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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines
Magnetresonanzgeräts, bei dem sequenziell Messsignale eines
Untersuchungsobjekts aufgenommen und mittels eines Bildrechners
in ausgebbare Bilddatensignale eines Einzelbilds und einer
Bildserie verarbeitet werden.
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Magnetresonanzgeräte kommen zur radiologischen Untersuchung
von Patienten verstärkt zum Einsatz, da sie eine relativ
belastungsfreie Untersuchung des Patienten sowie die
Begutachtung unterschiedlichster Körperbereiche ermöglichen. Die
Funktionsweise solcher Magnetresonanzgeräte ist hinreichend
bekannt. In zunehmendem Maß jedoch stellt sich der Anspruch
der Reproduzierbarkeit der aufgenommenen
Untersuchungsergebnisse bzw. der aufgenommenen Bilder. Dies ist erforderlich,
um beispielsweise zeitlich versetzt aufgenommene Bilder oder
mittels verschiedener Magnetresonanzgeräte aufgenommene
Bilder etc. vergleichen zu können. D. h., unabhängig von Ort und
Zeit der Untersuchung sollte das Ergebnis im Wesentlichen
immer das Gleiche oder zumindest vergleichbar sein.
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Dies ist jedoch aufgrund der üblichen Betriebsverfahren
bekannter Magnetresonanzgeräte nicht möglich. Die Qualität der
aufgenommenen Bilder ist in hohem Maß abhängig vom Können,
der Motivation und der Erfahrung der Bedienungsperson, vom
standard des Magnetresonanzgeräts, der vorausgehenden
Anamnese, der Perzeption des Patienten und anderer Faktoren. Es
liegt auf der Hand, dass aufgrund dieser vielen die
Bildqualität tangierenden Faktoren, die zumeist subjektive Natur
sind und von den beteiligten Personen abhängen, eine
Reproduzierbarkeit in der Regel kaum möglich ist. Erschwerend kommt
hinzu, dass stets versucht wird, die Untersuchungsdauer
möglichst kurz zu halten, um die Betriebszeit des Geräts pro
Untersuchungspatient möglichst kurz und damit, die
Anlagenauslastung möglichst hoch zu gestalten. Letztlich führt die
bisherige Betriebsweise zu stark schwankenden Qualitätsstandards
und zu einem häufigen Ärztewechsel, da sich Patienten nach
einer unbefriedigend erscheinenden Untersuchung ein weiteres
Mal von einem anderen Arzt untersuchen lassen.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein
Betriebsverfahren für ein Magnetresonanzgerät sowie ein
entsprechendes Magnetresonanzgerät selbst anzugeben, das eine
reproduzierbare Bildaufnahme ermöglicht.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die
Bilddaten eines Einzelbilds oder einer Bildserie in Bezug auf
wenigstens einen diagnosespezifischen, ein Maß für die zu
erzielende Bildqualität darstellenden vorbestimmten einzelbild-
oder bildserienbezogenen Parameter ausgewertet werden, wobei
die Messsignalaufnahme in Abhängigkeit des
Auswerteergebnisses bei Erfüllung des vorgegebenen Parameters beendet oder
solange weitergeführt wird, bis eine erneute Auswertung die
Erfüllung des vorgegebenen Parameters anzeigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt vorteilhaft vor, dass
für jede Untersuchung eine bildqualitative Vorgabe in Form
des einzelbild- oder bildserienbezogenen Parameters angegeben
wird, die ein an das Einzelbild oder die Bildserie zu
setzendes Qualitätsmaß darstellt, welches vom Einzelbild oder der
Bildserie zu erfüllen ist. Der Parameter ist
diagnosespezifisch, d. h., er ist speziell auf die der Untersuchung
zugrunde liegende diagnostische Fragestellung abgestimmt. Dies
ermöglicht es, je nach Untersuchungszweck eine entsprechende
Qualitätsvorgabe an das Bild oder die Bildserie zu stellen,
da je nach diagnostischer Fragestellung unterschiedliche
Patientenbereiche zu untersuchen sind bzw. die Bilddarstellung
unterschiedliche, diagnosespezifische Bildinformationen
beinhalten muss. Der jeweils zugrunde zu legende Parameter wird
von dem Magnetresonanzgerät bei Eingabe der entsprechenden
Patienten- und Untersuchungsinformationen (z. B. Informationen
zur Person des Patienten wie Alter, Gewicht etc. sowie
Informationen zum Untersuchungsgebiet, zur diagnostischen
Fragestellung etc.) geräteseitig selbst aus einer hinterlegten
Parameterschar ausgewählt, alternativ besteht natürlich auch
die Möglichkeit, dass die Bedienperson den oder die
qualitätsbestimmenden Parameter selbst auswählt oder den einen
Parameter den geräteseitig ausgewählten Parameter noch
hinzufügt.
