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    • 专利摘要:
    Eswerden eine Anordnung und ein Verfahren zur Reduzierung von Bewegungsartefakten beiortsaufgelöstenKernspinresonanzmessungen vorgeschlagen. Ein Markersystem (138),welches mindestens ein elektromagnetisches Strahlenbündel emittierenoder reflektieren kann, wird fest mit einem Messobjekt (114) verbunden.Die vom Markersystem (138) ausgehenden elektromagnetischen Strahlenbündel werdenmittels eines bildgebenden Systems (124, 126) auf räumlich getrennteDetektorfelder (128, 130) projiziert und mittels der Signale der Detektorfelderund eines Triangulationsverfahrens Bewegungen des Messobjektes (114)detektiert. Mittels einer Korrekturvorrichtung (146) wird ein Korrektursignalerzeugt, welches die Kernspinresonanzmessung entsprechend beeinflusst.Weiterhin wird ein Markersystem (138) vorgeschlagen, welches einMundstück(412) aufweist sowie einen oder mehrere Hohlkörper (310), welche elektromagnetischeStrahlen reflektieren könnenund mit einem in einer Kernspinresonanzmessung sichtbaren Material(318) gefülltsind.
    公开号:DE102004024470A1
    申请号:DE200410024470
    申请日:2004-05-14
    公开日:2005-12-08
    发明作者:Christian Dold
    申请人:Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV；
    IPC主号:G01R33-563
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Korrekturvon Bewegungsartefakten bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungen. DerartigeortsaufgelösteKernspinresonanzmessungen dienen insbesondere zur nicht-invasivenStrukturaufklärungim Bereich der Werkstoffprüfungund der Medizintechnik. Ein wichtiges Beispiel stellt die Magnetresonanztomografie(MRT) dar.
    [0002] EineBewegung des zu vermessenden Objektes kann bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungenzu erheblichen Problemen mit der Bildqualität führen. Dies ist dadurch bedingt,dass in der Regel einzelne Bildpunkte oder Bildbereiche des zu vermessendenObjektes nacheinander vermessen werden, also beispielsweise durchein sequenzielles Abtasten (Scan) einzelner Linien oder Ebenen des Objektes.Nach erfolgter Aufnahme werden dann meist die Bildinformationender Linien bzw. Ebenen im Computer zu einem dreidimensionalen Bildzusammengesetzt. Sind jedoch die Linien bzw. Ebenen auf Grund einerBewegung des zu vermessenden Objektes gegeneinander stark verschobenbzw. verkippt, so entstehen im rekonstruierten Bild sogenannte Bewegungsartefakte,also Unschärfenoder in der Realitätnicht vorhandene Strukturen ("Ghosts"). Im Ortsfrequenzraumentspricht dem eine unerwünschteVeränderungvon Betrag und Phase.
    [0003] DieortsaufgelösteKernspinresonanzmessung setzt also grundsätzlich voraus, dass sich das zuvermessende Objekt währendder Durchführung desScans im zu vermessenden Volumenbereich nicht nennenswert bewegt.In vielen Fällenist diese Voraussetzung allerdings nicht erfüllt, da zwangsläufig Messungenan bewegten Objekten durchgeführt werdenmüssen.
    [0004] ImBereich der Pharmakologie beispielsweise ist es in vielen Fällen vonInteresse, die Ausbreitung bestimmter, im MRT gut sichtbarer Wirkstoffeim Körpereines Versuchstieres zeitaufgelöstzu bestimmen. Bisher werden zu diesem Zweck die Versuchstiere häufig derartbetäubt,dass ihre Bewegungen stark eingeschränkt sind.
    [0005] Inder Humandiagnostik, wo MRT-Aufnahmen teilweise bis zu mehrere Stundendauern können,ist diese Vorgehensweise dagegen nicht praktikabel. Insbesonderebei unkooperativen Patienten, wie Kindern oder älteren Menschen, werden daher Aufnahmenhäufigdurch spontane Bewegungen gestörtund müssenwiederholt werden. Weiterhin lassen sich derartige Messungen nurschwer unterbrechen und anschließend fortsetzen, was jedochbei längerenMessungen in der Praxis wünschenswert wäre.
    [0006] ImBereich der Werkstoffprüfungkann es interessant sein, durch Kernspinresonanzmessungen an bewegtenObjekten beispielsweise Materialermüdungen zu untersuchen. Diesist bislang nur fürlangsame Bewegungen mit kleiner Bewegungsamplitude möglich.
    [0007] ZurVerhinderung bzw. Korrektur von Bewegungsartefakten werden bislangverschiedene Verfahren eingesetzt. Ein Verfahren, welches in mehrerenVariationen eingesetzt wird, ist das sogenannte Navigator-Verfahren,welches aus den Druckschriften US4,937,526 , US 5,539,312 undUS 2003/0153826 A1 bekannt ist. Bei diesen Verfahren wird in regelmäßigen Abständen zwischendie Scans eine Navigator-Messung eingeschoben. Bei dieser Navigator-Messungwird die Position des zu messenden Objektes und die Verschiebungbzw. Rotation des Objektes im Vergleich zur vorhergehenden Navigator-Messungmittels verschiedener Referenzmessungen bestimmt. Diese Referenzmessungenkönnenin verschiedenen Richtungen im Raum der Wellenvektoren (k-Raum)erfolgen. Im Anschluss an die Messung werden die während derMessung gesammelten Daten mittels der Informationen aus den Navigator-Messungenrechnerisch korrigiert. Dabei werden die Daten jedes Scans (beispielsweisedie Daten einer Bildebene) mittels einer Koordinatentransformationentsprechend den Bewegungen, welche das Objekt während der Messung durchgeführt hat,im Raum verschoben und verkippt.
    [0008] DieNavigator-Verfahren sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet.Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass die Referenzmessungenzeitaufwändigsind und daher die Dauer der gesamten Messung erheblich erhöhen. Außerdem können mitHilfe dieser Verfahren nur relativ kleine Bewegungen des Objektesnachträglichkorrigiert werden.
    [0009] Einbekanntes Verfahren, mittels dessen Bewegungen des Objektes bereitswährendder Messung erkannt und korrigiert werden können, wird in US 2002/0118373A1 beschrieben. Bei diesem Verfahren, welches insbesondere für die funktionelle MR- Tomografie eingesetztwird, wird das Prinzip der Laser-Triangulationangewandt. Drei Laserdioden emittieren Lichtstrahlen auf jeweilseinen Retro-Reflektor, von dem die Strahlen parallel zum jeweilseinfallende Strahl zurückreflektiert und am Ort oder in der Nähe der Laserdioden detektiertwerden. Die reflektierten Laserstrahlen werden unter Verwendung einerZeilenkamera der detektiert. Bewegungen des Objektes lassen sichdurch diese Methode in Echtzeit detektieren und korrigieren.
    [0010] Auchdieses Verfahren ist jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet.So ist beispielsweise die Umrechnung der aus den Detektorsignalen desTriangulationssystems berechneten Bewegung des Objekts in das absoluteKoordinatensystem des MR-Tomografenaufwändig,da die genaue Position des Triangulationssystems nur ungenügend bekannt ist.Weiterhin ist der Toleranzbereich für Bewegungen des Objektes durchdie Größe der Retro-Reflektoren begrenzt.Zudem besteht die Gefahr, dass die am Objekt, beispielsweise demKopf eines Patienten, befestigten Retro-Reflektoren verrutschenoder ihre Positionen relativ zum Körpervolumen verändern, beispielsweisedurch Bewegungen der Kopfhaut.
