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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registrierung zweier unterschiedlicher
Bildgebungsmodalitäten.
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In
der Medizintechnik sind verschiedenste bildgebende Verfahren bekannt,
beispielsweise die Computertomographie, die Magnetresonanztomographie
und auch die Positronenemissionstomographie. Diese Bildgebungsmodalitäten liefern
ortsaufgelöst
Informationen über
unterschiedliche physikalische Eigenschaften des untersuchten Bereichs
im Untersuchungsobjekt. Aus Gründen
der Messzeitverkürzung
und Registrierung zweier unterschiedlicher Modalitäten ist
es erstrebenswert, diese als kombinierte oder auch hybride Modalität auszubilden.
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Da
einerseits die Auflösung
wie auch die Lage der aufgenommenen Bilddaten einer hybriden Bildgebungsmodalität in der
Regel nicht übereinstimmen
und sich zusätzlich
auch nicht alle Bildgebungsmodalitäten zu hybriden Einheiten kombinieren
lassen, besteht nach wie vor ein Bedarf für Verfahren zur Registrierung
zweier unterschiedlicher Bildgebungsmodalitäten, um deren jeweilige Bilddaten
miteinander fusionieren zu können.
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Bekannte
Verfahren bedienen sich hierzu z. B. anatomischer Landmarken, die
in den Bilddatensätzen
der jeweiligen Bildgebungsmodalitäten abgebildet sind. Als Landmarken
können
beispielsweise Knochen oder auch Katheter verwendet werden. Diese
sind jedoch im Falle eines Knochen ortsgebunden oder wie im Falle
des Katheters lediglich invasiv positionierbar und in jedem Fall
von der Anatomie des Patienten abhängig.
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Der
Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Registrierung
zweier unterschiedlicher Bildgebungsmodali täten anzugeben, das die nichtinvasive
Verwendung von Landmarken an beliebigen Stellen im Untersuchungsobjekt
erlaubt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangsgenannten Art vorgesehen,
das die folgenden Schritte aufweist:
- – Erwärmung eines
Untersuchungsobjekts im gemeinsamen Bildaufnahmebereich beider Bildgebungsmodalitäten,
- – zeitgleich
oder zeitversetzt Aufnahme wenigstens eines ersten Bilddatensatzes
mit der ersten Bildgebungsmodalität,
- – zeitgleich
oder zeitversetzt Aufnahme wenigstens eines zweiten Wärmebilddatensatzes
mit der zweiten Bildgebungsmodalität,
- – wobei
aus dem ersten Bilddatensatz und dem zweiten Wärmebilddatensatz jeweils wenigstens eine
aus der Erwärmung
des Untersuchungsobjekts resultierende Wärmeinformation ermittelt wird,
- – Registrierung
der Bildgebungsmodalitäten
anhand der ermittelten Wärmeinformationen.
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Erfindungsgemäß ist also
vorgesehen, das Untersuchungsobjekt gezielt zu erwärmen, um
so innerhalb des Körpers
eine Landmarke, sozusagen eine „Wärmelandmarke”, zu setzen.
Diese ist je nach verwendetem Erwärmungsverfahren beliebig positionierbar
und auch reversibel, da durch diffusive Ausgleichsprozesse die Erwärmung des
Gewebes wieder abgebaut wird. Andererseits kann die derart gewonnene
Landmarke beliebig oft reproduziert werden, wobei selbstverständlich darauf
zu achten ist, dass das erwärmte
Gewebe nicht beschädigt
wird. Entsprechende Einwirkdauern sind aus der Strahlen- bzw. Ultraschalltherapie
hinlänglich
bekannt, weshalb das Verfahren ohne Gefährdung für den Patienten durchführbar ist.
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Anschließend können dann
mittels beliebig vieler Bildgebungsmodalitäten Datensätze aus einem die Landmarke
enthaltenden Bereich des Untersuchungsobjekts aufgenommen werden.