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Während des Gerätebetriebs, also während der
Messsignalaufnahme wird zunächst eine Schicht des Patienten vermessen und
anschließend die Bilddatensignale durch
Fourier-Transformation rekonstruiert. Anschließend werden die hierdurch
erhaltenen Bilddatensignale in Bezug auf den oder die vorgegebenen
Parameter ausgewertet, es wird also überprüft, ob die bereits
aufgenommenen Bilddatensignale ausreichend sind und die
Parametervorgabe erfüllt ist oder nicht. Ist die Parametervorgabe
erfüllt so bedeutet dies, dass die an das jeweilige
Einzelbild oder die Bildserie durch den vorbestimmten Parameter
gesetzten Qualitätsvorgaben erfüllt sind, d. h., das jeweilige
Bild oder die Bildserie erfüllt eine Mindestqualität. Die
Aufnahme kann dann beendet werden. Ergibt die Auswertung,
dass der oder die vorgegebenen Parameter noch nicht erfüllt
sind, so wird die Messsignalaufnahme weitergeführt, d. h., die
vermessene Schicht wird noch weiter untersucht, wobei nach
einer weiteren Messung der Schicht eine erneute Auswertung
vorgenommen wird. Diese kann nun ergeben, dass die
Qualitätsanforderungen erfüllt sind, wonach die Signalaufnahme und
damit die Bildaufnahme beendet wird. Zeigt auch die erneute
Auswertung, dass die Qualitätsvorgaben immer noch nicht
erfüllt sind, so wird die Untersuchung fortgesetzt.
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Da es sich bei den Parametern um vorbestimmte
Mindestqualitätsmaße handelt, die ein Bild oder eine Bildserie mindestens
aufweisen muss, lässt das erfindungsgemäße Verfahren
vorteilhaft eine hinreichende reproduzierbare Bildaufnahme zu. Denn
zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder mit unterschiedlichen
Magnetresonanzgeräten aufgenommenen Bildern liegt jeweils der
oder die gleichen qualitätsdefinierenden Parameter zugrunde,
so dass die Bilder letztlich die gleiche bzw. eine sehr
ähnliche Mindestqualität aufweisen. Für den behandelnden Arzt
sind damit zeitversetzte Diagnosen anhand unterschiedlicher
Bilder problemlos möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren
bietet also die Möglichkeit, eine Zielvereinbarung an die
Bildqualität zu setzen, deren Erreichung vom System selbst
während der Untersuchung überwacht wird und erst zu einem
positiven Abschluss der Untersuchung führt, wenn das Ziel
erreicht wird. Letztlich wird also die Untersuchungsdauer nicht
mehr von dem rein subjektiven Können der Bedienungsperson
bestimmt, sondern von dem Magnetresonanzgerät selbst, welches
den Betrieb so lange steuert, bis ein bezogen auf die
diagnostische Fragestellung und damit den diagnosespezifischen
Parameter optimales Bild vorliegt. Das erfindungsgemäße
Magnetresonanzgerät, das zur Durchführung dieses Verfahrens
geeignet ist, kann folglich auch von weniger versierten
Personen bedient werden.