    [0011] Aufgabeder Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben,welche eine zuverlässigeVerringerung bzw. Korrektur von Bewegungsartefakten bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungenermöglicht.Das Verfahren soll eine Verfolgung der absoluten Position des Objektesim Koordinatensystem der Kernspinresonanzapparatur in Echtzeit ermöglichen.Insbesondere soll die Erfindung es ermöglichen, hochaufgelöste MR-Bilddaten von bewegungskritischenObjekten (z. B. einem Kopf eines lebenden Wirbeltieres oder Menschen)zu erhalten.
    [0012] DieseAufgabe wird insbesondere durch die in den beigefügten Patentansprüchen definiertenErfindungsgegenständegelöst.
    [0013] Eswird eine Anordnung und ein Verfahren zur Verringerung bzw. Korrekturvon Bewegungsartefakten bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungenvorgeschlagen. Die Anordnung weist eine Kernspinresonanzapparaturzur ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungmit einem Bereich zur Aufnahme eines Messobjektes (Probenraum) auf. Beidieser Kernspinresonanzapparatur kann es sich beispielsweise umeinen MR-Tomografen handeln, wie er in der Medizintechnik eingesetztwird. Es kann sich jedoch auch um Kernspinresonanzapparaturen handeln,welche speziell fürMaterialuntersuchungen konzipiert sind.
    [0014] Durchdie Kernspinresonanzapparatur kann die Messung ortsaufgelöst erfolgen.Hierzu bestehen verschiedene Möglichkeiten.In handelsüblichen MR-Tomografenbeispielsweise könnengleichzeitig Signale von verschiedenen Orten des Messobjektes empfangenwerden, welche aufgrund eines Gradienten des Magnetfeldes frequenzcodiertsind. Auf diese Weise lässtsich das Messobjekt beispielsweise Linie für Linie oder Ebene für Ebene "abscannen".
    [0015] Aberauch andere Arten der Ortsauflösung sindmöglich.So kann beispielsweise das Messvolumen selbst durch geeignete Ausformungder Magnetfeldspulen auf wenige Kubikmikrometer oder Kubikmillimeterbegrenzt sein. Um Informationen von verschiedenen Orten innerhalbdes Messobjektes zu erhalten, wird das Messobjekt mittels einerPositionierungsvorrichtung geeignet verschoben bzw. gedreht. DerartigeVorrichtungen könneninsbesondere für Materialuntersuchungeneingesetzt werden.
    [0016] Mitdem Messobjekt wird ein Markersystem verbunden, welches mindestensein divergierendes elektromagnetisches Strahlenbündel emittieren bzw. durchReflexion einfallender elektromagnetischer Strahlen erzeugen kann.Unter Markersystem wird zumindest ein Marker verstanden sowie Befestigungsmittel,z. B. eine mechanische Halterung, über die das Markersystem andem Messobjekt befestigt werden kann. Auch kann der Marker beispielsweise durchKleben fixiert werden. Typischerweise handelt es sich bei den elektromagnetischenStrahlen um Licht einer oder mehrerer Wellenlängen vom infraroten bis inden ultravioletten Spektralbereich. Es ist von Vorteil, wenn einhoher Prozentsatz der emittierten oder reflektierten Strahlungflussdichtedes Strahlenbündelsin einem engen Wellenlängenbereich liegt(z. B. 90% innerhalb eines Wellenlängenbereichs zwischen 810 nmund 830 nm). Vorzugsweise wird daher im Fall der Reflexion Lichteiner definierten Wellenlängein Richtung des Markersystems eingestrahlt. Das reflektierte bzw.emittierte Strahlenbündelist vorzugsweise divergent, d. h. das Strahlenbündel kann gleichzeitig eineMehrzahl von Detektorfeldern erreichen, die voneinander beabstandetangeordnet sind.
    [0017] Beidem Markersystem kann es sich um ein System handeln, welches eigeneLichtquellen (beispielsweise batteriebetriebene Leuchtdioden oder phosphoreszierendeoder chemolumineszierende Substanzen) aufweist. Andererseits kannes sich auch um ein Markersystem handeln, welches von außen eingestrahlteelektromagnetische Strahlen reflektieren kann.
    [0018] Weiterhinweist die Anordnung mindestens zwei räumlich getrennte Detektorfeldersowie ein oder mehrere bildgebende Systeme auf. Mittels dieser Detektorfeldersoll es in Kombination mit den bildgebenden Systemen möglich sein,eine Information überdie Position und/oder die Ausrichtung des Markersystems zu generieren.Beispielsweise kann es sich bei diesen Detektorfeldern' und den bildgebendenSystemen um Kameras handeln, welche in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Bildervom Probenraum aufnehmen. Das von dem Markersystem emittierte bzw.reflektierte Licht soll auf diesen Bildern detektierbar sein, sodass, beispielsweise mit Hilfe einer Bildverarbeitungssoftware,die Position des Markersystems bestimmbar ist. Dies kann beispielsweisedadurch erfolgen, dass die Markersysteme als helle Flecken auf denBildern erscheinen, deren Schwerpunkt jeweils automatisch bestimmtwerden kann.
    [0019] Weiterhinkann es sich bei den Detektorfeldern auch um andere Arten von Detektorenhandeln, beispielsweise um Zeilenkameras.
    [0020] Nachder beschriebenen Methode lässtsich in jedem Detektorfeld eine Positionsinformation über dasMarkersystem erzeugen. Die räumlicheTrennung der Detektorfelder bewirkt, dass mindestens zwei verschiedenePositionsinformationen erzeugt werden. Aus den Positionen der Detektorsysteme undden Positionsinformationen überdas Markersystem lässtsich mittels eines an sich bekannten Triangulationsverfahrens aufdie Position des Markersystems schließen. Diese Berechnung erfolgtin der vorgeschlagenen Anordnung mittels einer Positionsbestimmungsvorrichtung,beispielsweise einem auf einem Personal Computer ausgeführten Bildverarbeitungssystem.
    [0021] Sollneben der Position des Messobjektes auch eine Information über eineräumlicheAusrichtung gewonnen werden, so kann das Markersystem beispielsweisemehrere räumlichgetrennte Bereiche (Marker) aufweisen, welche elektromagnetische Strahlenreflektieren bzw. emittieren. Diese räumlich getrennten Bereichesollen von den Detektorfeldern auch räumlich getrennt wahrge nommenwerden, beispielsweise in Form von räumlich getrennten Lichtfleckenim Bild einer Kamera. Mittels der Positionsbestimmungsvorrichtungwerden dann die Positionen der getrennten Bereiche des Markersystemsseparat ermittelt. Je nach Anzahl dieser Bereiche kann nun nichtnur die Position des Markersystems, sondern auch seine räumlicheAusrichtung bestimmt werden. In der Regel werden Markersysteme mitdrei räumlich getrenntenBereichen verwendeten, um die Position und die Ausrichtung des Messobjektesin allen Raumrichtungen zu bestimmen.
