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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Regelsystem für die Erfassung medizinischer
Daten, insbesondere um verbesserte medizinische Datenerfassungsprotokolle
möglich
zu machen.
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Die
Erfassung medizinischer Daten, wie z. B. Bilddaten oder spektroskopische
Daten, stellt einen wichtigen Teil der modernen medizinischen Praxis dar.
Als Folge der zunehmenden räumlichen
Auflösung,
Erfassungsgeschwindigkeit und klinischen Flexibilität der diagnostischen
Bildgebung (medizinischen Bildgebung) mit Technologien wie der Magnetresonanz-Bildgebung
(MRI; „magnetic
resonance imaging"),
Computertomographie (CT) und Positronenemissionstomographie (PET)
sind anspruchsvolle diagnostische Verfahren entwickelt worden, die
mit einer Injektion von bildgebenden Agenzien zum Charakterisieren
sehr spezifischer physiologischer und pathophysiologischer Indikatoren
verbunden sind. Dieses Konzept erstreckt sich von einfachen Kontrastmitteln
(wie z. B. iodhaltige Mittel im Blutpool, die die Röntgenabschwächung in
einem CT-Scan erhöhen
und daher den Kontrast von Blutgefäßen verbessern) bis zu neuen
Gebieten, die als „molekulare
Bildgebung" und „funktionelle
Bildgebung" bekannt
sind.
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Die
molekulare Bildgebung (MI; „molecular imaging") und die funktionelle
Bildgebung (FI; „functional
imaging") sind revolutionär, da bei
ihnen Bildgebungsmittel verwendet werden können, die auf sehr spezielle
biophysikalische, zelluläre
oder genetische Vorgänge
zielen. So ist es möglich,
durch Anfügen
eines Gens an ein Bildgebungsmittel, das die Verbindung nur bei
Vorhandensein einer bestimmten Erkrankung (beispielsweise eines
Onkogens) bei der medizinischen Bildgebung sichtbar macht, ein Screening
auf eine bestimmte Erkrankung durchzuführen. Diese Idee erstreckt
sich über
einen weiten Bereich von Anwendungen, der von der Onkologie über die Kardiologie
bis hin zur neurologischen Bildgebung bei Erkrankungen wie dem Parkinson-
und dem Alzheimer-Syndrom reicht.
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Unter
der Annahme, dass die molekulare Bildgebung (die zu einer „funktionellen
Bildgebung" verallgemeinert
werden kann) einen Erkrankungszustand genau charakterisieren kann,
kann sie auch die Antwort auf eine Behandlung wie einen chirurgischen Eingriff,
eine Chemotherapie (einschließlich
Gentherapie und Stammzellentherapie) und eine Strahlentherapie genau
charakterisieren. Um von solchen funktionellen Bildgebungsverfahren
einen vollständigen
Nutzen zu ziehen, wäre
es jedoch von Vorteil, die Abgabe des Bildgebungsmittels zu regeln
und zu messen. Bereits kleine Variationen des Injektionsprofils
oder der Inhalation eines hoch entwickelten Bildgebungsmittels können die
gemessene Ausprägung einer
gegebenen (Patho)physiologie verändern.
Bei der Analyse des Bildgebungsverfahrens stellt dies eine wichtige
Kalibrierungsinformation dar.
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Es
gibt bereits einige Vorrichtungen zum Regeln und Starten der Arzneimittelabgabe
und der Bilderfassung. Dies ist in 1 der begleitenden
Abbildungen dargestellt. Eine medizinische Datenerfassungsvorrichtung 1,
in diesem Fall eine Bildgebungsvorrichtung, wird betrieben, um Abbildungen
eines Subjekts 3, in diesem Fall eines menschlichen Patienten,
zu liefern. Beim Vorgang der Bilderfassung wird eine Arzneimittelabgabe-Vorrichtung 5 zum
Verabreichen eines Kontrastmittels an den Patienten verwendet, wobei
die Arzneimittelabgabe und die Bilderfassung nach einem vorbestimmten
Erfassungsprotokoll unter Regelung durch ein rechnergestütztes Regelsystem 7 synchronisiert
werden. Üblicherweise kann
der Zustand des Patienten (wie z. B. Blutdruck, ECG usw.) durch
eine zusätzliche
Patientenüberwachungs-Vorrichtung,
die schematisch als 9 dargestellt ist, überwacht werden. Eine menschliche
Bedienungsperson des Systems kann das Erfassungsprotokoll abbrechen,
wenn die Patientenüberwachungs-Vorrichtung 9 eine
unerwünschte Änderung des
Zustands des Patienten zeigt.