Um nun eine Registrierung anhand der thermischen Landmarke vornehmen
zu können,
müssen
diese Datensätze
Wärmeinformationen
enthal ten. Hierzu kann ein Datensatz ein Wärmebilddatensätze sein.
Unter einem Wärmebilddatensatz
wird dabei einerseits verstanden, dass dieser Datensatz wenigstens
eine Wärmeinformation
umfasst und aus Bildelementen aufgebaut ist, andererseits bedeutet
es nicht, dass sich die Wärmeinformation
alleine anhand eines einzigen Datensatzes bestimmen lässt. Beispielsweise ist
ein in der Magnetresonanztomographie übliches Verfahren zur Wärmequantifizierung,
Phasenunterschiede zwischen zwei zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommenen
Bilddatensätzen
zu bestimmen und anhand dieser eine Temperaturänderung als Wärmeinformation
zu ermitteln. Es wird also ein Datensatz als eine Art Basislinie
benötigt,
während
der zweite Datensatz über
eine Differenzberechnung zur Wärmdifferenzermittlung
herangezogen werden kann. In diesem Fall wird der zur Wärmeermittlung
nötige
Basisdatensatz selbstverständlich
vor Erwärmung
des Untersuchungsobjekts aufgenommen, und unter dem Wärmebilddatensatz
wird der zweite mit der gleichen Modalität aufgenommene Datensatz verstanden.
Der Referenzdatensatz ohne Erwärmung trägt allerdings
in dem Sinn keine Wärmeinformation, ist
lediglich einmalig aufzunehmen und wird daher als nicht dem Wärmebilddatensatz
zugehörig
bezeichnet.
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Allerdings
ist zur Ermittlung der Wärmeinformation
keine echte Wärme-
oder Wärmeänderungsbildgebung
zwingend notwendig. Es lässt
sich aus einem einzigen Bilddatensatz bereits eine Wärmeinformation
ableiten, beispielsweise wenn die Erwärmung des Untersuchungsobjekts
mit der Signalintensität
im Bilddatensatz korreliert. Dann sind immer noch verwertbare qualitative
Informationen im Bilddatensatz vorhanden, auch wenn keine Quantifizierung
gelingt.
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Vorteilhafterweise
kann aus den Wärmeinformationen
des aus Bildelementen aufgebauten ersten Bilddatensatzes und zweiten
Wärmebilddatensatzes
wenigstens eine Wärmevergleichsinformation ermittelt
werden. Das heißt,
dass eine bestimmte Eigenschaft der Wärmeinformation bzw. -verteilung
zur Registrierung aus den Bilddaten extrahiert wird.
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Ein
einfacher Fall ergibt sich, wenn beide Bildgebungsmodalitäten wärmebildgebungsfähig sind.
Dann kann auch als erste Bildgebungsmodalität eine wärmebildgebungsfähige Bildgebungsmodalität zur Aufnahme
eines ersten Wärmebilddatensatzes verwendet
werden, weshalb der erste und der zweite Wärmebilddatensatz direkte Wärme- oder
Wärmeänderungsinformationen
enthalten. Dadurch wird die Ermittlung und der Vergleich von Wärmeinformationen
besonders einfach.
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Vorzugsweise
kann als Wärmevergleichsinformation
in den Wärmebilddatensätzen jeweils
das wärmste
Bildelement verwendet werden. Das wärmste Bildelement kennzeichnet
entweder die höchste
Temperatur oder die höchste
Temperaturänderung.
Aufgrund der Erwärmung
des Untersuchungsobjekts ist davon auszugehen, dass sich die wärmste Position
im Bilddatensatz an der Stelle der Erwärmung findet und nicht innerhalb
eines sowieso warmen Bereichs. Dementsprechend ist das wärmste Bildelement
geeignet, das Zentrum der Erwärmung
darzustellen und hierüber
die Registrierung zu erreichen. Hierbei ist allerdings zu beachten,
dass ein einzelner Punkt zur Registrierung alleine noch nicht ausreicht.