    [0022] DieseBestimmung der Position und/oder Ausrichtung kann während und/oderzwischen Sequenzen der Kernspinresonanzmessung zu verschiedenenZeitpunkten erfolgen, wodurch sich mittels einer Bewegungsermittlungsvorrichtung(beispielsweise eines Personal Computers) eine Bewegung des Messobjektesdetektieren lässt.Wird auf diese Weise festgestellt, dass sich das Messobjekt seitder letzten Positions- bzw. Orientierungsbestimmung bewegt hat (Translationund/oder Rotation), so kann mittels einer Korrekturvorrichtung einKorrektursignal erzeugt werden, welches eine Betriebsweise der Kernspinresonanzapparaturentsprechend ändert.Diese Korrekturvorrichtung, beispielsweise ein oder der PersonalComputer, kann ausgestaltet sein, geeignete Bewegungskorrektursignalezu erzeugen, um das Magnetfeld in der Kernspinresonanzapparatur(z. B. durch Anpassen eines oder mehrerer Magnetfeldgradienten)zu verändern.Der nächsteScan erfolgt dann z. B. an einem neuen Messort, beispielsweise ineiner Ebene bzw. entlang einer Linie, welche entsprechend der Bewegungdes Messobjektes angepasst ist. Alternativ kann bei Kernspinresonanzapparaturenmit Positionierungsvorrichtung (siehe oben) auch die Position derProbe entsprechend angepasst werden, beispielsweise durch Translation oderRotation.
    [0023] Diebeschriebene Anordnung bietet den Vorteil, dass Bewegungen des Messobjektesin Echtzeit oder näherungsweisein Echtzeit, d. h. bereits währendder Messung, erfasst werden können,so dass unmittelbar entsprechende Maßnahmen (Korrektur des Messverfahrensoder Korrektur der Position des Messobjektes) ergriffen werden können. Auchkönnendie Korrekturmaßnahmenzwischen zwei oder mehreren Messungen durchgeführt werden.
    [0024] Beispielsweisekönnendie füreine vollständigeUntersuchung erforderlichen Informationen in mehreren Sequenzender Kernspinresonanzmessung aufgenommen werden. Während einerSequenz, zwischen zwei Sequenzen und/oder nach einigen Sequenzenkann eine Bewegungskorrektur durchgeführt werden. Z. B. kann während Messprozessender Kernspinresonanzapparatur zur Vervollständigung von Informationen imOrtsfrequenzraum (k-Raum) – insbesonderejeweils nach Aufnahme der Informationen für eine k-Raum-Linie – eine Bewegungskorrekturdurchgeführtwerden, z. B. eine Nachführungdes Koordinatensystems der Kernspinresonanzapparatur. Insbesondereist dies bei lang andauernden Messungen (z. B. 3D-Echo-Sequenzen mithoher Auflösungvon beispielsweise 512 × 512 × 512 k-RaumLinien) von Vorteil. Die eigentliche Messung muss zu diesem Zwecknicht unterbrochen werden. Eine nachträgliche Korrektur der gewonnenen Datenist i. d. R. nicht mehr erforderlich. Sie kann jedoch dennoch erfolgen,um z.B. geometrische Verzerrungen des MR Systems, auszugleichen.Dabei könnenauch die währendder Messung gewonnenen Informationen über die Bewegung des Messobjektes genutztwerden.
    [0025] DieKorrektur währendder Messung hat insbesondere bei modernen KernspinresonanzapparaturengroßeVorteile. Bei solchen Kernspinresonanzapparaturen werden zum Auslesender Messinfor mationen mehrere Spulen, auch Spulenarrays genannt, verwendet.Hierdurch wird die Messauflösungwesentlich verbessert. Aufgrund dessen wirken jedoch Messartefaktedurch Bewegung des Patienten oder Objekts noch störender alsbei älterenKernspinresonanzapparaturen und eine externe Bewegungsverfolgungwird noch wichtiger (bzw. ist empfehlenswert) um die Messzeit kleinstmöglich zuhalten im Hinblick auf die klinische Routine.
    [0026] Einebesonders bevorzugte Ausführungsformbetrifft eine Kernspinresonanzapparatur, die eine Messungs-Steuereinrichtungzur Steuerung von Kernspin-Resonanzmessungen und eine Auswertungseinrichtungzur Auswertung von Messergebnissen der Kernspinresonanzapparaturaufweist. Bei der Messungs-Steuereinrichtung handelt es sich beispielsweiseum die üblicherweiseals MCU (Measurement Control Unit) bezeichnete Einheit einer Kernspinresonanzapparatur.Bei der Auswertungseinrichtung handelt es sich beispielsweise umdas üblicherweiseals IRS (Image Reconstruction System) bezeichnete System einer Kernspinresonanzapparatur. DieMessungs-Steuereinrichtung berechnet insbesondere die für die Kernspin-Resonanzmessungen erforderlichenGradienten des Magnetfeldes in der Kernspinresonanzapparatur undweitere Steuergrößen. Darauserzeugt sie die entsprechenden Steuersignale, mit denen die eigentlichenMesseinrichtungen (insbesondere die Magnetfeldspulen) angesteuertwerden. Um die Messung korrekt durchzuführen, arbeitet die Messungs-Steuereinrichtungz. B. in Echtzeit, beispielsweise mit einer zeitlichen Genauigkeitdes Steuerungsprozesses von wenigen Millisekunden.
    [0027] Bisherwar es so, dass die Auswertungseinrichtung zur Korrektur von Bewegungendes Patienten zwischen den eigentlichen Messsequenzen aufgenommeneBilder auswertet und anhand von Konturen die ausgeführte Bewegungdes Patienten berechnet. Anschließend übermittelt die Auswertungseinrichtungdas Berechnungsergebnis an die Messungs-Steuereinrichtung, die darausdie erforderlichen Korrekturen ermittelt.
    [0028] Beider besonders bevorzugten Ausführungsformist die Messungs-Steuereinrichtung (insbesondere nicht indirekt über Auswertungseinrichtung,sondern direkt) mit der oben beschriebenen Positionsbestimmungsvorrichtungverbunden, die mit dem Markersystem kombiniert ist. Die Messungs-Steuereinrichtungempfängtdirekt von der Positionsbestimmungsvorrichtung (z. B. von einemPersonal Computer der Positionsbestimmungsvorrichtung) Bewegungssignale,die Informationen überdie Bewegung des Patienten oder Objekts aufweisen, wobei die Positionsbestimmungsvorrichtungdie Informationen aus den Positionen des Markersystems ermittelthat. Insbesondere beschreiben die Informationen die Bewegung desPatienten oder des Objekts hinsichtlich der sechs unabhängigen Freiheitsgrade derBewegung vollständig.Aus den Bewegungssignalen ermittelt die Messungs-Steuereinrichtung die erforderlichen Änderungenan den Steuersignalen, mit denen die eigentlichen Messeinrichtungenangesteuert werden. Beispielsweise sind die Informationen in einemDatenspeicher der Positionsbestimmungsvorrichtung gespeichert undwerden laufend aktualisiert. Die Messungs-Steuereinrichtung kann die Informationenin diesem Fall übereine definierte Schnittstelle (z. B. Ethernet-Schnittstelle) auslesen.
    [0029] Mitdieser Ausführungsformkann sogar währendeiner laufenden Messung eine Bewegung des Patienten oder des Objektskorrigiert werden. Weiterhin findet eine möglicherweise mit großem Rechenaufwandverbundene Ermittlung der Bewegung außerhalb der Messungs-Steuereinrichtungstatt, sodass der präziseZeitablauf der Steuerung nicht gestört wird.