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Diese
herkömmliche
Art von System kann allerdings nur ein eingestelltes, vorbestimmtes
Erfassungsprotokoll umsetzen. Die einzige Weise einer Anpassung
des Protokolls ist die Antwort auf eine menschliche Bewertung des
Zustands des Patien ten. Bei vielen Erfassungsverfahren kann dies
zu Problemen führen,
da die Zeitsteuerung der Bilderfassung auf das Verhalten des Mittels
in dem Subjekt reagieren sollte, und nicht einfach nur auf die Zeitsteuerung der
Befehle an die Arzneimittelabgabe-Vorrichtung.
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Ähnliche
Probleme treten auch bei anderen medizinischen Datenerfassungsverfahren
auf, wie z. B. bei der Spektroskopie (wie etwa der Magnetresonanzspektroskopie).
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US-A-2002-0068865 ,
auf der der nicht-kennzeichnende Teil von Anspruch 1 beruht, offenbart
ein ähnliches
System wie vorstehend beschrieben, wobei jedoch die Arzneimittelabgabe-Vorrichtung
von einem Detektionssystem oder einem Bildgebungs-Controller geregelt
werden kann, so dass die Bildgebung mit einem Maximalkontrast in
dem abgebildeten Bereich synchronisiert werden kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein wie in Anspruch 1 definiertes System bereitgestellt.
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Vorzugsweise
werden die Daten in „Echtzeit" verarbeitet, d.
h. sobald sie eintreffen, oder innerhalb eines Zeitraum, der kurz
im Vergleich zum Zeitrahmen des gesamten Vorgang ist, so dass eine „Echtzeitregelung" des Datenerfassungsgeräts auf der Grundlage
der verarbeiteten Ergebnisse möglich
ist.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
also die Synchronisierung der Verabreichung des Mittels (wie z.
B. eines Bildgebungsmittels, beispielsweise eines Kontrastmittels)
mit den Ergebnissen der Datenerfassung selbst (wie z. B. dem gerade
aufgenommenen Bild). Dies ermöglicht
eine viel engere Regelung des Erfassungsprotokolls.
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Die
Vorrichtung zum Verabreichen des Mittels kann eine automatische
Arzneimittelabgabe-Vorrichtung sein, und das Mittel kann ein pharmazeutisches
Mittel sein, wie z. B. Dobutamin zur Herzbelastungs-Bildgebung,
oder ein Bildgebungsmittel, wie z. B. ein Kontrastmittel, bei der
medizinischen Bildgebung.
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Der
Protokoll-Controller kann die Art und die Menge des verabreichten
Mittels regeln, so dass durch das Protokoll beispielsweise mehr
als eine Art von Mittel zu verschiedenen Zeiten verabreicht werden
kann.
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Der
Protokoll-Controller kann auch auf zusätzliche Daten reagieren, die
unabhängig
von dem medizinischen Datenerfassungsgerät an dem Subjekt erfasst werden.
Beispielsweise kann er bei einem menschlichen Subjekt oder einem
Tiersubjekt auf Patientenbewegung, Blutdruck, Veränderungen
der Herzfrequenz usw. reagieren. Insbesondere ist es zum erfolgreichen
Erfassen medizinischer Bilder, insbesondere von sich bewegenden
Organen, manchmal notwendig, physiologische Messungen an dem Patienten
zu berücksichtigen,
wie z. B. Herzfrequenz bzw. Kenngrößen des Herzen und Informationen über die
Atmung, Bewegung und so weiter. Bei einem speziellen Fall könnte dies
eine einfache Aufzeichnung der Kopfbewegung während eines MR-Scans sein,
da solche Bewegungen zu Artefakten in der Bildaufnahme führen, die
mit einer Erkrankung verwechselt werden könnten. Der Protokoll-Controller kann beispielsweise
während
einer Periode, in der Patientenbewegungen stattfinden, die Bilderfassung zeitweilig
unterbrechen und so das Protokoll in Echtzeit anpassen.
