DE102011085894B4

DE102011085894B4 - Verfahren und elektronische Recheneinrichtung zur Bildgebung und Bildgebungssystem

Info

Publication number: DE102011085894B4
Application number: DE102011085894.6A
Authority: DE
Inventors: Patrick Gross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2031-11-09
Also published as: CN103083046A; US8897855B2; US20130116542A1; DE102011085894A1

Abstract

Verfahren zur Bildgebung, umfassend: – Erzeugen von Schalldruck (24) durch Anwenden von Ultraschall (23), um eine Deformation von Gewebe (22) eines Untersuchungsobjekts (4) hervorzurufen, – Aufnehmen wenigstens eines Ultraschall-Bilddatensatzes (51, 52) mit einer Ultraschall-Bildgebungseinrichtung (6), – Ermitteln von ersten Daten (31; 53) abhängig von dem wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatz (51, 52), wobei die ersten Daten (31; 53) ortsaufgelöst die Deformation (32; 57) des Gewebes (22) als Reaktion auf den Schalldruck (24) repräsentieren, – Aufnehmen wenigstens eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61, 62) mit einer Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung (2), – Ermitteln von zweiten Daten (36; 63) abhängig von dem wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatz (61, 62), wobei die zweiten Daten (36; 63) ortsaufgelöst die Deformation (37; 67) des Gewebes (22) als Reaktion auf den Schalldruck (24) repräsentieren, und – Koregistrierung des wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatzes (51, 52) und des wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61, 62) abhängig von einem Vergleich der ersten Daten (31; 53) und der zweiten Daten (36; 63).

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Bildgebung. Die Erfindung betrifft insbesondere derartige Verfahren und Einrichtungen, mit denen eine Registrierung von Bildern, die mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfasst wurden, möglich ist.
In der Medizintechnik wird eine Vielzahl verschiedener bildgebender Verfahren eingesetzt. Zu diesen gehören beispielsweise die Computertomographie, die Magnetresonanztomographie, Ultraschall und die Positronenemissionstomographie. Diese Bildgebungsmodalitäten liefern ortsaufgelöst Informationen über unterschiedliche physikalische Eigenschaften eines untersuchten Bereichs eines Untersuchungsobjekts. Da unterschiedliche Bildgebungsmodalitäten Informationen über unterschiedliche Eigenschaften des untersuchten Bereichs liefern können, ist es wünschenswert, mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten Bilddaten zu erfassen.
Bei der Abbildung eines untersuchten Bereichs mit mehreren Bildgebungsmodalitäten ist die Registrierung der unterschiedlichen erhaltenen Bilder gegeneinander eine Herausforderung. Eine Koregistrierung erfordert, dass die mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfassten Bilder in geeigneter Weise ausgerichtet und richtig skaliert werden. Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Prozesse, die den unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten zugrunde liegen, können in den mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfassten Bildern unterschiedliche Verzerrungen vorliegen. Beispielsweise kann ein mit einer Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung erfasstes Bild Verzerrungen aufgrund von Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern aufweisen, die in einem mit einer Ultraschall-Bildgebungseinrichtung erfassten Bild desselben Bereichs nicht vorhanden sind.
Zur Koregistrierung von Bildern, die mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfasst wurden, können benutzerdefiniert anatomische Landmarken in unterschiedlichen Bildern identifiziert werden. Als Landmarken können beispielsweise Knochen oder Katheter verwendet werden. Derartige Landmarken sind jedoch im Falle eines Knochens ortsgebunden oder im Falle des Katheters lediglich invasiv positionierbar und von der Anatomie des Patienten abhängig. Eine benutzerdefinierte Festlegung kann zeitaufwändig sein. Abhängig von der Erfahrung des Benutzers kann eine benutzerdefinierte Festlegung ungenau oder fehleranfällig sein, wenn der Benutzer anatomische Landmarken nicht zuverlässig identifizieren kann. Es kann schwierig sein, eine ausreichend hohe Anzahl von Registrierungspunkten zu bestimmen, um eine nichtlineare Koregistrierung in drei Dimensionen vornehmen zu können. Die Anzahl der in den Bildern gut erkennbaren anatomischen Landmarken kann für derartige Zwecke zu gering sein.
Die US 2008 242 979 A1 beschreibt eine Kombination mehrerer Bildgebungsmodalitäten. Die Bildgebungsmdalitäten können ein Ultraschallsystem, ein Röntgensystem oder ein System zur Magnetresonanzbildgebung umfassen. Eine Koregistrierung kann vorgenommen werden. Dadurch kann aus einem mit dem Ultraschallsystem aufgenommenen Bild und einem mit dem Röntgensystem aufgenommenen Bild ein koregistriertes Bild bestimmt werden. Dabei wird ausgenutzt, dass eine Aufnahme von Bildern mit zwei Modalitäten erfolgen kann, ohne dass das Bildgebungsvolumen repositioniert werden muss.
Die US 2010/0087727 A1 und die DE 10 2008 047 644 A1 beschreiben jeweils ein Verfahren und ein Kombinationssystem, bei dem eine Registrierung von mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfassten Bildern abhängig von einer Wärmeinformation durchgeführt wird. Dies erfordert eine entsprechende detektierbare Erwärmung des Untersuchungsobjekts.
Es besteht weiterhin ein Bedarf an Verfahren und Vorrichtungen zur Bildgebung, bei denen eine zuverlässige Koregistrierung der mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfassten Bildern möglich ist, um die in den verschiedenen Bilddaten enthaltenen Informationen miteinander fusionieren zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Einrichtung und ein System zur Bildgebung anzugeben, die eine zuverlässige Koregistrierung von mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfassten Bilddatensätzen anhand einer Mehrzahl von Registrierungspunkten ermöglichen, ohne dass für die Registrierung die Messung eines Temperaturprofils erforderlich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren, eine elektronische Recheneinrichtung zur Bildgebung und ein Bildgebungssystem mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsbeispiele.
Nach einem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Bildgebung angegeben. Dabei wird Schalldruck durch Anwenden von Ultraschall erzeugt, um eine Deformation von Gewebe eines Untersuchungsobjekts hervorzurufen. Wenigstens ein Ultraschall-Bilddatensatz wird mit einer Ultraschall-Bildgebungseinrichtung aufgenommen. Erste Daten werden abhängig von dem wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatz ermittelt, wobei die ersten Daten ortsaufgelöst die Deformation des Gewebes als Reaktion auf den Schalldruck repräsentieren. Wenigstens ein Magnetresonanz-Bilddatensatz wird mit einer Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung aufgenommen. Zweite Daten werden abhängig von dem wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatz ermittelt, wobei die zweiten Daten ortsaufgelöst die Deformation des Gewebes als Reaktion auf den Schalldruck repräsentieren. Eine Koregistrierung des wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatzes und des wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatzes wird abhängig von einem Vergleich der ersten Daten und der zweiten Daten vorgenommen.
Bei dem Verfahren werden eine Ultraschallbildgebung und eine Magnetresonanzbildgebung kombiniert. Ultraschall und Kernspinresonanz testen unterschiedliche Materialeigenschaften aus. Durch eine derartige kombinierte Bildgebung können Informationen sowohl über die Antwort des Untersuchungsobjekts auf Ultraschall als auch auf die Kernspindynamik erhalten werden. Ultraschall und Kernspinresonanz weisen nur geringe oder keine wechselseitige Einflüsse auf. Dies erleichtert die kombinierte Bildgebung.