Unter der Annahme, dass die Wärmebilddatensätze die
gleiche Ebene abbilden, reichen zwei Punkte oder ein Punkt sowie
eine damit verbundene Richtungsangabe aus, um eine vollständige Registrierung
zu erreichen. Als eine Wärmevergleichsinformation
dient hierbei dann das wärmste
Bildelement.
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Aufgrund
von Rauschen kann es allerdings dienlich sein, die im Wärmebilddatensatz
vorhandene Wärmeverteilung,
deren Verteilungsfunktion üblicherweise
bekannt ist, zu interpolieren und anhand der Interpolation das wärmste Bildelement
zu bestimmen.
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Da,
wie oben bereits beschrieben, ein einzelner Punkt zur Registrierung
nicht ausreicht, kann alternativ oder zusätzlich zum wärmsten Bildelement als
gegebenenfalls weitere Wärmevergleichsinformation
in den Wärmebilddatensätzen jeweils
ein oder mehrere Temperaturgradienten ermittelt werden. Ein Gradient
ergibt sich durch Differenzbildung zwischen wenigstens zwei Punkten,
es kann allerdings auch über
mehrere Punkte interpoliert werden. Daher kann die Registrierung
in diesem Fall bereits anhand eines einzigen Temperaturgradienten
erfolgen, zum Ausgleich von Messungenauigkeiten ist es allerdings
vorteilhaft, mehrere Temperaturgradienten zu ermitteln und eine
Registrierung anhand einer Interpolation erfolgen zu lassen.
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Mit
besonderem Vorteil kann zusätzlich
zum Temperaturgradienten als gegebenenfalls weitere Wärmevergleichsinformation
in den Wärmebilddatensätzen wenigstens
eine ebenfalls im jeweiligen Wärmebilddatensatz
abgebildete anatomische Landmarke verwendet werden. Die Verwendung
von anatomischen Landmarken ist dem Fachmann allgemein bekannt,
allerdings ist in manchen Fällen,
beispielsweise bei rotationssymmetrischen Landmarken, eine eindeutige
Registrierung anhand dieser anatomischen Landmarke allein nicht
möglich.
In diesem Fall kann die aufgrund der Erwärmung des Untersuchungsobjekts
erzeugte Landmarke ergänzend
verwendet werden, wobei die herkömmliche
anatomische Landmarke beispielsweise in Form eines Knochens vorliegt
und mit der auf der Erwärmung
basierenden Landmarke somit wenigstens zwei Punkte zur Registrierung
zur Verfügung
stehen.
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Wie
bereits beschrieben, bietet sich zur Verbesserung des Vergleichsergebnisses
eine gewisse Interpolation oder Mittelwertsbildung an. Mit besonderem
Vorteil kann als ebenfalls weitere Wärmevergleichsinformation in
den Wärmebilddatensätzen jeweils
der Schwerpunkt der Wärmeverteilung
in wenigstens einem Teilbereich des Wärmebilddatensatzes ermittelt
werden. Dieser Schwerpunkt bildet dabei lediglich einen von zwei
benötigten
Punkten zu Registrierung, allerdings ist er über alle oder wenigstens einen
Teil der Wärmeinformationen
gewichtet, weshalb er mit geringem Fehler bestimmbar ist. Insbesondere
ist der Schwerpunkt weniger durch die Bildauflösung oder die Schichtdicke
beeinflussbar, weshalb er sich beson ders zum Vergleich von Wärmebilddatensätzen mit
unterschiedlichen Auflösungseigenschaften
eignet.