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Das
System ist für
die Erfassung medizinischer Daten sowohl in vivo, wie z. B. an einem menschlichen
Subjekt, einem Tiersubjekt oder einem Pflanzensubjekt, als auch
in vitro, wie z. B. an medizinischen Proben, anwendbar. Es ist bei
dynamischen Untersuchungen anwendbar, d. h. bei der Verwendung von
medizinischer Bildgebung zum Kennzeichnen des physiologischen oder
pathophysiologischen Verhaltens als Funktion der Zeit. Dies wird
oft in Verbindung mit einem in vivo-Bildgebungsmittel mit einem
spezifischen biophysikalischen oder pharmakokinetischen Verhalten
durchgeführt.
Die Erfindung ist auch auf die Pharmakokinetik anwendbar, d. h.
auf das biophysikalische Kennzeichnen eines Moleküls, einer
Verbindung, eines Gens usw. im oder aus dem Körper.
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Die
Erfindung ermöglicht
die Synchronisierung der Abgabe des Mittels und der Datenerfassung,
einschließlich
die Erfassung der Grundlinie und die jeweilige Verzögerung zwischen
der Abgabe des Mittels, dessen Abgabeprofil und dem Beginn der Datenerfassung.
Außerdem
ist es bei Kenntnis (beispielsweise eines Modells) des Verhalten
des Mittels in dem Subjekt möglich,
die Art der Durchführung
des Erfassungsvorgangs mit Bezug auf das Subjekt zu optimieren;
beispielsweise bei einem Menschen oder einem Tier abhängig von
der Körpergröße, dem
Gewicht oder dem Herzdurchsatz des Subjekts, oder den Kenngrößen des
Datenerfassungsgeräts
selbst. Dies kann eine besser geführte Datenerfassung, eine bessere
Bildqualität,
einen optimierten Kompromiss zwischen räumlicher und zeitlicher Auflösung und
in bestimmten Fällen
(beispielsweise bei der CT) eine Minimierung der Strahlungsdosis
für den
Patienten ergeben.
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Durch
die Synchronisierung der Analyse der Datenerfassung mit der Abgabe
des Mittels können kritische
Zeitinformationen erhalten werden, um die Informationen aus der
Wechselwirkung zwischen dem Mittel und der untersuchten physiologischen
Erscheinung zu optimieren. Außerdem
kann die Echtzeitanalyse des Verhaltens des Mittels dazu verwendet
werden, die Erfassungssequenz zu verändern, um das Ergebnis der
Datenerfassung weiter zu verbessern, falsch positive Ergebnisse,
falsch negative Ergebnisse und Artefakte zu verringern und die Analyse
des Mittels gegen Fluktuationen anderer Messparameter des Subjekts,
wie z. B. Blutdruck, Atemfrequenz usw. eines Menschen oder Tiers,
zu kalibrieren.
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Die
Erfindung wird durch Beispiele mit Bezug auf die begleitenden Abbildungen
genauer beschrieben, wobei
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1 ein
medizinisches Datenerfassungssystem im Stand der Technik darstellt;
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2 ein
medizinisches Datenerfassungssystem gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 die
kritischen Zeitpunkte eines Bilderfassungsvorgangs bei der Leber-CT-Bildgebung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt; die 4(a) bis
(f) eine Bildsequenz darstellen, die die zeitliche Intensitätsänderung
bei einem Gadolinium-verstärkten
MRI-Scan zeigt; und
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5 die
zeitliche Intensitätsänderung
eines gegebenen Voxels bei einem typischen Gadolinium-verstärkten MRI-Scan
zeigt.
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2 zeigt
ein Regelsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung, das auf das vorstehend mit Bezug auf 1 beschriebene
Bildgebungsgerät
angewendet wird. Die Teile, die auch in 1 erscheinen, sind
mit den gleichen Bezugszahlen wie dort gekennzeichnet, und umfassen
die Bildgebungsvorrichtung 1, das Subjekt 2, die
Arzneimittelabgabe-Vorrichtung 5, das Regelsystem 7 und
den zusätzlichen
Patientenmonitor 9. Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Datenerfassungsvorrichtung 1 und die Arzneimittelverabreichungs-Vorrichtung 5 jedoch durch
das Hauptregelsystem 11 über ein Regelsystem 7 geregelt.
In 2 sind das Hauptregelsystem und das Regelsystem 7 voneinander
getrennt dargestellt, die beiden können jedoch auch kombiniert
sein. Das Hauptregelsystem 11 erhält Daten von der Bildgebungsvorrichtung
und von dem zusätzlichen
Patientenmonitor 9 und regelt die Arzneimittelabgabe-Vorrichtung 5 und
die Bildgebungsvorrichtung 1 in Echtzeit in Antwort auf
die Bilddaten und weitere Daten von der Überwachungsvorrichtung 9.