Bei dem Verfahren dienen die hervorgerufenen Deformationen bzw. die Reaktion des Gewebes des Untersuchungsobjekts als Landmarken für eine Registrierung. Dadurch können von dem Bildgebungssystem ohne invasive Eingriffe und durch eine geeignete Erzeugung des Schalldrucks lokale Landmarken erzeugt werden. Dadurch wird eine hohe Flexibilität erreicht. Die Anzahl und Dichte der Landmarken kann so eingestellt werden, dass eine nicht-lineare Koregistrierung mit einer gewünschten Genauigkeit vorgenommen werden kann.
Der Schalldruck kann so erzeugt werden, dass eine lokale Deformation des Gewebes hervorgerufen wird. Dadurch wird die Identifizierung geeigneter Landmarken in den mit Ultraschallbildgebung und mit Magnetresonanzbildgebung erhaltenen Daten erleichtert. Es können zeitsequentiell oder zeitlich parallel lokalisierte Deformationen des Gewebes hervorgerufen werden. Jede der Deformationen kann eine Ausdehnung aufweisen, die kleiner, insbesondere viel kleiner, als der mit den Bildgebungsmodalitäten abgebildete Bereich des Untersuchungsobjekts ist.
Die ersten Daten können so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes repräsentieren. Derartige erste Daten können einfach und zuverlässig ermittelt werden, beispielsweise unter Verwendung von Ultraschall-Elastographie oder Scherwellenbildgebung. Die Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes quantifiziert die Deformation des Gewebes als Reaktion auf den Schalldruck und kann zur Koregistrierung herangezogen werden.
Die ersten Daten können auch so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Verschiebung des Gewebes als Reaktion auf den Schalldruck in einem Koordinatensystem des wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatzes repräsentieren. Dazu kann beispielsweise abhängig von zwei zeitsequentiell erfassten Ultraschall-Bilddatensätzen die Verschiebung des Gewebes ortsabhängig bestimmt werden. Eine derartige Karte der Deformation erleichtert einen Vergleich von mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfassten Bildern.
Die zweiten Daten können so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes in einem Koordinatensystem des wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatzes repräsentieren. Die Steifigkeit oder Viskosität von Gewebe kann beispielsweise durch die Kombination von Ultraschall zum Erzeugen von akustischem Strahlungsdruck mit einer Magnetresonanzbildgebung erfasst werden. Dazu können insbesondere diffusionssensitive Magnetresonanz-Bildgebungssequenzen eingesetzt werden, um einen viskosen Impulsübertrag darstellbar zu machen. Die Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes quantifiziert die Deformation des Gewebes als Reaktion auf den Schalldruck und kann zur Koregistrierung herangezogen werden.
Die zweiten Daten können so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Verschiebung des Gewebes als Reaktion auf den Schalldruck in einem Koordinatensystem des wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatzes repräsentieren. Dazu kann beispielsweise abhängig von zwei zeitsequentiell erfassten Magnetresonanz-Bilddatensätzen die Verschiebung des Gewebes ortsabhängig bestimmt werden. Eine derartige Karte der Deformation erleichtert einen Vergleich von mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfassten Bildern.
Abhängig von dem Vergleich der ersten Daten und der zweiten Daten können mehrere, insbesondere mehr als drei, Registrierungspunkte bestimmt werden. Die Koregistrierung kann eine nicht-linearen Koregistrierung sein. Die Koregistrierung kann eine nicht-lineare Zerrung oder Stauchung des wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatzes und/oder des wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatzes umfassen. Die Koregistrierung kann eine Scherung des wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatzes und/oder des wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatzes umfassen.
Das Erzeugen des Schalldrucks durch Anwenden von Ultraschall, um eine lokale Deformation des Gewebes hervorzurufen, kann abhängig von einer gewünschten Anzahl und/oder Dichte von Registrierungspunkten automatisch durchgeführt werden. Das System zur Bildgebung kann die Anzahl und/oder Dichte von Registrierungspunkten automatisch wählen und die Erzeugung des Schalldrucks durch Anwenden von Ultraschall entsprechend automatisch steuern. Auf diese Weise kann automatisch sichergestellt werden, dass eine ausreichende Anzahl und/oder Dichte von Registrierungspunkten für eine nicht-lineare Koregistrierung vorliegt.
Das Erzeugen des Schalldrucks durch Anwenden von Ultraschall, um eine lokale Deformation des Gewebes hervorzurufen, kann abhängig von Eigenschaften der Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung erfolgen. Das Erzeugen des Schalldrucks durch Anwenden von Ultraschall, um eine lokale Deformation des Gewebes hervorzurufen, kann abhängig von Nichtlinearitäten in Gradientenfeldern der Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung erfolgen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass in Bereichen, in denen der wenigstens eine Magnetresonanz-Bilddatensatz eine stärkere Verzerrung aufweist, eine höhere Anzahl von Landmarken zur Registrierung erzeugt wird als in Bereichen, in denen Gradientenfelder ein lineares Verhalten zeigen.
Ein erster Magnetresonanz-Bilddatensatzes und ein zweiter Magnetresonanz-Bilddatensatz können zeitlich versetzt aufgenommen werden. Die zweiten Daten können abhängig von einem Vergleich des ersten Magnetresonanz-Bilddatensatzes und des zweiten Magnetresonanz-Bilddatensatzes ermittelt werden. Der erste Magnetresonanz-Bilddatensatz kann vor dem Erzeugen des Schalldrucks aufgenommen werden, und der zweite Magnetresonanz-Bilddatensatz kann während des Erzeugens des Schalldrucks oder nach dem Erzeugen des Schalldrucks aufgenommen werden. Die zweiten Daten können dadurch so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Verschiebung des Gewebes als Reaktion auf den Schalldruck repräsentieren.
Bei dem Verfahren kann auch nur ein Magnetresonanz-Bilddatensatzes aufgenommen werden, während der Schalldruck erzeugt wird, um die Deformation des Gewebes hervorzurufen. Der Magnetresonanz-Bilddatensatz kann mit einer diffusionssensitiven Magnetresonanz-Bildgebungssequenz erfasst werden. Auf diese Weise kann ohne mehrfache Abbildung derselben Voxel ortsaufgelöst eine Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes ermittelt werden. Diese kann mit den ersten Daten abgeglichen werden, um die Koregistrierung durchzuführen. Eine mehrfache Abtastung desselben Voxels mit nachfolgender Differenzbildung von mehreren Magnetresonanz-Bilddatensätzen kann so vermieden werden.
Bei dem Verfahren kann ein erster Ultraschall-Bilddatensatz vor dem Erzeugen des Schalldrucks aufgenommen werden. Ein zweiter Ultraschall-Bilddatensatzes kann nach dem Erzeugen des Schalldrucks oder während des Erzeugens des Schalldrucks, der eine lokale Deformation des Gewebes hervorruft, aufgenommen werden. Die ersten Daten können abhängig von einem Vergleich des ersten Ultraschall-Bilddatensatzes und des zweiten Ultraschall-Bilddatensatzes ermittelt werden. Die ersten Daten können dadurch so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Verschiebung des Gewebes als Reaktion auf den Schalldruck und die dadurch hervorgerufene lokale Deformation repräsentieren.
