Position der Komponente durch Aufnahme eines
MR-Bildes und Auswertung von enthaltenen Bilddaten der Markierungen
erfolgt. Bei den Markierungselementen kann es sich beispielsweise
um mit Wasser oder einem sonstigen MR-aktivem Material gefüllte,
kreuzförmige Behälter handeln, die an der Komponente
angebracht sind. Aus der Position des Kreuzes lässt sich
im MR-Bild die Posi tion der Komponen relativ zum Untersuchungsvolumen
ermitteln und die Schwächungskarte erzeugen. Diese Ausführung
der Erfindung eignet sich sowohl für fest installierte
Komponenten (Patientenliege, Kopfspule, etc.) und variabel positionierbare Komponenten
(Lokalspulen, Lagerungshilfen, etc.) In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung umfasst das Ermitteln der Position der Komponente
folgende Verfahrensschritte:
- – Kombinieren
der Komponente mit einem homogenen MR-Phantom,
- – Aufnahme eines MR-Datensatzes des MR-Phantoms,
- – Auswertung des MR-Datensatzes in Bezug auf die Position
der Komponente im Vergleich zum Untersuchungsvolumen.
-
Hier
lassen sich durch Einsetzen des MR-Phantoms fest installierte Komponenten
einmalig kalibrieren. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, dass
die Position der Komponente auf einfache Weise außerhalb
des eigentlichen Messbetriebs des MR-PET-Systems bestimmbar ist
und somit wenig Messzeit zur Verfügung gestellt werden
muss.
-
Es
ist ebenfalls möglich die beiden Ausführungsbeispiele
zu kombinieren, so dass fest installierte Komponenten einmalig bei
der Kalibrierung des MR-PET-Systems berücksichtigt werden,
während variabel positionierbare Komponenten mit den MR-aktiven
Markierungselementen versehen sind, und so während der
jeweiligen MR-Messung Berücksichtigung finden.
-
Vorteilhaft
ist eine Ausgestaltung der Erfindung derart, dass das MR-PET-System
ein optisches Erfassungssystem umfasst und das Ermitteln der Position
der Komponente durch Erfassung der Position der Komponente mit dem
Erfassungssystem erfolgt. Geeignet für diese Art der Erfassung
in der Position der Komponente sind beispielsweise bereits bekannte
3D-Scanner. Vorteilhaft ist hierbei die vom MR-PET-System unabhängige
Erfassung der Position der Komponenten in Echtzeit. Dadurch ist
es beispielsweise möglich, dass sich während der
Messung in Be wegung befindliche Komponnten berücksichtigt
werden können. Dies ist beispielsweise bei auf dem Brustkorb
befindlichen Lokalspulen wichtig, die während der Messung
durch die Atmung des Patienten bewegt werden.
-
Vorteilhaft
ist eine Ausgestaltung der Erfindung derart, dass das Ermitteln
der Position der Komponente folgende Verfahrensschritte umfasst:
- – Kombinieren der Komponente mit einem
homogenen PET-Phantom,
- – Messen eines PET-Datensatzes des PET-Phantoms,
- – Rekonstruktion eines PET-Bildes aus dem PET-Datensatz,
- – Auswertung des PET-Bildes in Bezug auf die Position
der Komponente im Vergleich zum Untersuchungsvolumen.
-
Hier
ist mit geringem Zusatzaufwand eine Kalibrierung für fest
verbundene Komponenten, wie Patientenliege oder Kopfspule möglich.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn die Rekonstruktion des PET-Bildes ohne Berücksichtigung
von Schwächungswerten erfolgt und die Auswertung des PET-Bildes
folgende Verfahrensschritte umfasst:
- – Ermitteln
von ortsabhängigen Intensitätsmodulationen im
PET-Bild,
- – Auswertung der Lage der Intensitätsmodulationen
in Bezug auf die Lage des Untersuchungsvolumens und
- – Festlegen der Position der Komponente anhand der
Lage der Intensitätsmodulationen.