    [0030] Alsbesonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Markersystemreflektierende Eigenschaften aufweist. Dafür kann das Markersystem mindestenseinen Marker aufweisen, welcher ausgestaltet ist, elektromagnetischeStrahlen zu reflektieren. Unter Reflektieren ist dabei sinngemäß auch eineStreuung der auftreffenden elektromagnetischen Strahlen zu verstehen.
    [0031] Weiterhinkann die Anordnung zusätzlich eineQuelle aufweisen, welche geeignet ist, ein elektromagnetisches Strahlenbündel zuemittieren, derart, dass das Markersystem von diesem Strahlenbündel erfasstwird. Insbesondere ist die Quelle so ausgestaltet, dass der gesamteBereich, in dem sich das Markersystem bewegen kann, ausgeleuchtet wird.
    [0032] DieseWeiterbildung bietet den Vorteil, dass das Markersystem selbst keineQuelle elektromagnetischer Strahlen (z. B. eine Lichtquelle) aufweisen muss,wodurch das Markersystem technisch einfach gestaltet werden kann.Eine Batterie oder ähnliche Energiequelleist nicht erforderlich.
    [0033] Eslassen sich Anordnungen mit einer oder mehreren Quellen elektromagnetischerStrahlen einsetzen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine odermehrere Infrarotlampen handeln.
    [0034] Dasbzw. die von der Quelle emittierten elektromagnetischen Strahlenbündel werdenvon den (bevorzugtermaßennichtplanaren) Oberflächendes Markersystems derart reflektiert, dass die reflektierten elektromagnetischenStrahlenbündelwiederum divergent sind, wodurch diese von mehreren Detektorfelderngleichzeitig erfasst werden können.Eine genaue Ausrichtung der De tektorfelder und der bildgebendenSysteme auf das Messobjekt hin ist nicht erforderlich.
    [0035] Alsbesonders günstighat es sich erwiesen, wenn das Markersystem zusätzlich von der Kernspinresonanzapparaturdetektiert werden kann, d. h. wenn die Position und/oder Ausrichtungdes Markersystems bezüglichdem Koordinatensystem der Kernspinresonanzapparatur durch eine odermehrere Kernspinresonanzmessungen ermittelt werden kann. Auf dieseWeise lässtsich durch eine oder mehrere Referenzmessungen (beispielsweise zuAnfang eines oder vor einem Kernspinresonanzmessvorgang) eine Korrelationzwischen den Positionsinformationen der Detektorfelder und dem Koordinatensystemder Kernspinresonanzapparatur herstellen. Die Positionsinformationender Detektorfelder könnenalso zu jedem Zeitpunkt durch eine einfache Koordinatentransformationin Koordinaten der Kernspinresonanzapparatur überführt werden. Dies erleichtertdie Korrektur von Bewegungsartefakten (sowohl online wie auch nachträglich) erheblich.
    [0036] Insbesonderewird vorgeschlagen, zusätzlich – durcheine ortsauflösendeKernspinresonanzmessung – dieabsolute Position und/oder Ausrichtung des Markersystems im Koordinatensystemder Kernspinresonanzapparatur zu bestimmen. Beispielsweise können aufdiese Weise die Ursprünge und/oderAusrichtungen der Koordinatensysteme des Markersystems und der Kernspinresonanzapparaturvor dem Beginn einer Messung eines Objektes oder Subjektes in Übereinstimmunggebracht werden. Z. B. wird das Koordinatensystem des Markersystemsan das Koordinatensystem der Kernspinresonanzapparatur angepasst.Durch die Herstellung einer festen, bekannten Beziehung der Koordinatensystemedes Markersystems und der Kernspinresonanzapparatur ist es in jedemFall möglich(und dies wird vorgeschlagen), füreine folgende Messung mit der Kernspinresonanzapparatur eine Transfor mationsvorschrift(z. B. eine Transformationsmatrix) festzulegen, mit der eine imKoordinatensystem des Markersystems festgestellte Bewegung (d. h.eine Bewegung des Objektes oder Subjektes) in eine auszuführende Bewegungskorrekturim Koordinatensystem der Kernspinresonanzapparatur transformiert wird.
    [0037] Insbesondereim Fall dieser Transformation wird bevorzugt, eine zur Bestimmungder Messinformation in der Kernspinresonanzapparatur vorgeseheneMesseinrichtung (z. B. ein System von Auslesespulen, die zum Auslesender Messinformation ein Magnet-Gradientenfeld erzeugen) derart anzusteuern,dass ein von der Messeinrichtung erzeugtes Messfeld (insbesonderedas Magnet-Gradientenfeld) vor und nach der zu korrigierenden Bewegungdieselbe Position und/oder Ausrichtung relativ zu dem Koordinatensystemdes Markersystems (und damit relativ zu dem Objekt oder Subjekt)hat.
    [0038] Umdie Koordinatensysteme des Markersystems und der Kernspinresonanzapparaturin eine definierte Beziehung zueinander zu setzen, wird vorzugsweisedas Markersystem "sichtbar" für die Kernspinresonanzapparaturgemacht. Wiederum ist es sinnvoll, wenn dabei getrennte Bereiche(Marker) des Markersystems in der Kernspinresonanzapparatur getrenntsichtbar gemacht werden können.Auf diese Weise lässtsich wiederum nicht nur eine Position des Markersystems, sondernauch eine räumlicheAusrichtung des Markersystems im Koordinatensystem der Kernspinresonanzapparaturbestimmen.
    [0039] DasMarkersystem kann beispielsweise so gestaltet sein, dass bestimmteBereiche des Markersystems aus einem Material hergestellt sind,welches in der Kernspinresonanzapparatur mit einem hohen Kontrastsichtbar gemacht werden kann. Insbesondere kann es sich dabei umein protonenreiches Material (beispiels weise um einen Kohlenwasserstoff miteiner hohen Dichte von Wasserstoffatomen oder um Wasser) handeln.
    [0040] Durchdie beschriebene Anordnung lassen sich Bewegungsartefakte weitgehend,aber i. d. R. nicht vollständig,eliminieren. Verbleibende Unschärfenin den durch Kernspinresonanztomografie gewonnenen Bildinformationensind häufigdadurch bedingt, dass die Detektorfelder (beispielsweise Kameras)ein Bildrauschen aufweisen, oder dass Vibrationen die Qualität der Positionsinformationennegativ beeinflussen.
    [0041] Dieseverbleibenden Unschärfenbzw. Bewegungsartefakte lassen sich durch eine Weiterbildung zusätzlich verringern,wobei ein Referenzmarkersystem fest mit der Kernspinresonanzapparaturverbunden wird. Das Referenzmarkersystem soll derart ausgestaltetsein, dass es wiederum mindestens ein elektromagnetisches Strahlenbündel emittierenbzw. reflektieren kann, wobei das Referenzmarkersystem vorteilhafterWeise ähnlicheoder baugleich ausgestaltet ist wie das Markersystem. Das Referenzmarkersystemsoll derart angeordnet sein, dass die Position des Referenzmarkersystemsmittels der Detektorfelder bestimmbar ist.