Der Schalldruck kann abhängig von einem für das Aufnehmen des wenigstens eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes ausgewählten Bereich des Untersuchungsobjekts erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Richtung und/oder ein Fokus von Ultraschall, der von einem Ultraschallwandler zur Erzeugung des Schalldrucks erzeugt wird, abhängig von Betriebsparametern der Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung festgelegt werden. Die Richtung des Ultraschalls kann so gewählt werden, dass sie der Richtung entspricht, in der die Magnetresonanz-Bildgebungssequenz diffusionssensitiv ist. Bei sequentiellem Auslesen mehrerer Schichten des Untersuchungsobjekts mit der Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung kann ein Fokus der von dem Ultraschallwandler erzeugten akustischen Strahlung so eingestellt werden, dass er jeweils in der von der Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung ausgelesenen Schicht liegt und/oder um weniger als einen Schwellenwert von der mit der Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung ausgelesenen Schicht entfernt ist.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Computerprogramm angegeben, das eine Befehlsfolge umfasst, die bei Ausführung durch eine elektronische Recheneinrichtung eines Bildgebungssystems mit einer Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung und einer Ultraschall-Bildgebungseinrichtung das Bildgebungssystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem Aspekt oder Ausführungsbeispiel der Erfindung veranlasst. Das Computerprogramm kann beispielsweise in den Speicher eines Auswerte- und Steuerrechners des Bildgebungssystems ladbar sein. Das Computerprogramm kann als Quellcode oder als eine kompilierte Befehlsfolge vorliegen. Durch das Computerprogramm kann das Bildgebungssystem programmmäßig zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Datenträger angegeben, auf dem ein eine Befehlsfolge umfassendes Computerprogramm gespeichert ist, das bei Ausführung durch eine elektronische Recheneinrichtung eines Bildgebungssystems mit einer Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung und einer Ultraschall-Bildgebungseinrichtung das Bildgebungssystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem Aspekt oder Ausführungsbeispiel der Erfindung veranlasst. Der Datenträger kann beispielsweise eine CD-ROM, eine DVD, ein Magnetband, ein Flash-Speicher oder ein USB-Stick sein, auf welchem das Computerprogramm als elektronisch lesbare Steuerinformationen gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen von dem Datenträger gelesen und von der Recheneinrichtung des Bildgebungssystems ausgeführt werden, kann das Verfahren nach den verschiedenen Aspekten oder Ausführungsformen von dem Bildgebungssystem durchgeführt werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine elektronische Recheneinrichtung zur Bildgebung angegeben. Die elektronische Recheneinrichtung umfasst eine erste Schnittstelle zum Empfangen wenigstens eines Ultraschall-Bilddatensatzes und eine zweite Schnittstelle zum Empfangen wenigstens eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes. Die elektronische Recheneinrichtung umfasst eine Prozessoreinheit, die eingerichtet ist, um erste Daten abhängig von dem wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatz so zu ermitteln, dass die ersten Daten ortsaufgelöst eine Deformation von Gewebe eines Untersuchungsobjekts als Reaktion auf Schalldruck repräsentieren. Die Prozessoreinheit ist eingerichtet, um zweite Daten abhängig von dem wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatz so zu ermitteln, dass die zweiten Daten ortsaufgelöst die Deformation des Gewebes des Untersuchungsobjekts als Reaktion auf den Schalldruck repräsentieren. Die Prozessoreinheit ist eingerichtet, um eine Koregistrierung des wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatzes und des wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatzes abhängig von einem Vergleich der ersten Daten und der zweiten Daten durchzuführen.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Bildgebungssystem angegeben, das eine Ultraschall-Bildgebungseinrichtung, eine Magnetresonaz-Bildgebungseinrichtung und eine elektronische Recheneinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel umfasst, die mit der Ultraschall-Bildgebungseinrichtung und der Magnetresonaz-Bildgebungseinrichtung gekoppelt ist.
Die elektronische Recheneinrichtung kann eingerichtet sein, um einen Ultraschallwandler zu steuern, um den Schalldruck durch Anwenden von Ultraschall zu erzeugen. Auf diese Weise kann die elektronische Recheneinrichtung das dynamische Setzen von Landmarken, die durch die Deformation von Gewebe erzeugt werden, kontrollieren.
Ausgestaltungen der elektronischen Recheneinrichtung und des Bildgebungssystems nach Ausführungsbeispielen und die damit erreichten Wirkungen entsprechen den Ausgestaltungen und Wirkungen des Verfahrens nach Ausführungsbeispielen.
Das Bildgebungssystem kann zur Durchführung des Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel eingerichtet sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
1 zeigt ein Bildgebungssystem.
2 und 3 zeigen einen untersuchten Bereich eines Untersuchungsobjekts zur Erläuterung der Funktionsweise des Bildgebungssystems.
4 zeigt erste Daten und zweite Daten, die jeweils eine Deformation von Gewebe als Reaktion auf Schalldruck repräsentieren.
5 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
6 zeigt mehrere Ultraschall-Bilddatensätze und daraus gewonnene erste Daten.
7 zeigt mehrere Magnetresonanz-Bilddatensätze und daraus gewonnene zweite Daten.
8 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
9 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
10 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
1 zeigt ein Bildgebungssystem 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Bildgebungssystem 1 umfasst einer Magnetresonanz(MR)-Bildgebungseinrichtung 2 und eine Ultraschallsystem 5. Die MR-Bildgebungseinrichtung 2 weist eine Stützeinrichtung 3, beispielsweise eine Untersuchungsliege auf, auf der ein Untersuchungsobjekt 4 gelagert ist. Das Ultraschallsystem 5 kann eine Ultraschall(US)-Bildgebungseinrichtung 6 und eine US-Behandlungseinrichtung 7 aufweisen, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können. Die US-Behandlungseinrichtung 7 ist eingerichtet, um einen Ultraschallpuls mit einer Amplitude zu erzeugen, so dass der resultierende Schalldruck zu einer Deformation von Weichgewebe des Untersuchungsobjekts 4 führt. Die Amplitude kann so gewählt sein, dass die Verschiebung von Weichgewebe in einem Patienten einen oder einige wenige Mikrometer beträgt. Die Verschiebung von weichem Gewebe kann zwischen einem und zwanzig Mikrometer betragen. Derartige Verschiebungen von weichem Gewebe können bei Einsatz von Ultraschallpulsen in einem Betrieb erreicht werden, bei dem herkömmliche akustische Energien nicht überschritten werden. Alternativ oder zusätzlich zu der US-Behandlungseinrichtung 7, die in einem Gehäuse mit der US-Bildgebungseinrichtung 6 vorgesehen ist, kann das Ultraschallsystem 5 einen separaten US-Umsetzer 8 aufweisen, um Ultraschall in das Untersuchungsobjekt einzukoppeln und/oder Ultraschall zu erfassen.
Die MR-Bildgebungseinrichtung 2 und das Ultraschallsystem 5 weisen weitere an sich bekannte Elemente auf, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Beispielsweise weist die MR-Bildgebungseinrichtung 2 wenigstens eine Hochfrequenzspule und ein Gradientensystem auf. In einer Ausgestaltung kann eine Komponente des Ultraschallsystems 5 an einem Roboterarm befestigt sein, der relativ zu der MR-Bildgebungseinrichtung 2 beweglich sein kann. Über einen solchen Roboterarm kann eine automatische oder benutzerdefinierte Positionierung der Komponente des Ultraschallsystems 5, die Ultraschall in das Untersuchungsobjekt 4 einkoppelt, erfolgen.