-
Hierbei
wird ausgenutzt, dass sich bei Rekonstruktion des PET Bildes ohne
Berücksichtigung von Schwächungswerten die Struktur
der Komponente im PET-Bild widerspiegelt. Insofern ist hier ein Anhaltspunkt
für die Position der Komponente im Untersuchungsvolumen
gegeben, durch den sich die Schwächungskarte korrigieren
lässt.
-
Insbesondere
bei regelmäßig aufgebauten Komponenten, wie z.
B. der Patientenliege treten im PET-Bild Intensitätsmodulationen auf,
aus deren Lage sich die Position in der Komponente ermitteln lässt.
Die Intensitätsmodulationen müssen hierbei nicht
unbedingt regelmäßig sein.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Rekonstruktion
des PET-Bildes unter Verwendung der Basiskarte und einer vorgegebenen
Position der Komponente und die Auswertung des PET-Bildes umfasst
folgende Verfahrensschritte.
- – Untersuchung
des PET-Bildes auf Positionsartefakte,
- – Korrektur der Position der Komponente unter Berücksichtigung
von gefundenen Positionsartefakten,
- – Rekonstruktion eines weiteren PET-Bildes unter Verwendung
der Basiskarte an der korrigierten Position der Komponente und
- – Iterative Wiederholung der letzten drei Verfahrensschritte
bis keine Positionsartefakte mehr auffindbar sind.
-
Bei
dieser Ausführungsform der Erfindung wird das PET-Bild
des PET-Phantoms unter Verwendung der Basiskarte und einer vorgegebenen
Position der Komponente rekonstruiert. Im Beispiel der Patientenliege
könnte als Ausgangsposition angenommen werden, dass die
Patientenliege mittig im MR-PET-System angeordnet ist. In diesem
Fall würden im PET-Bild Positionsartefakte auftreten, falls
die Patientenliege nicht mittig angeordnet ist. Ist die Patientenliege
in Querrichtung verschoben, so findet bei Änderungen der
Dicke der Patientenliege im Profil eine Über- bzw. Unterkompensationen
der Schwächung statt. Folglich würde ihm Intensitätsprofil
an entsprechenden Stellen Minima oder Maxima als Positionsartefakte
auftreten. Entsprechend ist die Position der Komponente zu korrigieren
und bei einer erneuten Rekonstruktion des PET-Bildes zu berücksichtigen.
Dieses PET-Bild wird erneut auf das Auftreten von Positionsartefakten
untersucht und gegebenenfalls wird die Position der Komponente erneut korrigiert.
Dieser Prozess wird so lange wiederholt, bis keine Positionsartefakte
mehr auftreten. In diesem Fall ist die Position der Komponente bestimmt, womit
die endgültige Schwächungskarte erstellt werden
kann.
-
Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in den nachfolgend
beschriebenen Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den
Figuren. Es zeigen:
-
1 eine
bekannte Ausführung eines MR-PET-Geräts,
-
2 eine
Ausführung eines MR-PET-Geräts mit einem PET-Phantom,
-
3 ein
schematisches PET-Bild,
-
4 eine
schematische Gegenüberstellung zweier Ausführungsformen
der Erfindung.
-
Die
Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen sich bevorzugt
auf einem kombinierten MR-PET-Gerät verwenden. Ein kombiniertes
Gerät hat den Vorteil, dass sowohl MR- als auch PET-Daten isozentrisch
gewonnen werden können. Dies ermöglicht, das Untersuchungsvolumen
innerhalb der interessierenden Region mit den Daten der ersten Modalität
(PET) genau zu definieren und diese Informationen in der weiteren
Modalität (z. B. Magnetresonanz) zu nutzen. Eine Übertragung
der Volumeninformation der interessierenden Region von einem externen PET-
auf ein MR-Gerät ist zwar möglich, jedoch ist ein
erhöhter Aufwand für die Registrierung der Daten gegeben.