    [0042] Weiterhinkann die Anordnung eine Rauschkorrekturvorrichtung (beispielsweiseein Bildverarbeitungssystem, welches von einem Personal Computer ausgeführt wird)aufweisen, welche scheinbare Schwankungen der festgestellten Positionund/oder Ausrichtung des mit dem Messobjekt verbundenen Markersystems,welche nicht durch die Bewegung des Messobjektes selbst verursachtsind, korrigieren oder verringern soll. Diese Korrektur kann dadurch erfolgen,dass zeitgleich oder zeitnah zur Bestimmung der Position und/oderAusrichtung des Markersystems eine Bestimmung der Position und/oder Ausrichtungdes Referenzmarker systems erfolgt. Da das Referenzmarkersystem seinePosition und Ausrichtung im Koordinatensystem der Kernspinresonanzapparaturi. d'. R. nichtverändert,lassen sich dennoch festgestellte Schwankungen in der Position und/oderAusrichtung des Referenzmarkersystems als unerwünschtes Rauschen oder Vibrationeneinordnen, welche gleichzeitig auch den ermittelten Positionen und/oderAusrichtungen des Markersystems überlagertsind. Durch einfache Differenzbildung zwischen den Positionen desReferenzmarkersystems und den Positionen des Markersystems lassensich derartige Artefakte fast vollständig eliminieren, wodurch dieBildqualitäterheblich gesteigert wird.
    [0043] Eineweitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Gestaltungeines Markers, insbesondere eines Markers für das oben beschriebene Markersystem.Dieses Markersystem kann insbesondere einen oder mehrere Hohlkörper miteinem Hohlraum zur Verwendung als Marker aufweisen. Der Hohlkörper istderart ausgestaltet, dass er mindestens ein den Hohlraum umgebendes,elektromagnetische Strahlen reflektierendes Material aufweist. Bei demMarker kann es sich beispielsweise um eine Hohlkugel (z. B. mitzentriertem Hohlraum) handeln.
    [0044] Dasden Hohlraum umgebende elektromagnetische Strahlen reflektierendeMaterial muss nicht die Wand des Hohlraums bilden. Vielmehr kannzwischen dem reflektierenden Material und dem Hohlraum auch einweiteres Material angeordnet sein. Insbesondere ist es möglich, dasslediglich die Oberflächedes Hohlkörpersdie Strahlung reflektiert.
    [0045] Dasreflektierende Material soll reflektierende Eigenschaften für die eingestrahltenelektromagnetischen Strahlen aufweisen. Besonders vorteilhaft istes, wenn es sich dabei um infrarote Strahlung handelt und beispielsweisedie Oberflächedes Hohl körpersin diesem Wellenlängenbereich(beispielsweise bei 820 nm) ein hohes Reflexionsvermögen aufweist.
    [0046] Weiterhinist der Hohlraum des Hohlkörpers vorzugsweisemit einem Material gefüllt,welches durch eine Kernspinresonanzmessung detektierbar ist. Wieoben beschrieben, kann es sich dabei beispielsweise um einen Kohlenwasserstoffmit hoher Protonendichte und/oder um Wasser handeln, welches zurErhöhungder Protonendichte dotiert wurde. Alternativ oder zusätzlich können jedochauch andere Flüssigkeitenverwendet werden, welche im MR-Tomografen detektierbar sind.
    [0047] DieBefestigung des Markersystems am Messobjekt stellt häufig einbeachtliches technisches Problem dar. Insbesondere bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungenan Wirbeltieren oder Menschen muss diese Befestigung so erfolgen,dass auch eine Verschiebung der Haut relativ zum Muskelgewebe oderSkelett die Positionsbestimmung nicht negativ beeinflusst.
    [0048] Dabeihat es sich insbesondere bei Untersuchungen des Kopfes als besondersvorteilhaft herausgestellt, wenn das Markersystem ein zur Platzierunginnerhalb des Mundes ausgestaltetes Mundstück und eine außerhalbdes Mundes zu platzierende Befestigungsvorrichtung aufweist, wobeidie Befestigungsvorrichtung und das Mundstück fest miteinander verbundensind. An der Befestigungsvorrichtung des Markersystems kann mindestensein Marker (beispielsweise ein Marker in einer der oben beschriebenenAusgestaltungen) befestigt sein, der mindestens ein elektromagnetischesStrahlenbündel emittierenbzw. reflektieren kann. Es kann sich dabei beispielsweise um eineAnordnung von drei der oben beschriebenen Hohlkörpern handeln. Diese Hohlkörper sollenderart an der Befestigungsvorrichtung angeordnet sein, dass sievoneinander beabstandet sind. Auf diese Weise können sie von den Detektorfeldernräumlichausreichend getrennt wahrgenommen werden und ihre Positionen sinddaher gut bestimmbar. Insbesondere sollten die Hohlkörper nicht ineiner Linie angeordnet sein, so dass die Ausrichtung des Markersystemsin allen drei Raumrichtungen bestimmbar ist.
    [0049] DieBefestigung im Mund des Wirbeltieres oder Patienten gewährleisteteine gute Fixierung des Markersystems relativ zum Schädelknochenund Gehirn, was insbesondere bei Aufnahmen im Kopfbereich von Vorteilist. Bei Wirbeltieren und nichtkooperativen Patienten (beispielsweise älteren Patienten oderKindern) kann das innerhalb des Mundes zu platzierende Mundstück zusätzlich nochmittels eines Unterdruckes am Gaumen oder Kiefer befestigt werden.Mit dieser schmerzlosen Fixierung lässt sich die Dauerhaftigkeitder Positionierung des Markersystems weiter verbessern.
    [0050] GeeigneteMundstückewerden beispielsweise von der Medical Intelligence GmbH, Feyerabendstraße 13–15, 86830Schwabmünchen,Deutschland, angeboten.
    [0051] Nebenden beschriebenen Anordnungen und dem Verfahren gehört zum Umfangder Erfindung ein Computerprogramm, das bei Ablauf auf einem Computeroder Computer-Netzwerk diejenigen Teile des erfindungsgemäßen Verfahrensin einer seiner Ausgestaltungen ganz oder teilweise ausführt, dieeine Ansteuerung der beteiligten Vorrichtungen und/oder eine Verarbeitungder erhaltenen Informationen betreffen.
    [0052] Weiterhingehörtzum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, umdiejenigen Teile des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Ansteuerungder beteiligten Vorrichtungen und/oder eine Verarbeitung der erhaltenenInforma tionen betreffen, ganz oder teilweise durchzuführen, wenndas Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.Insbesondere könnendie Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichertsein.
    [0053] Außerdem gehört zum Umfangder Erfindung ein Datenträger,auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Ladenin einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkesdiejenigen Teile des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Ansteuerungder beteiligten Vorrichtungen und/oder eine Verarbeitung der erhaltenenInformationen betreffen, ganz oder teilweise ausführen kann.
    [0054] Auchgehörtzum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm-Produkt mit insbesondere auf einem maschinenlesbarenTrägergespeicherten Programmcode-Mitteln, um diejenigen Teile des erfindungsgemäßen Verfahrens,die eine Ansteuerung der beteiligten Vorrichtungen und/oder eineVerarbeitung der erhaltenen Informationen betreffen, ganz oder teilweisedurchzuführen,wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
    [0055] Dabeiwird unter einem Computer-Programmprodukt das Programm als handelbaresProdukt verstanden. Es kann grundsätzlich in beliebiger Form vorliegen,so zum Beispiel auf Papier oder einem computerlesbaren Datenträger undkann insbesondere überein Datenübertragungsnetzverteilt werden.