Das Bildgebungssystem 1 weist eine elektronische Recheneinrichtung 10 auf, die mit der MR-Bildgebungseinrichtung 2 und dem Ultraschallsystem 5 gekoppelt ist. Die elektronische Recheneinrichtung 10 erfüllt Auswertefunktionen. Wie noch ausführlicher beschrieben wird, bestimmt die elektronische Recheneinrichtung 10 aus wenigstens einem US-Bilddatensatz, der mit der US-Bildgebungseinrichtung 6 erfasst wird, erste Daten, die eine lokale Deformation von Gewebe als Reaktion auf mit dem Ultraschallsystem erzeugten Schalldruck repräsentieren. Die ersten Daten können die Position wenigstens eines Punktes in einem US-Bilddatensatz umfassen, der eine maximale Verschiebung gegenüber seiner Position vor Anwenden des Schalldrucks aufweist. Die ersten Daten können auch die Positionen mehrerer lokaler Verschiebungs- oder Deformationsmaxima umfassen. Die elektronische Recheneinrichtung 10 ist weiterhin eingerichtet, um aus wenigstens einem MR-Bilddatensatz, der mit der MR-Bildgebungseinrichtung 2 erfasst wird, zweite Daten zu bestimmen, die eine lokale Deformation von Gewebe als Reaktion auf mit dem Ultraschallsystem erzeugten Schalldruck repräsentieren. Die zweiten Daten können die Position wenigstens eines Punktes in einem MR-Bilddatensatz umfassen, der eine maximale Verschiebung gegenüber seiner Position vor Anwenden des Schalldrucks aufweist. Die zweiten Daten können auch die Positionen mehrerer lokaler Verschiebungs- oder Deformationsmaxima in einem MR-Bilddatensatz umfassen. Die elektronische Recheneinrichtung 10 ist eingerichtet, um die so identifizierten Registrierungspunkte einander zuzuordnen. Die Koregistrierung von MR-Bilddatensätzen und US-Bilddatensätzen erfolgt anhand der auf diese Weise identifizierten Registrierungspunkte.
Die elektronische Recheneinrichtung 10 kann darüber hinaus Steuerfunktionen erfüllen. Es können separate Steuer- und Auswerterechner vorgesehen sein, die in Kombination die Funktion der elektronischen Recheneinrichtung 10 erfüllen. Die elektronische Recheneinrichtung 10 kann das Ultraschallsystem 5 so steuern, dass Schalldruck erzeugt wird, der zu einer lokalen Deformation von Gewebe des Untersuchungsobjekts führt. Der Schalldruck kann so erzeugt werden, dass ein Ultraschallpuls oder mehrere kurze Ultraschallpulse erzeugt werden, um die lokale Deformation hervorzurufen. Der Ultraschallpuls kann eine Dauer von weniger als 500 Mikrosekunden, beispielsweise eine Dauer im Intervall von 50 bis 150 Mikrosekunden aufweisen. Durch den Einsatz von Pulsen, die zu einer lokalen Verschiebung von Gewebe führen, kann der Energieeintrag und eine Erwärmung des Gewebes gering gehalten werden. Der Ultraschallpuls kann räumlich fokussiert sein. Verschiebungen im Bereich von bis zu 20 Mikrometer, beispielsweise von 1 bis 20 Mikrometer, können ausreichend sein, um sowohl in US-Bilddatensätzen als auch in MR-Bilddatensätzen zuverlässig identifiziert zu werden. Derartige Verschiebungen lassen sich mit herkömmlich von Ultraschallsystemen eingesetzten Energien erreichen. Der Ultraschallpuls, der zum Hervorrufen einer lokalen Deformation erzeugt wird, kann so generiert werden, dass eine laterale Ausdehnung beim Auftreffen auf ein vorbestimmtes Gewebe kleiner als ein Schwellenwert ist.
Die elektronische Recheneinrichtung 10 kann eingerichtet sein, um automatisch eine Anzahl und/oder Dichte von Registrierungspunkten zu ermitteln. Die elektronische Recheneinrichtung 10 kann die Anzahl und/oder Dichte automatisch festlegen, wobei die Registrierungspunkte nicht homogen verteilt sein müssen. Beispielsweise kann die elektronische Recheneinrichtung 10 anhand eines Übersichtsbilds, das mit der MR-Bildgebungseinrichtung 2 oder mit der US-Bildgebungseinrichtung 5 erfasst wird, automatische weicheres Gewebe identifizieren.
Durch Schalldruck kann bei den Bildaufnahmen, die parallel mit der MR-Bildgebungseinrichtung 2 und der US-Bildgebungseinrichtung 5 durchgeführt werden, jeweils eine Landmarke dynamisch generiert werden, in dem eine Deformation an Weichgewebe hervorgerufen wird, die sowohl von der MR-Bildgebungseinrichtung 2 als auch von der US-Bildgebungseinrichtung 5 abgebildet wird.
Die elektronische Recheneinrichtung 10 kann das Ultraschallsystem 5 zur Erzeugung von lokalen Deformationen des Gewebes abhängig von Eigenschaften der MR-Bildgebungseinrichtung 2 und/oder des Ultraschallsystems 5 steuern. Beispielsweise können Gradientenfelder der MR-Bildgebungseinrichtung 2 Nichtlinearitäten aufweisen, die in manchen Regionen des abgebildeten Bereichs stärker ausgeprägt sind. In diesem Fall kann die elektronische Recheneinrichtung 10 das Ultraschallsystem 5 so steuern, dass lokale Deformationen an Gewebe, die als Landmarken für die Koregistrierung dienen, in diesen Regionen in ausreichender Anzahl und/oder Dichte gesetzt werden, um die Durchführung einer nicht-lineare Koregistrierung zu erlauben. Beispielsweise kann anstelle einer linearen Skalierung der MR-Bilddaten eine nicht-lineare Skalierung, d. h. eine nicht-lineare Stauchung oder Zerrung, erfolgen. Die Parameter der nicht-linearen Skalierung können ermittelt werden, indem mehr als drei Registrierungspunkte durch lokale Deformation gesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann zur Koregistrierung eine Scherung der MR-Bilddaten vorgenommen werden. Die Parameter der Scherung können ermittelt werden, indem mehr als drei Registrierungspunkte durch lokale Deformation gesetzt werden.
Die elektronische Recheneinrichtung 10 weist eine erste Schnittstelle 16 auf, über die eine Prozessoreinheit 11 Daten von dem Ultraschallsystem 5 empfängt. Falls die elektronische Recheneinrichtung 10 auch Steuerfunktionen ausübt, können über die erste Schnittstelle 16 auch Steuerbefehle an das Ultraschallsystem 5 ausgegeben werden. Mit den Steuerbefehlen kann die Erzeugung von Schalldruck durch Ultraschall zum Setzen einer Deformationsmarke gesteuert werden. Die elektronische Recheneinrichtung 10 weist eine zweite Schnittstelle 12 auf, über die die Prozessoreinheit 11 Daten von der MR-Bildgebungseinrichtung 2 empfängt. Falls die elektronische Recheneinrichtung 10 auch Steuerfunktionen ausübt, können über die zweite Schnittstelle 12 auch Steuerbefehle an die MR-Bildgebungseinrichtung 2 ausgegeben werden. Die elektronische Recheneinrichtung 10 ist so ausgestaltet, dass die Erzeugung von Schalldruck zum Setzen einer Deformationsmarke zeitlich koordiniert mit der Bildgebung durch die MR-Bildgebungseinrichtung 2 erfolgt. Das Ultraschallsystem 5 kann abhängig von einem Steuersignal, das zum Steuern der MR-Bildgebungseinrichtung 2 verwendet wird, gesteuert werden. Das Ultraschallsystem 5 kann so gesteuert werden, dass durch einen erzeugten Puls zum lokalen Deformieren des Gewebes eine Deformation in einer Schicht oder in einem Teilvolumen des Untersuchungsobjekts hervorgerufen wird, die bzw. das mit der MR-Bildgebungseinrichtung 2 abgebildet wird. Die Prozessoreinheit 11 kann programmtechnisch so eingerichtet sein, dass die elektronische Recheneinrichtung 10 die verschiedenen hier beschriebenen Auswerte- und Steuerfunktionen ausübt.