Die Hauptregelvorrichtung 11 verbindet also den Abgabemechanismus 5 für das Bildgebungsmittel
(Arzneimittel), den Bildgebungsvorgang, die Erfassung von physiologischen
Parametern des Patienten über
die Überwachungsvorrichtung 9 und
die Analyse des Verhaltens des Bildgebungsmittels für die Diagnose.
In 2 ist dies als auf einem Altzweck-Personalcomputer
eingerichtet dargestellt, d. h. in der Form eines einzelnen integrierten
Softwaresystems, es kann jedoch auch als Satz von Softwarewerkzeugen über das
Regelsystem 7, die Arzneimittelabgabe-Vorrichtung 5, die Bildgebungsvorrichtung 1 und
den Patientenmonitor 9 verteilt eingerichtet sein. Der
Hauptcontroller 11 regelt über das Regelsystem 7 sowohl
die relativen Zeitwahlen der Arzneimittelabgabe und der Bilderfassung
als auch die Art des abgegebenen Arzneimittels (wie z. B. Kontrastmittel)
und den Modus der Datenerfassung. Somit können mehrere Bildgebungsmittel
mit einem gewünschten
Verabreichungsprofil verabreicht und die Bildgebungsvorrichtung entsprechend
geregelt werden, wobei der Modus den verschiedenen verabreichten
Mitteln entsprechend geschaltet wird.
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Nachstehend
werden zwei verschiedene spezielle Beispiele der Art von Regelung
beschrieben, die durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird.
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1) CT-Bildgebung der Leber
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Lebertumoren
werden herkömmlich
durch kontrastmittelverstärkte
CT-Bilder beurteilt. Das Mittel wird dabei verwendet, um einen Kontrast
zwischen der Gefäßversorgung
und dem Gewebe selbst zu erzeugen. Die Diagnose auf der Grundlage
solcher Bilder hat zwei Ziele:
- 1) Nachweisen
und Beurteilen von Lebertumoren. Beim Durchspülen der Pfortader mit dem Kontrastmittel
sind Tumoren durch einen geringeren Kontrast im Vergleich zu dem
umgebenden gesunden Gewebe gekennzeichnet. Es können auch andere Bildgebungsverfahren
verwendet werden, wie z. B. PET, um krebsartige Tumoren von beispielsweise
Zysten und Nekrosen oder Degenerationen durch zirrhotische Erkrankungen zu
unterscheiden. Die hauptsächliche
Verwendung von CT-Bildern liegt in der Bestimmung des Orts und des
Umfangs der Tumoren.
- 2) Darstellung der Gefäßversorgung
durch große Blutgefäße zum Zweck
der chirurgischen Planung. Bei der Planung eines chirurgischen Eingriffs
zur Tumorresektion muss auf die Entfernung der kleinstmöglichen
Menge an Leber große Sorgfalt
verwendet werden. Der Arzt verwendet den Gefäßbaum, um den zu entfernenden
Bereich zu bestimmen.
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Die
Wahl des Resektionsbereichs stellt einen komplizierten Vorgang dar:
bei klinischen Verfahren wird die Leber in 8 verschiedene Segmente
unterteilt, deren Grenzen auf anatomischen Bezugspunkten beruhen
(Lafortune et al., „Segmental
anatomy of the liver: a sonographic approach to the Couinaud nomenclature": Radiology 181 (2):
443-448, 1991). Bei anderen Ansätzen
wird die Genauigkeit der Definition dieser Grenzen durch die Verwendung
der Pfortader anstelle von Bezugspunkten, die auf der äußeren Form
basieren, verbessert (L. Soler, H. Delingette, G. Malandain, J.
Montagnat, N. Ayache, C. Koehl, O. Dourthe, B. Malassagne, M. Smith,
D. Mutter und J. Marescaux: „Fully
automatic anatomical, pathological, and functional segmentation
from CT scans for hepatic surgery", Computer Aided Surgery, Band 6, Nr.
3, August 2001). Bei der chirurgischen Planung ist es äußerst wichtig,
die Segmentierung der Leber auf die Grundlage des Gefäßbaums zu
stellen, da die Gefäßversorgung
der Leber eine der kompliziertesten des menschlichen Körpers ist.