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Vorteilhafterweise
kann zur Erwärmung
des Untersuchungsobjekts im Bildaufnahmebereich eine Vorrichtung
verwendet werden, die auf dem gleichen physikalischen Effekt basiert
wie eine der beiden Bildgebungsmodalitäten. Dies bedeutet, dass beispielsweise
die Erwärmung
mittels eines therapeutischen Ultraschallgeräts durchgeführt wird, und einer der beiden
Bildgebungsmodalitäten
dann eine bildgebende Ultraschallvorrichtung ist. Eine andere denkbare
Konstellation ist die Verwendung einer Lichtquelle, insbesondere
eines Lasers, während
zur Bildgebung eine optische Aufnahmevorrichtung, beispielsweise
eine Kamera, zum Einsatz kommt.
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In
diesem Fall ist es in alternativer Ausgestaltung zur Aufnahme eines
ersten und zweiten Wärmebilddatensatzes
möglich,
mit der ersten Bildgebungsmodalität lediglich einen oder mehrere
erste Bilddatensätze
aufzunehmen, die keine direkte Quantifizierung einer Wärmeinformation
zulassen. In diesem Fall kann die Wärmeinformation des ersten Bilddatensatzes
anhand der Verteilung der Signalintensität in den Bildelementen des
ersten Bilddatensatzes ermittelt werden.
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In
diesem Fall unterscheiden sich die oben genannten Möglichkeiten
zur Ermittlung einer Wärmevergleichsinformation
aus dem ersten Bilddatensatz von der Ermittlung einer Wärmevergleichsinformation
aus dem zweiten Wärmebilddatensatz
dahingehend, dass die Wärmevergleichsinformation
aus der Signalintensität
statt einem Temperaturzahlenwert oder anhand eines oder mehrerer
Signalintensitätsgradienten
statt Temperaturgradienten ermittelt wird. Dies basiert auf der
Annahme, dass die Signalintensität
und die Temperatur bzw. jeweils die Änderungen in Differenzdatensätzen wenigstens
in einem Teilbereich des Bildes zueinander proportional sind, und
dass diese Information auch ohne Kenntnis des Proportionalitätsfaktors,
der zur Quantifizierung nötig wäre, bereits
zur Registrierung ausreicht.
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Zur
Berechnung des Schwerpunkts wie auch zur Ermittlung der weiter vorgenannten
Wärmevergleichsinformationen
stellt sich natürlich
die Frage, welche Bildpunkte in die Analyse mit einzubeziehen sind
und welche nicht. Daher kann zur Ermittlung der Wärmeinformation
wenigstens ein Schwellwert verwendet werden und nur Wärmeinformationen
verwendet werden, die über
oder unter diesem Schwellwert liegen. Beispielsweise lässt sich
durch die Verwendung des Schwellwerts erreichen, dass lediglich erwärmte Bereiche
des Untersuchungsobjekts in die Analyse mit einbezogen werden. Andererseits
lassen sich durch den Schwellwert auch lediglich die Regionen einschließen, deren
Temperaturerhöhung
einen gewissen Mindestabstand zur Durchschnittstemperatur aufweist.
Weiterhin lässt
sich auch ein Maximalwert festlegen, weshalb durch Messungenauigkeiten bedingte
Fehlberechnungen in Form von Temperaturspitzen ebenfalls ausgeschlossen
werden.
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Durch
die Erwärmung
lassen sich, wie oben bereits beschrieben, an beliebiger Stelle
und zu beliebigen Zeitpunkten im Untersuchungsobjekt Landmarken
setzen. Dabei kann zwischen der Aufnahme wenigstens zweier Bilddatensätze oder
Wärmebilddatensätze einer
Bildgebungsmodalität
die Erwärmung
des Untersuchungsobjekts variiert werden. Durch dieses Vorgehen
können
mehrere Vorteile realisiert werden. Durch die Variation der Stelle
der Erwärmung
des Untersuchungsobjekts ist weiterhin die Möglichkeit zur Registrierung
der Bildgebungsmodalitäten
gegeben, andererseits kann damit dem Bild gleichzeitig eine Art
Zeitstempel aufgedrückt
werden. Liegen nämlich
einmal erste und zweite Bild- oder Wärmebilddatensätze mit
einer identischen Landmarke aufgrund von Erwärmung vor, ist die Registrierung
der Bildgebungsmodalitäten
bereits gegeben. Dementsprechend können die Wärmeinformationen der weiteren
Wärmebilddatensätze jeweils
dazu verwendet werden, den Zeitpunkt der Aufnahme festzulegen.