2 und 3 veranschaulichen den Einsatz von Schalldruck zum dynamischen Erzeugen von Deformationen, die als Landmarken für eine Koregistrierung dienen. 2 und 3 zeigen jeweils einen untersuchten Bereich 21 eines Untersuchungsobjekts. Gewebe 22, das eine geringe Steifigkeit aufweist, wird durch Einstrahlen eines Ultraschallpulses 23 lokal deformiert. Durch viskosen Impulsübertrag wird eine Kraft erzeugt, die von einem auf das Gewebe auftreffenden Schalldruck 24 resultiert. Der Ultraschallpuls 23 erzeugt eine durch akustische Strahlung erzeugte Kraft. Die durch akustische Strahlung erzeugte Kraft ruft die lokale Deformation des Gewebes 22 hervor. Die durch akustische Strahlung erzeugte Kraft bzw. die dadurch hervorgerufene Deformation des Gewebes als Reaktion darauf wird sowohl mit MR-Bildgebung als auch mit US-Bildgebung erfasst. Die Position des deformierten Gewebes wird in einem Koordinatensystem eines MR-Bilddatensatzes und in einem Koordinatensystem eines US-Bilddatensatzes erkannt. Dadurch steht ein Registrierungspunkt zur Verfügung. Der Vorgang kann zeitlich parallel oder zeitlich sequentiell wiederholt werden, wobei mehrere lokale Deformationen an unterschiedlichen Punkten des Untersuchungsobjekts hervorgerufen werden.
Die Deformation, die den Schalldruck 24 hervorgerufen wird, kann so gesetzt werden, dass sie von der MR-Bildgebungseinrichtung abgebildet wird. Falls die MR-Bildgebung zu einem bestimmten Zeitpunkt räumlich selektiv eine Schicht oder ein Teilvolumen 25 abbildet, kann der Ultraschallpuls 23 so generiert werden, dass eine Deformation in der Schicht oder dem Teilvolumen 25 hervorgerufen wird. Falls zu einem anderen Zeitpunkt die MR-Bildgebung eine andere Schicht oder ein anderes Teilvolumen 26 abbildet, kann der Ultraschallpuls 23 so generiert werden, dass eine Deformation in der anderen Schicht oder dem andere Teilvolumen 26 hervorgerufen wird.
4 veranschaulicht die Koregistrierung von US-Bilddaten und MR-Bilddaten. Aus mehreren Sätzen von US-Bilddaten wird rechnerisch eine erste Deformationskarte 31 gewonnen. Die erste Deformationskarte 31 repräsentiert ortsaufgelöst die örtliche Verschiebung von Gewebe als Reaktion auf eine lokal wirkende Kraft, die durch Ultraschall erzeugt wird. Die erste Deformationskarte 31 kann beispielsweise durch einen Vergleich zweier US-Bilddatensätze gewonnen werden, von denen einer vor und ein weiterer während oder nach der durch Schalldruck hervorgerufenen Deformation aufgenommen wird. Ein Deformationsprofil 32 zeigt ortsaufgelöst die Verschiebung von Gewebe als Reaktion auf den Schalldruck, wie sie in den US-Bilddatensätzen abgebildet ist. Eine maximale Verschiebung liegt an einem Bildpunkt 33 vor.
Aus mehreren Sätzen von MR-Bilddaten wird rechnerisch eine zweite Deformationskarte 36 gewonnen. Die zweite Deformationskarte 36 repräsentiert ortsaufgelöst die örtliche Verschiebung von Gewebe als Reaktion auf eine lokal wirkende Kraft, die durch Ultraschall erzeugt wird. Die zweite Deformationskarte 36 kann beispielsweise durch einen Vergleich zweier MR-Bilddatensätze gewonnen werden, von denen einer vor und ein weiterer während oder nach der durch Schalldruck hervorgerufenen Deformation gewonnen wird. Ein Deformationsprofil 37 zeigt ortsaufgelöst die Verschiebung von Gewebe als Reaktion auf den Schalldruck, wie sie in den MR-Bilddatensätzen abgebildet ist. Eine maximale Verschiebung liegt an einem Bildpunkt 38 vor.
Mit dem Bildpunkt 33 in den US-Bilddaten und dem Bildpunkt 38 in den MR-Bilddaten steht ein Registrierungspunkt zur Verfügung. Wird ein Deformationsprofil ermittelt, kann eine Koregistrierung anhand der Deformationsprofile erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Setzen einer lokalen Deformation als Landmarke für die Koregistrierung wiederholt werden, um weitere Registrierungspunkte zu gewinnen.
Verschiedene Maßnahmen können eingesetzt werden, um die Robustheit der Koregistrierung zu erhöhen. Beispielsweise kann ein Schwellenwertvergleich eingesetzt werden. Bei der Bestimmung der Deformationskarten aus US-Bilddatensätzen und MR-Bilddatensätzen können jeweils nur Bereiche berücksichtigt werden, bei denen eine Verschiebung des Gewebes einen Schwellenwert übersteigt. Der Schwellenwert kann automatisch abhängig davon festgelegt werden, ob das Gewebe, das dem Schalldruck ausgesetzt wird, relativ weich oder relativ steif ist.
5 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens 40 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 40 kann von dem Bildgebungssystem 1 ausgeführt werden. Bei dem Verfahren 40 werden zwei US-Bilddatensätze erfasst, um eine Verschiebung von Gewebe in Reaktion auf den erzeugten Schalldruck in einem Koordinatensystem der US-Bilddatensätze zu ermitteln. Bei dem Verfahren 40 werden zwei MR-Bilddatensätze erfasst, um eine Verschiebung von Gewebe in Reaktion auf den erzeugten Schalldruck in einem Koordinatensystem der MR-Bilddatensätze zu ermitteln.
Bei 41 wird eine erste US-Bilderfassung durchgeführt. Bei 41 kann eine B-Bild-Sonographie durchgeführt werden. So kann ein Erstuntersuchungsbild gewonnen werden. Bei 43 wird ein Ultraschallpuls erzeugt, um durch Schalldruck eine lokale Deformation von Gewebe hervorzurufen. Bei 44 erfolgt eine zweite US-Bilderfassung. Die zweite US-Bilderfassung kann während des Erzeugens des Schalldrucks bei 43 oder nach dem Erzeugen des Schalldrucks bei 43 erfolgen. Die zweite US-Bilderfassung wird dann innerhalb eines Zeitraums nach dem Ende des Ultraschallpulses durchgeführt, der kleiner als eine Relaxationszeit des Gewebes ist, das durch den Ultraschallpuls verschoben wurde. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Gewebe noch nicht in seine Ruhelage relaxiert ist. Die zweite US-Bilderfassung bei 44 kann durch Ultraschallstrahlen, mit denen eine sonographische Nachverfolgung erfolgt, durchgeführt werden. Die zweite US-Bilderfassung bei 44 kann mit herkömmlichen sonographischen Techniken durchgeführt werden.