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Die vorbestimmten Parameter können beliebiger Art sein,
solange sie in irgendeiner Weise ein qualitatives Bildmerkmal
beschreiben. Als Parameter kann beispielsweise ein
bildkontrastbezogener Parameter verwendet werden, wobei das
Einzelbild oder die Bildserie bezüglich des Kontrasts eines oder
mehrerer Bildbereiche ausgewertet wird. Soll beispielsweise
das Gehirn eines Patienten untersucht werden, so kann der
bildbezogene Parameter beispielsweise den Kontrast zwischen
weißer und grauer Hirnsubstanz definieren, den das Bild oder
die Bildserie mindestens aufweisen muss. Der Parameter kann
dabei zweckmäßigerweise das Verhältnis der Grauwerte zweier
Bildbereiche definieren.
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Als gegebenenfalls weiterer Parameter kann ein
bilddatensignalbezogener Parameter verwendet werden, der ein Maß für den
Verlauf des Bildsignals ist. Dieser Parameter, der
beispielsweise die Signalamplitudenhöhe und/oder die Steilheit der
Signalflanke(n) und/oder das Verhältnis Amplitudenhöhe :
Amplitudenbreite definieren kann, bestimmt also die Qualität
anhand des den Verlauf des aufgenommenen Bildsignals. Dies ist
beispielsweise im Rahmen von Gefäßuntersuchungen zweckmäßig,
bei denen die Gefäßstruktur zu leicht auswertbaren
Signalverläufen führt.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zur Prüfung der
Stabilität der Bildaufnahme wenigstens zwei, vorzugsweise mehrere
nacheinander aufgenommene Bilder dahingehend ausgewertet
werden, ob sich ein Bildparameter, z. B. der Kontrast oder die
Helligkeit eines Bildbereichs innerhalb einer mittels des
Parameters definierten Grenze ändert, wobei bei einer zu
starken Änderung weitere Messsignale und damit Bilder aufgenommen
werden. Diese Stabilitätsprüfung ist beispielsweise im Rahmen
funktioneller Untersuchungen wie beispielsweise solcher zur
Bestimmung des BOLD-Effekts (BOLD = Blood Oxygen Level
Detection) zweckmäßig, wo Areale mit erhöhtem Sauerstoffbereich,
in denen also definierte Reize verarbeitet werden, mittels
der Magnetresonanzuntersuchung sichtbar gemacht werden.
Hierüber kann ermittelt werden, ob bereits hinreichend viele
Bilder aufgenommen wurden und die Bildaufnahme insoweit stabil
ist, als sich an den zuletzt aufgenommenen Bildern nichts
oder kaum noch etwas ändert, oder ob noch nicht genügend
Bilder aufgenommen wurden und sich noch deutliche Änderungen
ergeben. Weiterhin kann hierdurch auch überprüft werden, ob
sich durch die Bildaufnahme überhaupt noch eine Verbesserung
ergeben kann. Wird beispielsweise ein erster Parameter
bezüglich des Kontrasts zweier Bildbereiche vorgegeben und als
zweiter Parameter eine definierte Grenze angegeben, so kann
eine Untersuchung rechtzeitig abgebrochen werden, die
aufgrund einer fehlerhaften Schichtlage oder dergleichen
zwangsläufig nicht zu Bildern führt, die den ersten
kontrastbezogenen Parameter erfüllen. Denn wenn die Messschicht falsch
gelegt ist, so wird der vorgegebene Kontrast nicht erreicht,
was aber zu einer kontinuierlichen Fortsetzung der
Bildaufnahmen führen würde, da die Auswertung stets ergibt, dass der
Parameter noch nicht erfüllt ist. Über den zweiten, die
Änderungsgrenze definierenden Parameter kann nun erfasst werden,
dass sich trotz wiederholter Bildaufnahme keine Änderungen
und damit Bildverbesserungen ergeben, so dass die Messung
abgebrochen und das de facto unbefriedigende Ergebnis erkannt
werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen
Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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Fig. 1 ein Flussdiagramm einer ersten exemplarischen
Untersuchung, und
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Fig. 2 ein Flussdiagramm einer zweiten exemplarischen
Untersuchung.