    [0056] ImFolgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, diein den Figuren schematisch dargestellt sind. Die Erfindung ist jedochnicht auf die Beispiele beschränkt.Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabeigleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktioneneinander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:
    [0057] 1 eineDraufsicht einer Anordnung zur Korrektur von Bewegungsartefaktenvon Kernspinresonanzmessungen mittels eines Kamerasystems, einesBeleuchtungssystems und einer Bildverarbeitung sowie eines Markersystems;
    [0058] 2 eine Draufsicht einer zu 1 alternativenAnordnung mit einer einzelnen diffusen Lichtquelle;
    [0059] 3 einen Hohlkörper mit einer gekrümmten, reflektierendenOberflächeund einer Füllungeines in der Kernspinresonanzmessung sichtbaren Materials als Marker;
    [0060] 4 ein mittels einer Vakuumvorrichtungfixierbares Markersystem mit einem Mundstück; und
    [0061] 5 einen Ablaufplan einer Ausgestaltung deserfindungsgemäßen Verfahrens.
    [0062] 1 zeigteine bevorzugte Ausgestaltung einer Anordnung zur Verringerung vonBewegungsartefakten. Eine Kernspinresonanzapparatur 110 für ortsaufgelöste Kernspinresonanzmessungenweist einen Probenraum 112 für die Aufnahme eines Messobjektes 114 (indiesem Fall schematisch als Kopf dargestellt) auf. Als Kernspinresonanzapparaturwird in diesem Fall ein Siemens Magnetom 3T Whole Body System desHerstellers Siemens Medical Systems GmbH eingesetzt.
    [0063] DieKernspinresonanzapparatur ist verbunden mit einer Steuerungselektronik 116,welche eine zentrale Steuerungseinheit 118, ein Messdaten-Erfassungssystem 120 undeine Messungspositionierungsvorrichtung 122 aufweist.
    [0064] Zweimit geeigneten Infrarotobjektiven 124, 126 ausgestattetedigitale Kamerasysteme 128, 130 sowie zwei diffuseinfrarote Lichtquellen 132, 134 sind auf einerPositionierungsschiene 136 fixiert. Die Positionierungsschienewird im Abstand von 4 Metern vom' Zentrumder Magnetfeldspulen installiert, wo nur noch ein Magnetfeld von10 mT zu verzeichnen ist. Diese Maßnahme ist erforderlich, damitdie Magnetkräfteauf Komponenten der Kamerasysteme nicht zu einer Beschädigung oderDejustage der Anordnung führen.Es werden geschirmte Kabel eingesetzt, um negative Auswirkungender Magnetfelder auf die Datensignale der Kamerasysteme zu verringern.
    [0065] AmMessobjekt 114 ist ein Markersystem 138 fixiert,wobei das Markersystem drei mit einer Infrarot-reflektierenden Oberfläche verseheneMarker 140 aufweist. Die Kamerasysteme 128, 130 unddie Lichtquellen 132, 134 sind so ausgerichtet,dass die Marker 140 sich im Bildfeld der Kamerasysteme 128, 130 undim Lichtkegel der Lichtquellen 132, 134 befinden.
    [0066] DieKamerasysteme 128, 130 sind verbunden mit einemPersonal Computer 142, welcher ein Bildverarbeitungssystem 144 undeine zentrale Recheneinheit 146 aufweist. Der PersonalComputer 142 ist mit der Steuerungselektronik 116 verbunden.
    [0067] Während derKernspinresonanzmessung (beispielsweise nach Aufnahme jeder Bildebenebei einer MR-Tomografie oder in bestimmten Zeitabständen während derAufnahme einer Bildebene) wird die Position der Marker 140 mitHilfe des Bildverarbeitungssystems 144 bestimmt. Dazu wirdmit Hilfe der Objektive 124, 126 das von den diffuseninfraroten Lichtquellen 132, 134 emittierte undvon den Markern 140 reflektierte Licht auf die CCD-Chipsder digitalen Kamerasysteme 128, 130 projiziert.Das Bildverarbeitungssystem 144 registriert somit die Marker 140 alshelle Flecke im Bildbereich und kann die Position der Marker 140 beispielsweisedurch Bestimmung des Schwerpunkts der hellen Flecke im jeweiligen Koordinatensystemder Kamerasysteme 128, 130 bestimmen. Somit istdie Raumrichtung bekannt, unter der jeder Marker 140 vonjedem Kamerasystem 128, 130 aus betrachtet erscheint.
    [0068] Für die Bestimmungder absoluten Position der Marker 140 im Raum wird nunein herkömmliches Triangulationsverfahreneingesetzt. Ausgehend von jedem Kamerasystem 128, 130 wirdeine virtuelle Gerade in die Raumrichtung gezogen, in der der Markervon dem jeweiligen Kamerasysteme aus betrachtet erscheint. Die Positiondes Markers 140 ergibt sich aus dem Schnittpunkt dieserGeraden und aus der bekannten Position der Kamerasysteme 128, 130.Wenn die Position und die Winkelstellung der Kameras 128, 130 nichtgenau bekannt ist, kann die Positionsbestimmung auch mittels einerReferenzmessung an einem (in 1 nichtdargestellten) Referenzmarkersystem kalibriert werden.
    [0069] Wennauf diese Weise die Positionen aller drei Marker 140 desMarkersystems 138 bestimmt worden sind, ist die Positionund Ausrichtung des Messobjektes 114 für diesen Zeitpunkt ausreichend bestimmt.Um die Genauigkeit der Messung der Position und der Ausrichtungdes Markersystems 138 weiter zu erhöhen, kann ein mit der Kernspinresonanzapparatur 110 festverbundenes Referenzmarkersystem 148 herangezogen werden.Durch Vergleich der gemessenen Position und Ausrichtung des Markersystems 138 mitder gemessenen Position und Ausrichtung des Referenzmarkersystems 148 lassensich Artefakte, die nicht durch Bewegungen des Messobjektes 114 entstehen(sondern durch Rauschen, Vibrationen etc.) vermeiden bzw. verringern.
    [0070] Wennsich die Positionen und die Ausrichtungen des Markersystems 140 zwischenzwei Messungen (beispielsweise vor und nach dem MR-Scans einer Ebenedes Messobjektes 114) verändert ha ben, so lässt sichdies mittels der beschriebenen Anordnung leicht feststellen. Dementsprechendwerden geeignete Korrekturmaßnahmenergriffen. Dies erfolgt dadurch, dass die zentrale Recheneinheit 146 dieVeränderungder Position und Ausrichtung des Messobjektes 114 in geeigneteKorrektursignale für dieSteuerungselektronik 116 der Kernspinresonanzapparatur 110 umwandeltund an diese übergibt.
    [0071] Diezentrale Steuerungseinheit 118 der Steuerungselektronik 116 korrigiertentsprechend die Ansteuerung der Messpositionierungsvorrichtung 122, beispielsweisedurch Veränderungender Parameter der Ansteuerung der Spulenströme der Magnetfeldspulen. DernächsteMR-Scan einer Ebene des Messobjektes 114 wird dann mitden korrigierten Ansteuerungen vorgenommenen, so dass die Bewegungdes Messobjektes 114 kompensiert worden ist. Die Ortsauflösung lässt sichnach diesem Verfahren auf bis zu 0,1 mm verbessern.