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Selbstverständlich ist
das Verfahren nicht auf zweidimensionale Bilddatensätze beschränkt. Zur dreidimensionalen
Regist rierung werden dann drei festzulegende Punkte benötigt, die
entweder aufgrund der räumlichen
Verteilung einer einmaligen Erwärmung
des Untersuchungsobjekts und unter Berücksichtigung eventuell weiterer
im Wärmebilddatensatz
abgebildeter anatomischer Landmarken erfolgen kann, andererseits
ist es auch denkbar, das Untersuchungsobjekt hierfür an drei
Stellen zu erwärmen.
Aber auch durch entsprechende Formgebung des erwärmten Bereichs ist bereits
eine dreidimensionale Registrierung möglich.
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In
einer alternativen Weiterbildung ist es auch möglich, dass nach der Registrierung
mittels der einen Bildgebungsmodalität wenigstens ein weiterer Bilddatensatz
oder Wärmebilddatensatz
aufgenommen wird, und durch Vergleich mit dem zuerst oder zuletzt
aufgenommenen Bilddatensatz oder Wärmebilddatensatz dieser Bildgebungsmodalität eine Bewegungsinformation
ermittelt wird, anhand derer die Bilddatenaufnahme oder die Bilddatenauswertung
der anderen Bildgebungsmodalität
bewegungskorrigiert wird. Dieses Vorgehen macht beispielsweise Sinn,
wenn die eine der beiden Bildgebungsmodalitäten eine viel höhere zeitliche
Auflösung
aufweist, und die zweite Bildgebungsmodalität entweder mehrere Durchgänge zur
Aufnahme eines Bilddatensatzes oder auch mehrere Bilddatensätze zur
Mittlung benötigt.
Erfolgt die Analyse der Wärmebilddatensätze der
einen Bildgebungsmodalität
automatisch und ohne Zeitverlust, kann bereits die Datenaufnahme
der anderen Bildgebungsmodalität
bewegungskorrigiert erfolgen. Anderenfalls ist lediglich eine Bewegungskorrektur
in Form von post-processing-Schritten möglich.
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Daneben
betrifft die Erfindung eine kombinierte Bildgebungseinrichtung zur
Durchführung
des Verfahrens, die zwei Bildgebungsmodalitäten sowie eine Wärmeerzeugungsvorrichtung
aufweist, wobei mit wenigstens einer der beiden Bildgebungsmodalitäten Wärmebilddatensätze aufnehmbar
sind. Vorzugsweise kann die Wärmeerzeugungsvorrichtung und
eine der beiden Bildgebungsmodalitäten auf dem gleichen physikalischen
Effekt basieren. Als Beispiel wurde oben bereits der Ultraschall genannt. Diese
Ausgestaltung erlaubt die Ausformung besonders kompakter kombinierter
Vorrichtungen zur gleichzeitigen Wärmeerzeugung und wärmeabhängiger Bildgebung.
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Alternativ
kann die Wärmeerzeugungsvorrichtung
eine Lichtquelle und die Bildgebungsmodalität eine optische Bildgebungsvorrichtung
sein. Beispielsweise ist es möglich,
im Rahmen der Materialprüfung
ein Objekt mit einem Laserstrahl zu erwärmen und diesen Vorgang mit
einer Kamera aufzunehmen. Die Bilddaten der Kamera erlauben keine
Temperaturbestimmung, zeigen aber sehr wohl die Lichtintensitätsverteilung
des Laserlichts an. Zusätzlich
aufgenommene Wärmebilddatensätze beispielsweise
einer Magnetresonanzanlage können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
mit den Bilddatensätzen
der Kamera registriert werden.