Im Allgemeinen lassen sich an der auf dem PET-Datensatz ausgewählten
interessierenden Region sämtliche mit Magnetresonanz oder
sonstigen bildgebenden Verfahren bestimmbaren Daten ermitteln. Beispielsweise
können statt der Spektroskopiedaten auch fMR-Daten, Diffusions-Karten,
T1 oder T2 gewichtete Bilder oder quantitative Parameter-Karten
mittels Magnetresonanzuntersuchungen in der interessierenden Region
gewonnen werden. Ebenfalls können Methoden der Computertomographie
(z. B. Perfusionsmessung, Mehrfachenergiebildgebung) oder Röntgen
eingesetzt werden. Vorteilhaft an dem beschriebenen Verfahren ist jeweils,
dass sich die interessierende Region mittels des PET-Datensatzes
sehr gezielt auf eine spezifisch vorliegende Pathologie des Patienten
einengen lässt.
-
Ergänzend
ist jedoch auch möglich, durch Verwendung mehrerer so genannter
Tracer verschiedene biologische Eigenschaften im PET-Datensatz darzustellen
und so die interessierende Region und das dadurch festgelegte Volumen
noch weiter zu optimieren oder mehrere verschiedene Untersuchungsvolumina
auf einmal auszuwählen, die dann in nachfolgenden Untersuchungen
analysiert werden.
-
Die 1 zeigt
eine bekannte Vorrichtung 1 zur überlagerten MR-
und PET-Bilddarstellung. Die Vorrichtung 1 besteht aus
einer bekannten MR-Röhre 2. Die MR-Röhre 2 definiert
eine Längsrichtung z, die sich orthogonal zur Zeichnungsebene
der 1 erstreckt.
-
Wie
dies in der 1 gezeigt ist, sind koaxial innerhalb
der MR-Röhre 2 mehrere, um die Längsrichtung
z paarweise gegenüberliegend angeordnete PET-Detektionseinheiten 3 angeordnet.
Die PET-Detektionseinheiten 3 bestehen vorzugsweise aus
einem APD-Fotodiodenarray 5 mit einem vorgeschalteten Array
aus LSO-Kristallen 4 und einer elektrischen Verstärkerschaltung
(AMP) 6. Die Erfindung ist aber nicht auf die PET-Detektionseinheiten 3 mit
dem APD-Fotodiodenarray 5 und dem vorgeschalteten Array
aus LSO-Kristallen 4 beschränkt, sondern zur Detektion
können gleichsam auch anders geartete Fotodioden, Kristalle
und Vorrichtungen verwendet werden.
-
Die
Bildverarbeitung zur überlagerten MR- und PET-Bilddarstellung
erfolgt durch einen Rechner 7.
-
Entlang
ihrer Längsrichtung z definiert die MR-Röhre 2 ein
zylindrisches, erstes Gesichtsfeld. Die Vielzahl der PET-Detektionseinheiten 3 definiert entlang
der Längsrichtung z ein zylindrisches, zweites Gesichtsfeld.
Erfindungsgemäß stimmt das zweite Gesichtsfeld
der PET-Detektionseinheiten 3 im we sentlichem mit dem ersten
Gesichtsfeld der MR-Röhre 2 überein.
Realisiert wird dies durch eine entsprechende Anpassung der Anordnungsdichte der
PET-Detektionseinheiten 3 entlang der Längsrichtung
z.
-
In
der 2 ist schematisch ein MR-PET-System 101 dargestellt,
dass ähnlich dem in 1 dargestellten
MR-PET-System aufgebaut ist. Innerhalb einer Patientenöffnung 103 befinden sich
zwei Laufschienen 105, auf denen eine Patientenliege 107 beweglich
gelagert ist. Die Bewegungsrichtung liegt in diesem Fall senkrecht
zur Zeichnungsebene. In der Patientenöffnung 103 ist
außerdem eine Antriebseinheit 109 angeordnet, über
die die Patientenliege 107 bewegbar ist. Die Antriebseinheit 109 greift
in einen Aufnehmer 111, der unterhalb der Patientenliege 107 angeordnet
ist. Über den Aufnehmer 111 findet die Kraftübertragung
auf die Patientenliege 107 statt, so dass diese bewegbar
ist. Auf der Patientenliege 107 ist ein homogenes PET-Phantom 113 angeordnet.
Die darin entstehenden Gamma-Quanten treffen auf die umliegenden
PET-Detektionseinheiten 115 und werden dort detektiert.