Parallel zur US-Bilderfassung erfolgt auch eine MR-Bilderfassung. Bei 42 wird eine erste MR-Bilderfassung durchgeführt. Die erste MR-Bilderfassung kann die Erfassung eines Übersichtsbilds mit MR sein. Bei 45 erfolgt eine zweite MR-Bilderfassung. Die zweite MR-Bilderfassung kann während des Erzeugens des Schalldrucks bei 43 oder nach dem Erzeugen des Schalldrucks bei 43 erfolgen. Die zweite MR-Bilderfassung wird zeitlich überlappend mit der zweiten US-Bilderfassung durchgeführt. Die zweite MR-Bilderfassung wird jedenfalls innerhalb eines Zeitraums nach dem Ende des Ultraschallpulses durchgeführt, der kürzer als die Relaxationszeit des Gewebes ist, das durch den Ultraschallpuls verschoben wurde. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Gewebe noch nicht in seine Ruhelage relaxiert ist.
Bei 46 werden abhängig von einem Vergleich eines ersten US-Bilddatensatzes, der bei der ersten US-Bilderfassung aufgenommen wurde, und eines zweiten US-Bilddatensatzes, der bei der zweiten US-Bilderfassung aufgenommen wurde, erste Daten berechnet. Die ersten Daten geben ortsaufgelöst die Verschiebung von Gewebe in dem Koordinatensystem der US-Bilddatensätze an. Dazu kann beispielsweise ein Graustufenbild errechnet werden, das die in den US-Bilddatensätzen abgebildete Verschiebung des Gewebes ortsaufgelöst beschreibt. Bei 47 werden abhängig von einem Vergleich eines ersten MR-Bilddatensatzes, der bei der ersten MR-Bilderfassung aufgenommen wurde, und eines zweiten MR-Bilddatensatzes, der bei der zweiten MR-Bilderfassung aufgenommen wurde, zweite Daten berechnet. Die zweiten Daten geben ortsaufgelöst die Verschiebung von Gewebe in dem Koordinatensystem der MR-Bilddatensätze an. Dazu kann beispielsweise ein Graustufenbild errechnet werden, das die in den MR-Bilddatensätzen abgebildete Verschiebung des Gewebes ortsaufgelöst beschreibt. Die so ermittelten Deformationskarten in den Koordinatensystemen der MR-Bilddatensätze und US-Bilddatensätze können zur Koregistrierung verwendet werden. Beispielsweise können ein Punkt, der gemäß den ersten Daten eine maximale Verschiebung in den US-Bilddatensätzen aufweist, und ein Punkt, der gemäß den zweiten Daten eine maximale Verschiebung in den MR-Bilddatensätzen aufweist, als Registrierungspunkte verwendet werden. Es können auch mehrere Punkte in den ersten Daten und den zweiten Daten als Registrierungspunkte verwendet werden, beispielsweise falls mit den ersten Daten und den zweiten Daten ein ortsabhängiges Deformationsprofil ermittelt wurde.
Bei 48 wird überprüft, ob bereits eine ausreichende Anzahl von Registrierungspunkten ermittelt wurde. Falls noch keine ausreichende Anzahl von Registrierungspunkten vorliegt, kann eine Deformationsmarke dynamisch an einem weiteren Punkt gesetzt werden, indem Schalldruck auf diesen ausgeübt wird. Die Ermittlung der Deformation in den US-Bilddaten und den MR-Bilddaten kann wiederholt werden. Bei der Überprüfung bei 48 kann ermittelt werden, ob bereits eine vorgegebene Anzahl von Registrierungspunkten vorliegt, die abhängig von einer Parameterzahl für eine Koregistrierung gewählt ist. Für eine nicht-lineare Koregistrierung müssen mehr als drei Paare von Registrierungspunkten in den mit US- und MR-Bildgebung erfassten Bilddatensätzen vorliegen.
Bei 49 wird eine Koregistrierung vorgenommen. Die dynamisch vom System in ausreichender Anzahl durch Anwenden von Schalldruck generierten lokalen Gewebedeformationen dienen dabei als Landmarken für die Koregistrierung. Die Koregistrierung kann eine nicht-lineare Koregistrierung sein. Wenigstens ein Bilddatensatz, beispielsweise wenigstens ein MR-Bilddatensatz, kann nicht-linear skaliert und/oder geschert werden.
6 zeigt beispielhafte US-Bilddatensätze 51, 52 und deren Verarbeiten bei dem Verfahren 40. In einem ersten US-Bilddatensatz 51, der vor einer durch einen Ultraschallpuls hervorgerufenen lokalen Deformation von Gewebe aufgenommen wird, ist ein Bild 55 des Gewebes enthalten. In einem zweiten US-Bilddatensatz 52, der nach dem Ausüben oder während des Ausübens von Schalldruck auf das Gewebe zum Hervorrufen einer lokalen Deformation erfasst wird, ist ein Bild 56 des Gewebes enthalten. Der lokal applizierte Schalldruck führt zu einer Verschiebung gegenüber dem ursprünglichen Bild 55. Rechnerisch können erste Daten 53 gewonnen werden, die die Verschiebung quantifizieren. Beispielsweise kann ein Differenzbild berechnet werden. Komplexere Techniken können eingesetzt werden, um einen Abschnitt 57 in dem Koordinatensystem der US-Bilddatensätze zu identifizieren, in dem das Gewebe durch den Ultraschallpuls verschoben wurde.
7 zeigt beispielhafte MR-Bilddatensätze 61, 62 und deren Verarbeiten bei dem Verfahren 40. In einem ersten MR-Bilddatensatz 61, der vor einer durch einen Ultraschallpuls hervorgerufenen lokalen Deformation von Gewebe aufgenommen wird, ist ein Bild 65 des Gewebes enthalten. In einem zweiten MR-Bilddatensatz 62, der nach dem Ausüben oder während des Ausübens von Schalldruck auf das Gewebe zum Hervorrufen einer lokalen Deformation erfasst wird, ist ein Bild 66 des Gewebes enthalten. Der lokal applizierte Schalldruck führt zu einer Verschiebung gegenüber dem ursprünglichen Bild 65. Rechnerisch können zweite Daten 63 gewonnen werden, die die Verschiebung quantifizieren. Beispielsweise kann ein Differenzbild berechnet werden. Komplexere Techniken können eingesetzt werden, um einen Abschnitt 67 in dem Koordinatensystem der MR-Bilddatensätze zu identifizieren, in dem das Gewebe durch den Ultraschallpuls verschoben wurde.
Die rechnerisch ermittelten Abschnitte 57, 67 in den mit unterschiedlichen Bildgebungsmodalitäten erfassten Bildern können zur Registrierung eingesetzt werden.
Eine Identifizierung von Gewebe, das durch lokal applizierten Schalldruck verschoben wird, kann nicht nur durch Erfassen mehrerer Bilddatensätze und einem Vergleich der mehreren Bilddatensätze erfolgen. Die Reaktion von Gewebe auf Schalldruck kann auch in einer einzigen Bildgebung quantifiziert werden, die beispielsweise die Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes misst. In der Ultraschallbildgebung kann dies durch sonographische Elastographie oder Scherwellenbildgebung erreicht werden. Dabei kann beispielsweise das in der DE 10 2009 033 286 A1 beschriebene Verfahren eingesetzt werden. Es kann auch eine direkte Abbildung des Ultraschallfokus in einem Ultraschallbild, wie sie in der US 5,769,790 beschrieben ist, erfolgen. In der MR-Bildgebung kann eine Quantifizierung der Steifigkeit oder Viskosität beispielsweise durch Verwendung diffusionssensitiver MR-Pulssequenzen mit einer Einstrahlung von Ultraschall entlang einer diffusionssensitiven Richtung erreicht werden. Verfahren, die hierzu eingesetzt werden können, sind beispielsweise in der WO 2008/067905 A1 beschrieben.