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Fig. 1 zeigt in Form eines Flussdiagramms den Ablauf einer
ersten, mit einem erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerät
durchführbaren beispielhaften Untersuchung. Der Untersuchung
liegt das Problem oder die Aufgabe zugrunde, für eine
Gehirnoperation den operativen Zugangsweg zu dem Tumorgebiet zu
planen. Als diagnostische Fragestellung liegt der
Untersuchung die Darstellung des Sehzentrums zugrunde. Hierzu wird
eine funktionelle Untersuchung des Gehirns mit dem
Magnetresonanzgerät vorgenommen. Im Rahmen dieser Untersuchung zur
Darstellung des Sehzentrums wird der BOLD-Effekt (BOLD =
Blood Oxygen Level Detection) untersucht. Hierbei werden
Areale mit erhöhtem Sauerstoffverbrauch mittels der
Magnetresonanz sichtbar gemacht. Dieser erhöhte Sauerstoffverbrauch
tritt infolge einer Reizverarbeitung auf. Im Rahmen der
funktionellen Untersuchung werden nacheinander Messungen mit und
ohne definierter Stimulation des Sehzentrums durchgeführt.
Die Stimulation erfolgt beispielsweise durch einfaches
Leuchten in die Augen des Patienten. Anhand der aufgenommenen
Messungen mit und ohne Stimulation kann dann das Sehzentrum
anhand hellerer Bildbereiche, die die Bereiche erhöhten
Sauerstoffbereichs darstellen, sichtbar gemacht werden.
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Ausgehend von der der Untersuchung zugrunde liegenden Aufgabe
und der diagnostischen Fragestellung werden zunächst die
relevanten Patientendaten erfasst. Diese Patientendaten sind
für den Patienten selbst charakteristisch, z. B. die
Körpermasse, das Alter, etwaige Erkranken und dergleichen. Ferner
sind diese Daten auch für die durchzuführende Messung
relevant, da abhängig davon bestimmte Betriebsparameter
eingestellt werden.
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Anschließend werden beispielsweise geräteseitig automatisch
der oder die relevanten, die erforderliche
Mindestbildqualität definierenden Parameter ausgewählt. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel wird exemplarisch lediglich ein Parameter
ausgewählt, der eine Grenze setzt bezüglich etwaiger Änderungen
von nacheinander aufgenommenen Bildern, um anhand dieser
Änderungen eine Aussage über die Stabilität der Bildaufnahme
treffen zu können. Im Rahmen der funktionellen Untersuchung
verbessert sich die Erkennbarkeit des Sehzentrums mit
zunehmender Messanzahl, wobei sich die Erkennbarkeit des
Sehzentrums mit zunehmender Messanzahl kaum oder nicht mehr ändert.
Der gewählte Parameter definiert nun eine Änderungsgrenze,
die einen Änderungsgrad oder einen Schwellwert definiert,
unterhalb welchem die Änderung innerhalb zweier Bilder liegen
muss, um von einer hinreichenden Bildstabilität ausgehen zu
können.
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Nach Auswahl des Parameters werden eine beliebige Anzahl x an
EPI-Messungen (EPI = Echoplanar Imaging) durchgeführt. Beim
Echoplanar Imaging handelt es sich um eine ultraschnelle
Bildgebungsmethode mit Messzeiten typischerweise unter einer
Sekunde. Die Messungen werden abwechselnd mit und ohne
Stimulation durchgeführt. Anschließend erfolgt eine statistische
Auswertung der aufgenommenen EPI-Bildserien. Hieran schließt
sich nun die parameterbezogene Auswertung an. Hierbei wird
überprüft, ob das statistische Auswertungsergebnis stabil
ist, d. h., ob die Änderung durch zusätzliche Messung(en)
unterhalb der definierten Parametergrenze liegt. Ist dies der
Fall, so ist die Bildaufnahme hinreichend stabil, eine
weitere Verbesserung der Sehzentrumsdarstellung ist wenn
überhaupt nur noch in unwesentlichem Maß möglich. Ergibt die
parameterbezogene Auswertung, dass die Bildaufnahme noch nicht
stabil ist, so werden weitere EPI-Messungen durchgeführt.