Auf dem Weg zum oberen Bereich des MR-PET-Systems 101 werden
die Gamma-Quanten kaum geschwächt, da sie auf ihrem Weg
vom PET-Phantom 113 zu den PET-Detektionseinheiten 115 lediglich
Luft passieren müssen. Im unteren Bereich des MR-PET-Systems 101 werden
die Gamma-Quanten auf ihrem Weg vom PET-Phantom 113 zu
den PET-Detektionseinheiten 115 jedoch durch die Patientenliege 107,
die Laufschienen 105 und die Antriebseinheit 109 geschwächt.
-
Mithilfe
der in der 2 dargestellten Anordnung ist
es möglich, einen PET-Datensatz aufzunehmen und diesen
zur Kalibrierung der Position der Patientenliege 107 zu
verwenden. Eine entsprechend angepasste Schwächungskarte
ist ermittelbar.
-
In
der 3 ist schematisch ein PET-Bild 201 des
Aufbaus aus 2 dargestellt. Bei der Rekonstruktion
des PET-Bildes 201 wurde keine Schwächungskorrektur
vorgenommen, so dass Bereiche 203 mit verminderter Intensität
auftreten. Zur besseren Verdeutlichung der Ursachen für
das Auftreten der bereiche 203 verminderter Intensität
ist eine Patientenliege 205 dargestellt, die Tragstrukturen 207 aufweist.
Die Bereiche 203 entstehen durch die zur Patientenliege 205 gehörenden
Tragstrukturen 207 und der resultierenden Schwächung
der Gamma-Quanten. Durch die Lage der Bereiche 203 im Untersuchungsvolumen
lässt sich die Position der Patientenliege 205 ermitteln.
-
In
der 4 sind schematisch zwei Ausführungsformen
der Erfindung gegenübergestellt. Im unteren Teil der 4 ist
schematisch eine Patientenliege 301 dargestellt, die zwei
Ausformungen 303 aufweist. Die Ausformungen 303 dienen
beispielsweise zur beweglichen Lagerung der Patientenliege 301 auf
entsprechenden Laufschienen. Auch oberhalb der Patientenliege ist
ein, in diesem Fall rechteckiges PET-Phantom 305 angeordnet.
-
Im
oberen Teil der 4 sind zwei Diagramme 307 und 309 dargestellt,
in denen jeweils auf der horizontalen Achse 311 bzw. 313 der
Ort und auf der vertikalen Achse 315 bzw. 317 die
Intensität aufgetragen ist. Im Diagramm 307 ist
ein Intensitätsverlauf 319 einer PET-Messung des
PET-Phantoms 305 dargestellt, der ohne Schwächungskorrektur
rekonstruiert wurde. Die Intensität ist weitestgehend konstant. Lediglich
an den Positionen der Ausformungen 303 der Patientenliege 301 treten
Minima 321 im Intensitätsverlauf 319 auf,
die die Struktur der Patientenliege 301 widerspiegeln.
Durch eine vorherige PET-Transmissionsmessung oder eine CT-Messung ist
bereits eine Basiskarte 323 mit Schwächungswerten
der Patientenliege 301 erstellt worden. Die Basiskarte 323 stellt
Schwächungskoeffizienten dar und ist der besseren Übersicht
halber im Diagramm 307 dargestellt. In der Basiskarte 323 treten
Minima 325 auf, deren Lage jedoch nicht mit der tatsächlichen
Position der Minima 321 des Intensitätsverlaufs 319 übereinstimmt.
Dies resultiert aus einer nicht übereinstimmenden Positionierung
der Patientenliege 301 im Vergleich zur Bestimmungsmessung
der Schwächungswerte der Basiskarte 323. Aus der
Lage der Minima 321 im Vergleich zu einem Untersuchungsvolumen
des verwendeten MR-PET-Systems und der Basiskarte 323 lässt
sich die absolute Position der Patientenliege 301 ermitteln,
und so die vorher ermittelte Basiskarte 323 bezüglich
ihrer Positionen korrigieren und so eine endgültige Schwächungskarte
für das vorliegende MR-PET-System erstellen.