Es sind so viele Blutgefäße vorhanden,
dass bei einem Schnitt das Bluten minimiert werden muss. Dabei ist
ein Schnitt durch ein großes
Gefäß einfach,
da dabei das Bluten durch Abklemmen leicht zu beherrschen ist. Auch Schnitte
durch Kapillaren sind einfach, da dabei das Bluten durch Kauterisierung
gestoppt wird. Ein Zufallsschnitt in der Leber kann jedoch viele
Gefäße von mittlerer
Größe öffnen, die
für das
Kauterisieren zu groß sind,
für die
aber, da durch einen einzigen Schnitt hunderte solcher Gefäße geöffnet werden können, auch
das Abklemmen nicht durchführbar
ist.
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Das
Identifizieren der Segmente auf der Grundlage der Gefäßversorgung
ist eine klinisch immer stärker
akzeptierte Praxis, die jedoch eine gute Segmentierung des Gefäßbaums erfordert.
Eine solche Segmentierung kann beispielsweise unter Verwendung von
CT-Bildern wie in 3 erhalten werden. In einem
normalen CT-Scan
ist der Pfortaderbaum weder sichtbar noch von den umgebenden Leberzellen
unterscheidbar, so dass die Verwendung eines Kontrastmittels notwendig
ist. Bei einem herkömmlichen
Bildgebungsprotokoll wird das CT-Bild sehr schnell nach der Abgabe
von etwas Kontrastmittel an das Blut des Patienten aufgenommen.
Das Kontrastmittel wird in einem einzigen Bolus injiziert (t0),
der nach einer kurzen Zeitspanne (t1, die Portalzeit genannt wird)
die Pfortader 30 erreicht, einen der drei Hauptgefäßbäume, die
die Leber durchspülen. Das
Kontrastmittel wird in die Leber gespült und hellt alle Gefäßzweige
auf, bis es die Kapillaren erreicht (t2). Anschließend wird
Kontrastmittel in alle Zellen und andere Arterienbäume gespült, bevor
es durch die Hohlvene wieder ausströmt (t3). Zu diesem Zeitpunkt
ist die gesamte Leber durch das Kontrastmittel aufgehellt und der
Pfortaderbaum nicht mehr sichtbar.
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Bei
der Erfassung eines guten und verwendbaren Bilds gibt es zwei Hauptprobleme:
- 1) Das Bild muss zum Zeitpunkt t2 erfasst werden, und
nicht zum Zeitpunkt t1 oder t3. Das Problem liegt dabei darin, dass
die Spanne von t3-t1 sehr schmal ist, typi scherweise nur 5 oder
10 Sekunden, so dass das Bild sehr schnell erfasst werden muss.
- 2) Die Portalzeit muss abgeschätzt werden, wobei sie jedoch
nicht im Voraus genau bestimmt werden kann. Üblicherweise beträgt t1-t0
zwischen 10 und 20 Sekunden. Wird die Portalzeit t1 nicht richtig
abgeschätzt,
so ist das Bild nicht verwendbar, und zwar entweder zu dunkel oder
zu hell ohne sich abzeichnenden Gefäßbaum.
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Die
Bestimmung der genauen Portalzeit, d. h. des Zeitpunkts t1, ist
daher entscheidend zum geeigneten Starten des Bildgebungsvorgangs.
Bei der vorliegenden Erfindung erhält der Protokoll-Controller
Daten von dem Bilderfassungsgerät
und ist dabei so programmiert, das Eintreffen des Kontrastmittels am
Eingang 30 der Pfortader zu erfassen. Durch das Nachweisen
des Kontrastmittels auf dem Bild der Pfortader wird der Zeitpunkt
t1 zuverlässig
bestimmt. Es wird also nicht die Zeit abgeschätzt, die das Kontrastmittel
von der Arzneimittelabgabe-Vorrichtung bis zur Pfortader benötigt (und
die etwa 20 Sekunden betragen könnte),
sondern es wird dessen genaues Eintreffen am Eingang der Pfortader
nachgewiesen. Dann kann ein Bilddatenerfassungsprotokoll gestartet
werden, um verschiedene Schichtbilder durch die Leber über den
kurzen Zeitabschnitt, beispielsweise 5 bis 10 Sekunden, zwischen
den Zeitpunkten t1 und t3 aufzunehmen. Das automatische Nachweisen
des Eintreffens des Kontrastmittels an der Pfortader erfolgt beispielsweise über ein
CT-„Scout"-Bild zum Abstecken
des für
die dreidimensionale Datenerfassung interessanten Bereichs, in dem
der Ort des Pfortadereingangs von einem Arzt bestimmt worden ist.