Bei Ausführungsbeispielen können Steifigkeits- oder Viskositätskarten mit wenigstens einer der Bildgebungsmodalitäten erfasst werden. Die Steifigkeits- oder Viskositätskarten quantifizieren ortsabhängig die Steifigkeit oder Viskosität in den mit der entsprechenden Bildgebungsmodalität erfassten Bilddatensätzen. Die Steifigkeits- oder Viskositätskarte, die mit einer Bildgebungsmodalität erfasst wurde, kann mit einem einer Steifigkeits- oder Viskositätskarte verglichen werden, die mit der anderen Bildgebungsmodalität erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann die mit einer der Bildgebungsmodalitäten erfasste Steifigkeits- oder Viskositätskarte mit einer Deformationskarte verglichen werden, die aus zwei mit der anderen Bildgebungsmodalität erfassten Bilddatensätzen berechnet wird. Derartige Verfahren werden unter Bezugnahme auf 8 bis 10 beschrieben.
8 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens 70 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 70 kann von dem Bildgebungssystem 1 ausgeführt werden.
Bei dem Verfahren 70 erfolgt bei 72 eine Erfassung eines US-Bilddatensatzes. Dabei kann Schalldruck erzeugt werden, der zu einer lokalen Deformation von Gewebe führt. Die Erfassung des US-Bilddatensatzes kann mit sonographische Elastographie oder Scherwellenbildgebung durchgeführt werden. Es kann auch das in der US 5,769,790 beschriebene Verfahren eingesetzt werden, um einen Fokus des Ultraschallpulses sonographisch abzubilden. Abhängig von dem bei 72 erfassten US-Bilddatensatz können bei 74 ortsaufgelöste Informationes über eine Steifigkeit oder Viskosität von Gewebe berechnet werden. Die ortsaufgelösten Informationen über die Steifigkeit oder Viskosität dienen als erste Daten für die Koregistrierung.
Bei dem Verfahren 70 wird bei 71 ein erster MR-Bilddatensatz erfasst, bevor durch einen Ultraschallpuls eine lokale Deformation von Gewebe hervorgerufen wird. Bei 73 wird ein zweiter MR-Bilddatensatz erfasst. Die zweite MR-Bilderfassung kann während des Erzeugens des Schalldrucks durch die US-Bilderfassung 72 oder nach dem Erzeugen des Schalldrucks durch die US-Bilderfassung 72 erfolgen. Die zweite MR-Bilderfassung erfolgt, bevor das durch den Schalldruck deformierte Gewebe in seine Ruhelage relaxiert. Bei 75 können aus dem ersten MR-Bilddatensatz und dem zweiten MR-Bilddatensatz zweite Daten berechnet werden, die die Verschiebung von Gewebe in dem Koordinatensystem der MR-Bilddatensätze quantifizieren. Dies kann wie unter Bezugnahme auf 5 bis 7 beschrieben erfolgen.
Bei 76 erfolgt eine Koregistrierung abhängig von einem Vergleich der ersten Daten, die bei 74 ermittelt wurden, und der zweiten Daten, die bei 75 ermittelt wurden.
Das Verfahren 70 kann eine Überprüfung beinhalten, ob eine ausreichende Anzahl von Registrierungspunkten vorliegt. Verfahrensschritte können selektiv wiederholt werden, um eine ausreichende Anzahl von Registrierungspunkten durch lokale Deformation zu erzeugen.
9 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens 80 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 80 kann von dem Bildgebungssystem 1 ausgeführt werden.
Bei dem Verfahren 80 erfolgt bei 81 eine Erfassung eines ersten US-Bilddatensatzes. Bei 82 wird ein Ultraschallpuls erzeugt, um eine lokale Deformation von Gewebe hervorzurufen. Bei 84 wird ein zweiter US-Bilddatensatz erfasst. Bei 85 können aus dem ersten US-Bilddatensatz und dem zweiten US-Bilddatensatz erste Daten berechnet werden, die die Verschiebung von Gewebe in dem Koordinatensystem der US-Bilddatensätze quantifizieren. Diese Daten dienen als erste Daten für die Koregistrierung. Die Schritte 81, 82, 84 und 85 können wie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben durchgeführt werden.
Parallel zu dem Erzeugen des Ultraschallpulses bei 82 wird bei 83 eine MR-Bilderfassung durchgeführt. Dabei kann es sich um eine diffusionssensitive MR-Bilderfassung handeln. Der Ultraschallpuls kann bei 82 entlang einer Richtung eingestrahlt werden, entlang der die MR-Bilderfassung diffusionssensitiv ist. Der viskose Impulsübertrag, der durch den Ultraschallpuls hervorgerufen wird, erlaubt die Abbildung der Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes in der MR-Bilderfassung. Bei 86 kann aus den MR-Bilddaten die Steifigkeit oder Viskosität als Funktion des Orts im Koordinatensystem der MR-Bilddaten ermittelt werden. Diese ortsaufgelösten Daten dienen als zweite Daten für die Koregistrierung. Die MR-Datenerfassung und -auswertung kann wie in der WO 2008/067905 A1 beschrieben erfolgen.
Bei 87 erfolgt eine Koregistrierung abhängig von einem Vergleich der ersten Daten, die bei 85 ermittelt wurden, und der zweiten Daten, die bei 86 ermittelt wurden. Beispielsweise kann anhand der mit MR-Bildgebung ermittelten Veränderung der Steifigkeit entlang der Propagationsrichtung des Ultraschallpulses ermittelt werden, wo der Ultraschallpuls auf das Gewebe mit der geringsten Steifigkeit oder Viskosität trifft. Diese Position kann mit der Position verglichen werden, in der die US-Bilddatensätze eine maximale Verschiebung des Gewebes aufweisen.
Das Verfahren 80 kann eine Überprüfung beinhalten, ob eine ausreichende Anzahl von Registrierungspunkten vorliegt. Verfahrensschritte können selektiv wiederholt werden, um eine ausreichende Anzahl von Registrierungspunkten durch lokale Deformation zu erzeugen.
10 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens 90 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 90 kann von dem Bildgebungssystem 1 ausgeführt werden.
Bei dem Verfahren 90 erfolgt bei 91 eine US-Bilderfassung, mit der ortsaufgelöste Informationen über eine Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes gewonnen werden. Dabei wird ein Ultraschallpuls eingesetzt, der zu einer lokalen Deformation des Gewebes führt. Die Erfassung des US-Bilddatensatzes kann mit sonographische Elastographie oder Scherwellenbildgebung durchgeführt werden. Abhängig von dem bei 72 erfassten US-Bilddatensatz kann bei 74 ortsaufgelöste Information über eine Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes berechnet werden. Die ortsaufgelösten Informationen über die Steifigkeit oder Viskosität, die die Deformation des Gewebes als Reaktion auf Strahlungsdruck quantifizieren, dienen als erste Daten für die Koregistrierung.