    [0072] Analogkann die Korrektur auch bereits während einem MR-Scan vorgenommenenwerden, was die Genauigkeit der Messungen und die Verringerung vonBewegungsartefakten weiter verbessert.
    [0073] In 2 ist eine Variation des in 1 dargestelltenAufbaus abgebildet. In diesem Aufbau wird lediglich eine diffuseinfrarote Lichtquelle 132 eingesetzt, welche in der Mittezwischen den beiden Kamerasystemen 128, 130 aufder Positionierungsschiene 136 angeordnet ist. Auf dieseWeise lässt sichdie Anordnung kompakter ausbilden als die in 1 dargestellteAnordnung.
    [0074] In 3 ist ein Marker 140 entsprechendeinem bevorzugten Aufbau dargestellt. Der Marker weist einen kugelförmigen Hohlkörper 310 miteinem Hohlraum 311 auf, welcher aus Kunststoff (in diesem FallPolyethylen) gefertigt ist. Die Oberfläche 312 des Hohlkörpers 310 wird durcheine äußere Schichtgebildet (insbesondere eine Lackschicht) welche eine hohe Reflexionim infraroten Spektralbereich aufweist.
    [0075] DerHohlkörperweist eine Befüllöffnung 314 auf,welche im Betrieb des Markers mit einem Kunststoffstopfen 316 flüssigkeitsdichtverschlossen ist. Der Kunststoffstopfen kann, wie in 3 dargestellt ist, auch zur Verbindungdes Hohlkörpers 310 miteiner Befestigungsvorrichtung 410 genutzt werden. Der Hohlraum 311 desHohlkörpers 310 istmit Wasser 318 hoher Protonendichte gefüllt.
    [0076] In 4 ist dargestellt, wie die in 3 abgebildeten Marker 140 zueinem Markersystem 138 verbunden werden können. DreiMarker 140 sind überihre Kunststoffstopfen 316 mit einer kreuzförmigen Befestigungsvorrichtung 410 verbunden.Die Befestigungsvorrichtung 410 ist mit einem Mundstück 412 verbunden.Das Mundstückweist eine Reihe von Ansaugöffnungen 414 auf,welche übereine Vakuumleitung 416 mit einer Vakuumspumpe 418 verbundensind. Das Markersystem 138 wird dadurch fixiert, dass derPatient das Mundstück 412 inden Mund nimmt, wo es mit Hilfe der Ansaugöffnungen 414 durchVakuum am Gaumen angesaugt und so fixiert wird.
    [0077] In 5 ist eine bevorzugte Ausgestaltung desVerfahrens zur Korrektur bzw. Verringerung von Bewegungsartefaktenals Flussdiagramm dargestellt. Im ersten Schritt 510 erfolgteine Positionierung des Messobjektes 114, also beispielsweiseeine Positionierung eines Patienten auf einer räumlich verstellbaren Liegeoder die Positionierung eines Versuchsaufbaus mit zu untersuchendenbeweglichen Teilen innerhalb des Probenraums 112 der Kernspinresonanzapparatur 110.
    [0078] InSchritt 512 wird ein Markersystem 138 fest mitdem Messobjekt 114 verbunden. Dabei soll es sich um einMarkersystem 138 handeln, welches Marker 140 aufweist,welche mittels Kernspinresonanzmessungen sichtbar gemacht werdenkönnen. ImnächstenSchritt 514 kann daher die Position und die Ausrichtungdes Markersystems 138 im Koordina tensystem der Kernspinresonanzapparatur 110 durcheine ortsaufgelösteKernspinresonanzmessung bestimmt werden.
    [0079] Anschließend wirdin Schritt 516 die Position und die Ausrichtung des Markersystems 138 mittels desin 1 beschriebenen optischen Systems im Koordinatensystemder Kameras 128, 130 bestimmt. In Schritt 517 wirdaus der Position und Ausrichtung des Markersystems 138 imKoordinatensystem des MR-Tomografen und im Koordinatensystem desoptischen Systems 128, 130 die Transformationsmatrix berechnet,welche die beiden Koordinatensysteme ineinander überführt.
    [0080] InSchritt 518 wird dann die ortsaufgelöste Kernspinresonanzmessunggestartet, in diesem Fall durch Start des ersten MR-Scans in Schritt 520.
    [0081] NachBeendigung des MR-Scans der ersten Bildebene wird dann in Schritt 522 erneutdie Position und die Ausrichtung des Markersystems 138 imoptischen System durchgeführt.Dabei wird gleichzeitig (Schritt 524) eine Messung derPosition und der Ausrichtung des Referenzmarkersystems 148 durchgeführt. DieseInformationen werden, wie oben beschriebenen, zur Unterdrückung vonArtefakten infolge von Rauschen oder Vibrationen genutzt.
    [0082] Ausden in Schritt 522 und 524 gewonnenen Informationen über diePosition und Ausrichtung des Messobjektes 114 wird in Schritt 526 einemögliche Bewegungdes Messobjektes ermittelt und daraus dementsprechend ein Korrektursignalfür diePositionierung des nächstenScans errechnet. Dieses Korrektursignal wird dann, wie oben beschrieben,in der Steuerungselektronik 116 der Kernspinresonanzapparatur 110 ineine Korrektur der Ortauflösungumgesetzt.
    [0083] DiesesVerfahren wird inklusive der Korrektur der Ortsauflösung insgesamtN mal wiederholt, wobei N die Anzahl der Bildebenen darstellt. Nach Messungder N. Bildebene wird in Schritt 530 die Tomografie beendetund die Datenverarbeitung gestartet.
    110 Kernspinresonanzapparatur 112 Probenraum 114 Messobjekt 116 Steuerungselektronik 118 zentraleSteuerungseinheit 120 Messdaten-Erfassungssystem 122 Messungspositionierungsvorrichtung 124 Objektiv 126 Objektiv 128 digitalesKamerasystem 130 digitalesKamerasystem 132 diffuseinfrarote Lichtquelle 134 diffuseinfrarote Lichtquelle 136 Positionierungsschiene 138 Markersystem 140 Marker 142 PersonalComputer 144 Bildverarbeitungssystem 146 zentraleRecheneinheit 148 Referenzmarkersystem 310 Hohlkörper 311 Hohlraum 312 Oberfläche desHohlkörpers 310 314 Befüllöffnung 316 Kunststoffstopfen 318 Wasserfüllung 410 Befestigungsvorrichtung 412 Mundstück 414 Ansaugöffnung 416 Vakuumleitung 418 Vakuumpumpe 510 Positionierungdes Messobjektes 512 Fixierungdes Markersystems 514 Bestimmungder Position und der Ausrichtung des Markersystems im MR-Tomografen 516 Bestimmungder Position und der Ausrichtung des Markersystems im optischenSystem 517 Berechnungder Transformationsmatrix 518 Startder MR-Messung 520 MR-Scander i. Bildebene 522 Bestimmungder Position und der Ausrichtung des Markersystems im optischenSystem 524 Bestimmungder Position und Ausrichtung des Referenzmarkersystems im optischen Systemund Rauschunterdrückung 526 Ermittlungder Messobjekt-Bewegung und Erzeugung eines Korrektursignals 528 Korrekturder Ortauflösung 530 Beendigungder Messungen und Beginn der Datenverarbeitung
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] Anordnung zur Verringerung und/oder Korrekturvon Bewegungsartefakten bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungen,welche folgendes aufweist: – eine Kernspinresonanzapparatur(110) zur ortsaufgelöstenKernspinresonanzmessung mit einem Bereich (112) zur Aufnahmeeines Messobjektes (114); – ein Markersystem (138),welches mindestens ein divergierendes elektromagnetisches Strahlenbündel emittierenund/oder durch Reflexion elektromagnetischer Strahlen erzeugen kannund welches fest mit dem Messobjekt (114) verbunden werdenkann; – mindestenszwei räumlichgetrennte Detektorfelder (128, 130); – zumindestein bildgebendes System (124, 126) zur Abbildungdes bzw. der vom Markersystem (138) ausgehenden elektromagnetischenStrahlenbündel aufdie Detektorfelder (128, 130); – eine Positionsbestimmungsvorrichtung(144) zur Berechnung einer Position und/oder Ausrichtungdes Markersystems (138) aus Signalen der Detektorfelder(128, 130); – eine Bewegungsermittlungsvorrichtung(146) zur Ermittlung einer Bewegung des Messobjektes (114) ausder Position und/oder Ausrichtung des Markersystems (138);und – eineKorrekturvorrichtung (146) zur Erzeugung eines Bewegungskorrektursignalszur Ansteuerung der Kernspinresonanzapparatur (110).