-
Im
Diagramm 309 ist eine alternative Ausführung der
Erfindung dargestellt. Ein Intensitätsverlauf 331 ist
in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung der Basiskarte 323 erstellt
worden, deren Verlauf auch im Diagramm 309 wiedergegeben
ist. Da die Positionen der auftretenden Minima 325 in der Basiskarte 323 nicht
mit den Positionen der Ausformungen 303 der Patientenliege 301 übereinstimmen werden
die Schwächungswerte teilweise nicht korrekt berücksichtigt.
Dadurch treten im Intensitätsverlauf 331 Positionsartefakte 333' und 333'' auf.
Die Positionsartefakte 333' resultieren aus einer übermäßigen
Intensitätsabschwächung durch die Ausformungen 303,
die aufgrund der Verschiebung der Basiskarte 323 nicht
kompensiert wurde. Dies ist vergleichbar zur Situation im Diagramm 307 wo
die Schwächung der Ausformungen 303 zu den Minima 321 führte.
-
Die
Positionsartefakte 333'' entstehen aufgrund einer Überkompensation
geringerer Schwächung durch die Patientenliege 301.
An den entsprechenden Positionen weist die Patientenliege 301 keine
Ausformungen auf. Durch die fehlerhafte Position der Basiskarte 323 überlappen
sich diese Bereiche jedoch mit den Minima 325 der Basiskarte 323.
Dadurch wird im Intensitätsverlauf 321 jeweils
ein Maximum als Positionsartefakt 333'' erzeugt. Wird der Identitätsverlauf 331 auf
das Auftreten derartiger Positionsartefakte 333' und 333'' untersucht,
so lassen sich unter Betrachtung der Basiskarte 323 Rückschlüsse
auf die fehlerhafte Positionierung der Basiskarte 323 im
Vergleich zur Patientenliege 301 ziehen. Im vorliegenden
Beispiel müsste die Basiskarte nach links verschoben werden,
um die tatsächliche Position der Patientenliege 301 berücksichtigen
zu können. In einem iterativen Prozess lässt sich
die Basiskarte 323 verschieben und erneut ein Intensitätsverlauf
der Patientenliege 301 rekonstruieren. Dieser neue Intensitätsverlauf
wird dann erneut auf Positionsartefakte 333' und 333'' untersucht.
Die korrekte Position der Patientenliege 301 und damit
der Basiskarte 323 ist gefunden, wenn nach der Rekonstruktion
eines Intensitätsverlauf keine Positionsartefakte 333' und 333'' mehr
auftreten und der Intensitätsverlauf homogen ist. Analog
zum vorherigen Ausführungsbeispiel kann dann eine endgültige
Schwächungskarte für die Patientenliege 301 erstellt
werden.
-
Die
am Beispiel der Patientenliege erläuterten Ausführungen
der Erfindung lassen sich auch auf andere mit dem MR-PET-System
fest verbundenen Komponenten wie Kopfspule oder Nackenspule anwenden.
-
In
einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist innerhalb
oder außerhalb der Patientenöffnung ein 3D-Scanner
angeordnet. Mittels dieses 3D-Scanners lassen sich die Positionen
der Patientenliege und anderer Zubehörteile, wie z. B.
Kopfspule oder Lokalspulen erfassen und entsprechende Schwächungskarten
in Echtzeit anpassen. Zur Erfassung der Positionen lassen sich spezifische
Markierungselemente verwenden, die eine Feststellung der jeweiligen
Position durch den 3D-Scanner ermöglichen, in MR- und PET-Bilder
jedoch nicht sichtbar sind.
-
Alternativ
ist es möglich, analog zu bekannten Verfahren (vgl.
DE 10 2005 013 851
A1 ), Markierungselemente an den Komponenten zu platzieren, die
auf MR-Bildern sichtbar sind. Dies können Markierungselemente
mit eindeutiger Form, beispielsweise Kreuze, Dreiecke oder Rechtecke
sein, die beispielsweise mit Wasser gefüllt sind. Ebenfalls
sind kugelförmige Markierungselemente möglich.
Auch hier lässt sich durch die Positionsbestimmung auf den
MR-Bildern die Schwächungskarte der jeweiligen Komponente
an die tatsächliche Position der Komponente anpassen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005013851
A1 [0050]