Der Scanner nimmt dann in regelmäßigen Zeitintervallen
(beispielsweise alle 2 oder 3 Sekunden) Bilddaten des Bereichs auf
und vergleicht jedes Bild mit dem vorhergehenden. Das Eintreffen
des Kontrastmittels zeigt sich unmittelbar als heller Bereich in einem
zuvor gleichförmig
grauen Gefäß.
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MR-Bildgebung der Brust
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Nachstehend
wird ein Beispiel mit einem optimierten kontrastmittelverstärkten Magnetresonanzbild
der Brust beschrieben.
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Die 4 und 5 zeigen
die typische Zeitabhängigkeit
der kontrastverstärkten
Intensität bei
Verwendung von Gadolinium (Gd) als Kontrastmittel. 4 zeigt
sechs Bilder einer Sequenz, und 5 zeigt
einen Graphen der Intensität
eines gegebenen Voxels. Es ist zu sehen, dass die Intensität während der
ersten ein oder zwei Minuten recht steil ansteigt, wie z. B. über die
Bildaufnahmen (a), (b) und (c), und dann sehr langsam abfällt, wobei
im Verlauf der Bildaufnahmen (c) bis (f) kaum eine Änderung
stattfindet. Für
eine genaue Kennzeichnung der Beschaffenheit des kontrastverstärkten Materials
ist es notwendig, die Form dieser Kurve so genau wie möglich zu
erfassen. Insbesondere ist es beispielsweise wichtig, die Maximalintensität nachweisen
zu können.
Anstelle eines Datenerfassungsprotokolls auf der Grundlage eines
geschätzten
Verhaltens, das auf einem bestimmten Gewebetyp (oder einem bestimmten
Mittelwert) basieren kann, erlaubt die vorliegende Erfindung die
Verwendung von verschiedenen Datenerfassungsmoden zu verschiedenen
Zeiten des Protokolls. Nachstehend wird ein Beispiel beschrieben.
- 1) Das Hauptregelsystem 11 ruft eine „Grundlinien"-Bilddatenerfassung
(vor der Injektion) zusammen mit Kalibrier-Bildaufnahmen für verschiedene
physikalische Korrekturen auf. Beispielsweise wird in der Veröffentlichung
von Armitage P. A., Behrenbruch C. P., Brady, J. M. und Moore N., „Optimising
flip-angles for improved T1 calculation in 3D contrast-enhanced
breast MR imaging" in Proc.
International Society of Magnetic Resonance in Medicine, 2001, Seite
526, ein Bilddatenerfassungsprotokoll zum Berechnen einer T1-Karte,
die das Gewebe kennzeichnet, beschrieben. (Für einen hellen Fleck durch
ein Kontrastmittel in einem MRI gibt es zwei mögliche Gründe: (a) der T1-Wert des Gewebes
ist hoch und nimmt weiter zu, wenn das Kontrastmittel mit hohem
T1 eingespült
wird, und (b) das Gewebe weist einen durchschnittlichen T1-Wert
auf, es wird jedoch eine große
Menge an Kontrastmittel eingespült.
Der Unterschied liegt darin, dass (a) auf ein Gewebe hinweist, das
eindeutig gutartig und normal ist, während (b) auf die Spur eines bösartigen
Tumors hinweisen könnte.
Bei der Betrachtung des Bildes nach der Wirkung des Kontrastmittels
gibt es grundsätzlich
keinen Weg, um zu bestimmen, wie viel der Aufhellungswirkung von
dem Kontrastmittel und wie viel von dem Gewebe stammt. Das Erstellen
einer T1-Karte vor der Datenerfassung ermöglicht das Korrigieren der
Verstärkungskarte
gegen diese Artefakte).
- 2) Anschließend
wird die Abgabevorrichtung 5 zur Injektion von Gadolinium
(Gd) mit einem geregelten Bolus-Injektionsprofil angewiesen, die
in Schritt (3) zur Bildgebung verwendet und bei der Vorbereitung
der Analyse als arterielle Zufuhrfunktion beschrieben wird.