Parallel zur US-Bilderfassung wird bei 92 eine MR-Bilderfassung durchgeführt. Dabei kann es sich um eine diffusionssensitive MR-Bilderfassung handeln. Ein Ultraschallpuls, der bei der US-Bilderfassung eingesetzt wird, kann entlang einer Richtung eingestrahlt werden, entlang der die MR-Bilderfassung diffusionssensitiv ist. Der viskose Impulsübertrag, der durch den Ultraschallpuls hervorgerufen wird, erlaubt die Abbildung der Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes in der MR-Bilderfassung. Bei 94 kann aus den MR-Bilddaten die Steifigkeit oder Viskosität als Funktion des Orts im Koordinatensystem der MR-Bilddaten ermittelt werden. Diese ortsaufgelösten Daten dienen als zweite Daten für die Koregistrierung. Die MR-Datenerfassung und -auswertung kann wie in der WO 2008/067905 A1 beschrieben erfolgen.
Bei 95 erfolgt eine Koregistrierung abhängig von einem Vergleich der ersten Daten, die bei 93 ermittelt wurden, und der zweiten Daten, die bei 94 ermittelt wurden. Beispielsweise können lokale Minima der Steifigkeit oder Viskosität, die mit der US-Bilderfassung bei 91 und der MR-Bilderfassung bei 94 ermittelt wurden, als Registrierungspunkte genutzt werden.
Das Verfahren 90 kann eine Überprüfung beinhalten, ob eine ausreichende Anzahl von Registrierungspunkten vorliegt. Verfahrensschritte können selektiv wiederholt werden, um eine ausreichende Anzahl von Registrierungspunkten durch lokale Deformation zu erzeugen.

Claims

Verfahren zur Bildgebung, umfassend: – Erzeugen von Schalldruck (24) durch Anwenden von Ultraschall (23), um eine Deformation von Gewebe (22) eines Untersuchungsobjekts (4) hervorzurufen, – Aufnehmen wenigstens eines Ultraschall-Bilddatensatzes (51, 52) mit einer Ultraschall-Bildgebungseinrichtung (6), – Ermitteln von ersten Daten (31; 53) abhängig von dem wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatz (51, 52), wobei die ersten Daten (31; 53) ortsaufgelöst die Deformation (32; 57) des Gewebes (22) als Reaktion auf den Schalldruck (24) repräsentieren, – Aufnehmen wenigstens eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61, 62) mit einer Magnetresonanz-Bildgebungseinrichtung (2), – Ermitteln von zweiten Daten (36; 63) abhängig von dem wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatz (61, 62), wobei die zweiten Daten (36; 63) ortsaufgelöst die Deformation (37; 67) des Gewebes (22) als Reaktion auf den Schalldruck (24) repräsentieren, und – Koregistrierung des wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatzes (51, 52) und des wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61, 62) abhängig von einem Vergleich der ersten Daten (31; 53) und der zweiten Daten (36; 63).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schalldruck (24) so erzeugt wird, dass eine lokale Deformation des Gewebes (22) hervorgerufen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Daten so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes (22) repräsentieren.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die ersten Daten (31; 53) so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Verschiebung des Gewebes (22) als Reaktion auf den Schalldruck (24) repräsentieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten Daten so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Steifigkeit oder Viskosität des Gewebes (22) repräsentieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die zweiten Daten (36; 63) so ermittelt werden, dass sie eine ortsabhängige Verschiebung des Gewebes (22) als Reaktion auf den Schalldruck (24) repräsentieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei abhängig von dem Vergleich der ersten Daten (31; 53) und der zweiten Daten (36; 63) mehr als drei Registrierungspunkte (33, 38) bestimmt werden; und wobei die Koregistrierung umfasst: – Durchführen einer nicht-linearen Koregistrierung abhängig von dem Vergleich der ersten Daten (31; 53) und der zweiten Daten (36; 63).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnehmen des wenigstens eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61, 62) umfasst: – zeitlich versetztes Aufnehmen eines erste Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61) und eines zweiten Magnetresonanz-Bilddatensatzes (62).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zweiten Daten (36; 63) abhängig von einem Vergleich des ersten Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61) und des zweiten Magnetresonanz-Bilddatensatzes (62) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei der erste Magnetresonanz-Bilddatensatz (61) vor dem Erzeugen des Schalldrucks (24) aufgenommen wird, und wobei der zweite Magnetresonanz-Bilddatensatz (62) während des Erzeugens des Schalldrucks (24) oder nach dem Erzeugen des Schalldrucks (24) aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei das Aufnehmen des wenigstens eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes umfasst: – Aufnehmen nur eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes während des Erzeugens des Schalldrucks (24); wobei die zweiten Daten abhängig von dem einen Magnetresonanz-Bilddatensatz ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnehmen des wenigstens eines Ultraschall-Bilddatensatzes (51, 52) umfasst: – Aufnehmen eines ersten Ultraschall-Bilddatensatzes (51) vor dem Erzeugen des Schalldrucks (24), und – Aufnehmen eines zweiten Ultraschall-Bilddatensatzes (52) nach dem Erzeugen des Schalldrucks (24).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, wobei das Aufnehmen des wenigstens eines Ultraschall-Bilddatensatzes (51, 52) umfasst: – Aufnehmen eines ersten Ultraschall-Bilddatensatzes (51) vor dem Erzeugen des Schalldrucks (24), und – Aufnehmen eines zweiten Ultraschall-Bilddatensatzes (52) während des Erzeugens des Schalldrucks (24).
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei die ersten Daten (31; 53) abhängig von einem Vergleich des ersten Ultraschall-Bilddatensatzes (51) und des zweiten Ultraschall-Bilddatensatzes (52) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erzeugen des Schalldrucks (24) abhängig von einem für das Aufnehmen des wenigstens eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61, 62) ausgewählten Bereich (25, 26) des Untersuchungsobjekts (4) durchgeführt wird.
Elektronische Recheneinrichtung zur Bildgebung, umfassend: eine erste Schnittstelle (16) zum Empfangen wenigstens eines Ultraschall-Bilddatensatzes (51, 52); eine zweite Schnittstelle (12) zum Empfangen wenigstens eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61, 62); eine Prozessoreinheit (11), die eingerichtet ist, um – erste Daten (31; 53) abhängig von dem wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatz (51, 52) so zu ermitteln, dass die ersten Daten (31; 53) ortsaufgelöst eine Deformation (32, 57) von Gewebe (22) eines Untersuchungsobjekts (4) als Reaktion auf Schalldruck (24) repräsentieren, – zweite Daten (36; 63) abhängig von dem wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatz (61, 62) so zu ermitteln, dass die zweiten Daten (36; 63) ortsaufgelöst die Deformation (37; 67) des Gewebes (22) des Untersuchungsobjekts (4) als Reaktion auf den Schalldruck (24) repräsentieren, und – eine Koregistrierung des wenigstens einen Ultraschall-Bilddatensatzes (51, 52) und des wenigstens einen Magnetresonanz-Bilddatensatzes (61, 62) abhängig von einem Vergleich der ersten Daten (31; 53) und der zweiten Daten (36; 63) durchzuführen.
Bildgebungssystem, umfassend: eine Ultraschall-Bildgebungseinrichtung (6); eine Magnetresonaz-Bildgebungseinrichtung (2); und eine elektronische Recheneinrichtung (10) nach Anspruch 16, die mit der Ultraschall-Bildgebungseinrichtung (6) und der Magnetresonaz-Bildgebungseinrichtung (2) gekoppelt ist.
Bildgebungssystem nach Anspruch 17, wobei die elektronische Recheneinrichtung (10) eingerichtet ist, um einen Ultraschallumsetzer (8) zum Erzeugen des Schalldrucks (24) zu steuern.
Bildgebungssystem nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, das zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2–15 eingerichtet ist.