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Mit
besonderem Vorteil kann eine Bildgebungsmodalität eine Magnetresonanzeinrichtung sein.
Aus der Magnetresonanztomographie sind mehrere Verfahren zur Temperaturbestimmung
bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, über T1-Karten oder
Phasendifferenzbildgebung oder auch spektroskopische Bildgebung
Datensätze
mit Wärmeinformationen
zu gewinnen.
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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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1 eine
kombinierte Bildgebungseinrichtung,
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2 ein
Ablaufschema zur Bedienung der kombinierten Bildgebungseinrichtung,
und
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3 die
Registrierung der Bildgebungsmodalitäten.
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Die
kombinierte Bildgebungseinrichtung 1 gemäß 1 besteht
aus einer Magnetresonanzanlage 2, auf deren Patientenliege 3 der
Patient 4 gelagert ist, sowie aus einer kombinierten Ultraschallvorrichtung 5.
Bei der kombinierten Ultraschall vorrichtung 5 sind im Gehäuse 6 sowohl
ein bildgebender Ultraschall 7 wie auch ein therapeutischer
Ultraschall 8 zur Erwärmung
des Gewebes angeordnet. Zur Positionierung am Patienten ist weiterhin
ein Ständer 9 vorgesehen.
Nicht gesondert dargestellt sind Einzelheiten bezüglich der
Magnetresonanzanlage 2 oder der kombinierten Ultraschallvorrichtung 5,
die dem Fachmann wohl bekannt sind. Hierunter fallen beispielsweise
eine gemeinsame oder auch mehrere Steuerungseinrichtungen, die wenigstens
eine Hochfrequenzspule der Magnetresonanzanlage 2, usw.
In einer Ausgestaltung könnte
die kombinierte Ultraschallvorrichtung 5 auch an einem
Roboterarm befestigt sein, der selbst wiederum am Gehäuse der Magnetresonanzanlage
befestigt sein könnte. Über einen
solchen Roboterarm ließe
sich die kombinierte Ultraschallvorrichtung 5 sowohl durch
einen Anwender wie auch automatisch positionieren. Dabei ist es beispielsweise
denkbar, zuerst einen Übersichtsscan mit
der Magnetresonanzanlage 2 aufzunehmen, um in diesem automatisch
oder durch einen Anwender das Untersuchungszentrum festzulegen und
dann automatisch sowohl die Patientenliege 3 wie auch die kombinierte
Ultraschallvorrichtung 5 zu positionieren. Durch dieses
Vorgehen ist zwar eine gewisse Registrierung bereits vorgegeben,
allerdings erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine bildelementgenaue
Registrierung, die sich ohne das erfindungsgemäße Verfahren nur durch hochgenaue
Sensoreinrichtungen zur Positionsbestimmung der Vorrichtungen vornehmen
ließe.
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Das
in 2 dargestellte Ablaufschema zum Betrieb der kombinierten
Bildgebungseinrichtung 1 weist als ersten Schritt S1 die
Aufnahme von Basisdaten auf. Darunter ist zu verstehen, dass beispielsweise
zur Temperaturbestimmung mit einer Magnetresonanzanlage 2 ein
Basis- oder Referenzdatensatz benötigt wird. Das Vorgehen ist
bei solchen Verfahren grundlegend derart, dass nach Aufnahme des Referenzdatensatzes
und einer erfolgten Veränderung
der Temperaturverteilung im gemessenen Bereich des Untersuchungsobjekts
ein weiterer Datensatz aufgenommen wird. Es kann sich hierbei um
einfache Bilddatensätze
mit Phaseninformationen oder auch um komplette T1-Karten
handeln. Durch Vergleich der zweiten Datensätze mit den Referenzdatensätzen kann
dann über
eine Differenzbildung eine Temperaturänderung festgestellt werden.