- 3) Unmittelbar danach schaltet das Hauptregelsystem 11 das
MRI-System 1 auf einen schnellen Echoplaner-Modus (EPI-Sequenz),
der Bilder des untersuchten Brustbereichs (oder, bei anderen Beispielen,
von anderen Körperteilen,
wie z. B. des Gehirns) mit niedriger räumlicher und hoher zeitlicher
Auflösung
(1 Sekunde Aufnahmezeit) aufnimmt, bis die gemessene kontrastmittelinduzierte
(Gd) Signalintensität
in dem Bildgebungsverfahren der Wert von 100% der Grundlinie erreicht.
Dieser Zeitabschnitt ist für
das Beschreiben von Bereichen mit Angiogenese, die durch die Aufnahme
von Gadolinium angezeigt werden, entscheidend.
- 4) Anschließend
schaltet das Hauptregelsystem 11 das Datenerfassungsprofil
des MRI-Systems 1 auf eine langsamere Echosequenz mit einem Hochauflösungsgradienten
(wie z. B. eine „Fast SPoiled
GRadient echo pulse sequence" – FSPGR),
die dreidimensionale Volumen mit hoher Qualität erfasst, um am Plateau der
Kontrastmittelwirkung zu messen. Zugleich wird über die Abgabevorrichtung 5 eine
geringere stetige Infusion von Gd zugeführt, um den maximalen Kontrast abzupuffern.
- 5) Es wird eine Serie von FSPGR-Sequenzen aufgezeichnet, bis
das Auswaschen ausreichend gekennzeichnet ist, um die Datenerfassung
zu beenden. Die Datenerfassung wird an dem Punkt beendet, bei dem
die Analysewerkzeuge über
alle benötigten
pharmakokinetischen Parameter verfügen.
- 6) Der Benutzer erhält
eine abgeschlossene Analyse der MRI-Daten, die die genau parametrisierten
Bereiche der Kontrastmittelaufnahme zeigt, die statistisch Bereichen
entsprechen, die auf Tumor-Angiogenese hinweisen. Dieses Ergebnis
ist optimiert, da die verschiedenen Phasen des biophysikalischen
Verhaltens des Kontrastmittels (einschließlich das Injektionsprofil) „frühzeitig" durch das Analysewerkzeug
nachge wiesen worden sind, wodurch dann auch die Infusion von Gd und
das Datenerfassungsprotokoll geregelt wurde.
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Die
Erfindung kann auch Eingangsdaten von anderen Quellen annehmen,
wie z. B. von einem Herzfrequenz-Monitor
9. Wird beispielsweise
der Patient während
der Datenaufnahme von Angst befallen, wie durch eine Zunahme der
Herzaktivität
nachgewiesen wird, und bewegt sich dabei, so kann der Haupt-Protokollcontroller
11 die
Datenerfassung unterbrechen, gegebenenfalls eine Bewegungskorrektur
bezüglich
der neuen Patientengeometrie durchführen (beispielsweise unter
Verwendung des in
WO 00/57361 beschriebenen
Verfahrens) und mit dem Datenerfassungsvorgang fortfahren.
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Vorstehend
ist die Erfindung mit Bezug auf spezielle Bildgebungsverfahren beschrieben
worden, sie ist jedoch auch bei anderen Bildgebungs- und Datenerfassungsverfahren
anwendbar, einschließlich die
Verwendung von medizinischer Bildgebung mittels Vorrichtungen zur
CT/MRI/PET/SPECT/Röntgen/Ultraschall/optischen
Bildgebung, funktionellen Bildgebung, dynamischen Bildgebung, Bildgebung mit
Radiopharmaka, Kontrastmitteln, hyperpolarisierten Gasen, Röntgenabschwächungsmitteln,
genetischen/onkogenen Markern, Indikatoren des zellulären Pegels/Rezeptorpegels,
Mitteln im Blutpool/Blutstrom und Mitteln zur kombiniert zielenden
Bildgebung/kombiniert zielenden Therapie.
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Die
Erfindung kann in einem Computerprogramm eingerichtet sein, das
bei der Ausführung
auf einem Allzweckcomputer die Vorrichtungen zur Datenerfassung
und zur Mittelverabreichung regelt. Bei einer anderen Ausführungsform
kann sie in einer Firmware, in einer programmierbaren Logik oder
in fest geschalteten Verfahrensregelungen und automatisierten Systemen
ausgeführt
sein.