    [2] Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, – dassdas Markersystem (138) mindestens einen Marker (140)aufweist, welcher elektromagnetische Strahlen reflektieren kann;und – dassdie Anordnung zusätzlicheine Quelle (132, 134) aufweist, welche geeignetist, ein elektromagnetisches Strahlenbündel zu emittieren, derart,dass das Markersystem (138) von diesem Strahlenbündel erfasstwird.
    [3] Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Markersystem (138) und die Kernspinresonanzapparatur(110) derart ausgestaltet sind, dass die Position und/oderAusrichtung des Markersystems (138) zusätzlich von der Kernspinresonanzapparatur(110) detektiert werden kann.
    [4] Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Anordnung zusätzlich folgendes aufweist: – ein Referenzmarkersystem(148), welches mindestens ein elektromagnetisches Strahlenbündel emittierenund/oder reflektieren kann und welches fest mit der Kernspinresonanzapparatur(110) verbunden ist; und – eine Rauschkorrekturvorrichtung(144) zur Korrektur und/oder Verringerung von nicht durchdie Bewegung des Messobjektes (114) verursachten scheinbarenSchwankungen der Position und/oder Ausrichtung des mit dem Messobjekt(114) verbundenen Markersystems (138).
    [5] Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Korrekturvorrichtung ausgestaltet ist,Bewegungskorrektursignale zu erzeugen, die ein Magnetfeld in der Kernspinresonanzapparaturverändern.
    [6] Hohlkörper(310) mit einem Hohlraum (311) zur Verwendungals Marker (140) zur Verringerung und/oder Korrektur vonBewegungsartefakten bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungen, – wobeider Hohlkörper(310) mindestens ein den Hohlraum (311) umgebendes,elektromagnetische Strahlen reflektierendes Material aufweist; und – wobeider Hohlraum (311) des Hohlkörpers (310) mit einemdurch eine Kernspinresonanzmessung detektierbaren Material (318)gefülltist.
    [7] Markersystem (138) zur Verringerung und/oderKorrektur von Bewegungsartefakten bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungenan Wirbeltieren oder Menschen, – wobei das Markersystem (138)ein zur Platzierung innerhalb des Mundes ausgestaltetes Mundstück (412)und eine außerhalbdes Mundes zu platzierende Befestigungsvorrichtung (410)aufweist; und – dassan der Befestigungsvorrichtung (410) mindestens ein Marker(140) befestigt ist, welcher mindestens ein elektromagnetischesStrahlenbündelemittieren und/oder reflektieren kann.
    [8] Markersystem (138) nach dem vorhergehendenAnspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Markersystem (138)als Marker (140) drei Hohlkörper (310) nach Anspruch6 aufweist.
    [9] Markersystem (138) nach einem der beiden vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Mundstück (412) mittels einesUnterdruckes am Gaumen oder Kiefer eines Wirbeltieres oder Menschenbefestigt werden kann.
    [10] Verwendung eines Markersystems (138) nacheinem der vorhergehenden Ansprücheoder eines Hohlkörpers(310) nach Anspruch 6 zur Verringerung und/oder Korrekturvon Bewegungsartefakten bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungenan Wirbeltieren oder Menschen.
    [11] Verfahren zur Verringerung und/oder Korrektur vonBewegungsartefakten bei ortsaufgelösten Kernspinresonanzmessungen,dadurch gekennzeichnet, a. dass ein Markersystem (138),welches mindestens ein elektromagnetisches Strahlenbündel emittieren und/oderdurch Reflexion elektromagnetischer Strahlen erzeugen kann, festmit einem Messobjekt (114) verbunden wird; b. dassaus verschiedenen Blickwinkeln jeweils Bilder von dem Markersystem(138) aufgenommen werden; c. dass aus den BildernInformationen übereine Translation und/oder Rotation des Messobjektes (114)gewonnen werden; und d. dass unter Verwendung der Informationeneine Bewegungskorrektur währendeiner Kernspinresonanzmessung und/oder zwischen Kernspinresonanzmessungendurchgeführtwird.
    [12] Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, e. dass ein divergentes elektromagnetischesStrahlenbündelin Richtung des Markersystems (138) eingestrahlt wird;und f. dass ein Teil des Strahlenbündels durch das Markersystem(138) reflektiert wird.
    [13] Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, g. dass zusätzlichdurch eine ortsauflösendeKernspinresonanzmessung die absolute Position und/oder Ausrichtungdes Markersystems im Koordinatensystem der Kernspinresonanzapparatur(110) bestimmt wird (514).
    [14] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, h. dass zusätzlichInformationen überdie Position und/oder die Ausrichtung eines mit der Kernspinresonanzapparatur(110) fest verbundenen Referenzmarkersystems (148)gewonnen werden; i. dass aus diesen Informationen nicht durchdie Bewegung des Messobjektes (114) verursachte scheinbareSchwankungen der Position und/oder Ausrichtung des mit dem Messobjekt(114) verbundenen Markersystems (138) ermitteltwerden; und j. dass die scheinbaren Schwankungen bei der Bewegungskorrekturberücksichtigtwerden.
    [15] Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, die ausgestaltetsind, um einen oder mehrere der Verfahrensschritte c., d., g., h.,i., oder j. der vorhergehenden Verfahrensansprüche ganz oder teilweise durchzuführen, wenndas Computerprogramm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
    [16] Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln gemäß dem vorhergehendenAnspruch, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind.
    [17] Datenträgeroder Computersystem, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist,die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher einesComputers oder Computer-Netzwerkeseinen oder mehrere der Verfahrensschritte c., d., g., h., i., oderj. der vorhergehenden Verfahrensansprüche ganz oder teilweise ausführt.
    [18] Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbarenTrägergespeicherten Programmcode-Mitteln, um einen oder mehrere der Verfahrensschrittec., d., g., h., i., oder j. der vorhergehenden Verfahrensansprüche ganzoder teilweise durchzuführen,wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
    [19] Moduliertes Datensignal, welches von einem Computersystemoder Computernetzwerk ausführbareInstruktionen zum Ausführeneines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche enthält.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004024470B4|2013-10-10|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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