Ohne Erwärmung
des Untersuchungsobjekts sollten die Datensätze abgesehen vom Rauschen
die gleichen Daten enthalten und dementsprechend mehr oder weniger
identisch sein. Um die zeitliche Abfolge von Temperaturänderungen
zu erfassen ist lediglich ein Wiederholen der Aufnahme des jeweiligen
Datensatzes nötig.
Eine Temperaturänderung
kann dabei durch Vergleich mit dem Referenzdatensatz oder auch mit dem
zuletzt oder jedem anderen vorher aufgenommenen Datensatz vonstatten
gehen. Selbstverständlich
handelt es sich hierbei jeweils um Datensätze mit gleichen Informationen,
beispielsweise also um T1-Karten. Dieser
unter S3 aufgeführte
Schritt beschreibt also im Falle einer Temperaturbestimmung über eine
Differenzmethode die Aufnahme eines weiteren Bilddatensatzes durch
die jeweilige Bildgebungsmodalität,
um dann über
Differenzbildung mit dem Referenzbilddatensatz den Wärmebilddatensatz
zu gewinnen.
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Falls
es möglich
ist, bereits aus einem einzigen Bilddatensatz einen Wärmebilddatensatz
zu gewinnen, kann Schritt S1 entfallen. Nach Schritt S3 steht jedenfalls
jeweils ein Wärmebilddatensatz
pro Bildgebungsmodalität
zur Verfügung.
Diese werden dann in Schritt S4 dazu verwendet, die Bildgebungsmodalitäten miteinander
zu registrieren. Nach erfolgte Registrierung gibt es mehrere Möglichkeiten,
weiterzuverfahren. In einer ersten Ausgestaltung können mit
einer oder mehreren Bildgebungsmodalitäten weitere Wärmebilddatensätze aufgenommen
werden, wobei zwischen den Aufnahmen der Erwärmungsort im Untersuchungsobjekt
variiert wird. Eine einmal erzeugte Erwärmung im Untersuchungsobjekt geht
selbstverständlich
durch Wärmeaustauschprozesse
innerhalb des Untersuchungsobjekts wieder verloren. Daher ist es
möglich,
das Untersuchungsobjekt an immer neuen Orten zu erwärmen und
diese zeitliche Abfolge dann dazu zu benutzen, die Wärmebilddatensätze zeitlich
zu registrieren. Diese zeitliche Registrierung ist als Schritt S5
dargestellt.
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In
einer alternativen Ausgestaltung wird in S6 der Ort der Erwärmung konstant
gehalten, während mögliche Ortsänderungen
in den Wärmebilddatensätzen dann
auf eine Bewegung des Untersuchungsobjekts zurückschließen lassen. Zeitlich hoch aufgelöste Wärmebilddatensätze, die
beispielsweise mittels eines bildgebenden Ultraschall aufgenommen wurden,
können
dazu verwendet werden, die Datensatzaufnahme eines Bilddatensatzes
der Magnetresonanzanlage 2 einer Bewegungskorrektur zu
unterziehen. Bei diesem Datensatz kann es sich um einen beliebigen
Datensatz handeln, es muss kein Wärmebilddatensatz und auch kein
Bilddatensatz sein, es kann sich beispielsweise um einen spektroskopischen
Datensatz handeln. Eine Bewegungskorrektur ist dabei beispielsweise
zur ortsselektiven Spektroskopie nötig.
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Schritt
S1 kann auch entfallen, wenn der unter S3 aufgenommene Bilddatensatz
zwar keine Wärmequantifizierung
erlaubt, aber dafür
die Signalintensität
in wenigstens einem Bereich des Bilddatensatzes proportional zur
Erwärmung
ist. Dies ist beispielsweise im oben genannten Fall eines Lasers und
einer Kamera der Fall, aber auch, wenn zur Erwärmung ein therapeutischer Ultraschall
verwendet wird, dessen Reflexionssignale von einem bildgebenden
Ultraschall erfasst werden. An den Stellen des Gewebes, an denen
die durch den therapeutischen Ultraschall eingebrachten Schallwellen
eine höhere Dichte
oder Intensität
erreichen, ist einerseits eine höhere
Erwärmung
des Gewebes und andererseits ein größeres Reflexionssignal im bildgebenden
Ultraschall zu erwarten. Somit korrelieren die Signalintensität und die
Erwärmung
des Gewebes.