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Fig. 2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel. Auch hier werden im ersten Schritt die relevanten
Patientendaten erfasst. Die diagnostische Fragestellung lautet
hier: "Gehirntumor ja/nein". Nach Erfassung der
Patientendaten erfolgt die Auswahl des/der Parameter. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel werden hier zwei verschiedene den zu
erzielenden Mindestkontrast definierende Parameter gewählt.
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Nach Parameterauswahl erfolgt die erste Messung bzw. die
erste Aufnahme der Bilder bzw. der Bildserien. Anschließend
werden, nachdem eine bestimmte Anzahl x an Bildern aufgenommen
wurde, diese im Rahmen einer ersten Auswertung hinsichtlich
des ersten gewählten Parameters ausgewertet. Hierbei wird
überprüft, ob der Bildkontrast einen ersten Mindestwert
erreicht. Zu diesem Zweck wird überprüft, ob die
Signalamplituden, die die Bildbereiche, die den Kopf zeigen, wenigstens
das 100-fache des Signals an Luft betragen. Da Luft
eigentlich kein Signal liefert, wird hier de facto überprüft, ob
das Kopfsignal mindestens dem 100-fachen des Grundrauschens
entspricht. Führt die erste Ausführung dazu, dass dieser
Mindestkontrast nicht gegeben ist, wird die erste Messung
weitergeführt. Falls der Mindestkontrast eingestellt ist,
erfolgt die zweite Messung, die bei unterschiedlichen
Anlagenbetriebsparametern durchgeführt werden kann. Nach
Durchführung einer bestimmten Anzahl x an Messungen und damit
Aufnahme einzelner Bilder erfolgt die zweite Auswertung in Bezug
auf den zweiten eingangs gewählten Parameter. Hierbei wird
überprüft, ob das Signal bzw. die Signalamplitude der
Bildbereiche, die die weiße Hirnsubstanz zeigen, im Verhältnis zum
Signal der Bildbereiche, die die graue Hirnsubstanz zeigen,
größer oder gleich "2" ist. Ist dies nicht der Fall, d. h.,
ist kein Verhältnis 2 : 1 hinsichtlich der Signalamplituden
gegeben, werden noch weitere zweite Messungen vorgenommen.
Anschließend erfolgt erneut die Auswertung, ob der
Mindestkontrast nun eingestellt ist.
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Ergibt die zweite Auswertung dann, dass das vorgegebene
Verhältnis erfüllt ist, so wird im gezeigten Ausführungsbeispiel
ein Kontrastmittel gegeben, das einen etwaigen Gehirntumor
noch deutlicher hervorhebt. Nach Gabe des Kontrastmittels
wird die zweite Messung erneut durchgeführt bzw. weitere
Messungen mit den gleichen Betriebsparametern durchgeführt,
wonach eine neue Auswertung stattfindet. Hier liegt der gleiche
Parameter zugrunde wie bei der vorangehenden Auswertung.
Anzunehmenderweise liegt dann ebenfalls das Signalverhältnis
weiße Hirnsubstanz : graue Hirnsubstanz im geforderten
Bereich, jedoch ist lediglich der etwaige Tumorbereich aufgrund
der Kontrastmittelgabe besser sichtbar. Anschließend wird die
Messung beendet. Falls der Mindestkontrast jedoch nicht
erreicht ist, erfolgen weitere Messungen.
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Festzuhalten ist, dass die beiden Ausführungsbeispiele rein
exemplarisch und nicht beschränkend sind. Es können beliebige
Qualitätsparameter gleich welcher Art verwendet werden,
bezüglich welcher im Laufe des Bildaufnahmeverfahrens die
aufgenommenen Bilder oder Bildserien quasi in situ ausgewertet
und in Abhängigkeit des Auswerteergebnisses eine weitere
Steuerung des Aufnahmebetriebs erfolgt. Prinzipiell
orientieren sich die Qualitätsparameter an einzelbild- oder
bildserienbezogenen Aspekten bzw. definieren diese, da Ziel des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist, eine möglichst konstante und
reproduzierbare Bildaufnahme mit qualitativ vergleichbaren
Bildqualitäten zu ermöglichen.