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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung einer Schwächungskarte für eine Komponente eines MR-PET-Systems.
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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.
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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.
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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 angibt. 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.
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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.
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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 PE- und MR-Daten erfolgen.
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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, so dass eine Befundung für den Arzt erleichtert wird.
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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.
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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. Derartige Schwächungskarten können einmalig vermessen werden, da sich die Schwächungswerte über die Lebensdauer der jeweiligen Komponente nicht ändern.
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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.
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Aus der
DE 10 2006 033 383 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Eigenschaftskarte für einen Gegenstand mittels zumindest zwei in Referenzpaaren hinterlegten Einträgen bekannt, wobei der erste Eintrag als Eigenschaftswerte Schwächungswerte umfasst und der zweite Eintrag aus MR-Bildern extrahierte Bildpunkte umfasst.
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Aus der
WO 9736189 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Transmissionsmessungen durchgeführt werden, um eine Objektbegrenzung zu ermitteln. Anschließend – bei der Rekonstruktion einer Emissionstomographie des Objekts – werden die ermittelten Objektbegrenzungen dazu verwendet, die Rekonstruktion der Emissionstomographie auf Bereiche innerhalb der Begrenzung zu beschränken
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erstellen einer Schwächungskarte für eine Komponente eines MR-PET-Systems anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch einen Magnetresonanzgerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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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 (323) aus den Schwächungswerten,
- – Ermitteln einer Position der Komponente relativ zu einem Untersuchungsvolumen des MR-PET-Systems, durch Kombinieren der Komponente mit einem homogenen PET-Phantom (113, 305),
Messen eines PET-Datensatzes des PET-Phantoms (113, 305),
Rekonstruktion eines PET-Bildes (201) aus dem PET-Datensatz,
Auswertung des PET-Bildes (201) in Bezug auf die Position der Komponente im Vergleich zum Untersuchungsvolumen,
- – Erstellen der Schwächungskarte durch Korrektur der Basiskarte (323) anhand der ermittelten Position.
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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.
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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 Rekonstruktion der PET-Bilder entsprechend zur Verfügung gestellt werden.
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Prinzipiell sind für Lokalspulen ebenfalls Schwächungskarten 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.
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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.
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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.
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Alternativ wäre eine Ausgestaltung denkbar, 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-aktiven Material gefüllte, kreuzförmige Behälter handeln, die an der Komponente angebracht sind. Aus der Position des Kreuzes lässt sich im MR-Bild die Position der Komponente 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.)
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Alternativ wäre eine Ausgestaltung denkbar, dass das Ermitteln der Position der Komponente folgende Verfahrensschritte umfasst:
- – 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.
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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.
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Alternativ ist es ebenfalls denkbar, die beiden zuvor genannten alternativen Möglichkeiten 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.
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Alternativ wäre eine Ausgestaltung denkbar, 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 Bewegung befindliche Komponenten berücksichtigt werden können. Dies ist beispielsweise bei auf dem Brustkorb befindlichen Lokalspulen wichtig, die während der Messung durch die Atmung des Patienten bewegt werden.
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Erfindungsgemäß umfasst das Ermitteln der Position der Komponente folgende Verfahrensschritte:
- – 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.
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Hier ist mit geringem Zusatzaufwand eine Kalibrierung für fest verbundene Komponenten, wie Patientenliege oder Kopfspule möglich.
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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.
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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.
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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.
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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. Unterkompensation der Schwächung statt. Folglich würden im 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.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:
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1 eine bekannte Ausführung eines MR-PET-Geräts,
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2 eine Ausführung eines MR-PET-Geräts mit einem PET-Phantom,
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3 ein schematisches PET-Bild,
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4 eine schematische Gegenüberstellung zweier Ausführungsformen der Erfindung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Bildverarbeitung zur überlagerten MR- und PET-Bilddarstellung erfolgt durch einen Rechner 7.
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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 wesentlichem 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.