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In 3 ist
eine Möglichkeit
zur Registrierung der Bildgebungsmodalitäten der kombinierten Bildgebungseinrichtung 1 gezeigt.
Der mit dem bildgebenden Ultraschall 7 aufgenommene Wärmebilddatensatz 10 und
der mit der Magnetresonanzanlage 2 aufgenommene Wärmebilddatensatz 11 zeigen
jeweils einen Knochen 12 und eine Wärmelandmarke 13. Diese
Wärmelandmarke
ist dadurch entstanden, dass das Untersuchungsobjekt gezielt in
einem Bereich, der in den Wärmebilddatensätzen 10 und 11 abgebildet
ist, mit einem therapeutischen Ultraschall erwärmt wurde. Die Registrierung
läuft dann
folgendermaßen
ab:
Zuerst wird ein Schwellwert festgelegt, der angibt, welche
Werte in der Temperaturänderung
berücksichtigt
werden. In den Wärmebilddatensätzen 10 und 11 ist
danach lediglich die Wärmelandmarke 13 zu
sehen. Der Knochen zeigt keinerlei Temperaturänderung und ist dementsprechend
nach Schwellwertsetzung nicht mehr abgebildet. Ausgehend von der Wärmelandmarke 13 ist
dann ein definierter Punkt festzulegen. Beispielsweise zeichnet
sich das Bildelement 14 dadurch aus, dass es die höchste Temperaturänderung
anzeigt. Es kann sich hierbei um die aus den Wärmebilddatensätzen ermittelten
Bildelemente handeln, andererseits ist auch die Wärmeverteilungsfunktion
der Wärmelandmarken 13 bekannt, weshalb
die Wärmelandmarke 13 einer
Interpolation unterzogen werden kann, um mögliche Messungenauigkeiten
herauszumitteln. Ausgehend vom Bildelement 14 wird dann
jedenfalls die Richtung der weitesten Ausdehnung der Wärmelandmarke 13 bestimmt.
Diese ist durch die Linie 15 dargestellt. Durch das Bildelement 14 und
die Linie 15 ist dadurch eine einfache Registrierung der
Bildgebungsmodalitäten möglich.
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Alternativ
zu diesem Vorgehen ließe
sich auch neben dem Bildelement 14 der Knochen 12 zur Registrierung
verwenden, und anstatt des Bildelements mit der höchsten Temperaturänderung
könnte auch
aus der Wärmelandmarke 13 der
Schwerpunkt der Wärmeverteilung
berechnet werden. Je mehr Bildelemente dabei zu einer Interpolation
oder Mittelwertsbildung herangezogen werden, desto geringer sind
die Ungenauigkeiten infolge von Messfehlern. Konkret werden aber
für eine
Registrierung zweidimensionaler Bilddatensätze zwei Punkte oder ein Punkt
mit einer Richtungsangabe und für
eine Registrierung mit Hilfe dreidimensionaler Bilddatensätze drei
Punkte, oder ein Punkt mit zwei Richtungsvektoren oder zwei Bildpunkte
sowie eine zu einem Punkt gehörende
Richtungsangabe benötigt.
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Die
Ausgestaltung der wärmebildgebungsfähigen Bildgebungsmodalitäten als
Magnetresonanzanlage 2 und Ultraschallvor richtung 5 sind
rein exemplarisch, statt der kombinierten Ultraschallvorrichtung 5 könnte auch
eine Lichtquelle mit einer optischen Bildgebungsvorrichtung kombiniert
sein.