DE19811376C1 - Verfahren zur zeitlich hochaufgelösten Magnetresonanztomographie - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur zeitlich hochaufgelösten Magnetresonanztomographie der weiblichen Brust werden mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Abbildungen (4.1-4.6) der Brust in einer ersten Schichtorientierung und mindestens ein Schnittbild (6) in zeitlicher Zuordnung zu den Abbildungen (4.1-4.6) und in senkrechter Ausrichtung zur ersten Schichtorientierung erstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zeitlich hochaufge­ lösten Magnetresonanztomographie, insbesondere der weiblichen Brust.

Die Primärtumordiagnose in der weiblichen Brust mittels Kern­ spintomographie oder Magnetresonanztomographie (MRT) erfolgt durch eine dynamische Untersuchung, bei der das Anreiche­ rungsverhalten eines paramagnetischen Kontrastmittels beur­ teilt wird. Das Kontrastmittel wird mit einer geringen Menge - größenordnungsmäßig 20 ml - in eine Armvene injiziert. Als Nachinjektion wird eine physiologische Kochsalzlösung verwen­ det, damit das Kontrastmittel vollständig den Kreislauf er­ reicht. Zur Bildgebung wird ausgenutzt, daß das Kontrastmit­ tel die Relaxationszeiten jeweils verkürzt: Bei geringer Kon­ trastmittelkonzentration wird vorwiegend die T1-Zeit, bei ho­ her Konzentration die T2*-Zeit verkürzt. Bei typischen Se­ quenzen, wie der Spinecho- oder der Gradientenechosequenz führt die T1-Verkürzung zu einem Signalanstieg, während der T2*-Effekt eine Signalreduzierung bewirkt.

Obwohl bei dynamischen Kontrastmitteluntersuchungen im allge­ meinen T1-empfindliche Sequenzen benutzt werden, können T2*- empfindliche Sequenzen, wie z. B. Echo Planar Imaging (EPI), verwendet werden.

Die Kontrastmitteluntersuchungen werden vorzugsweise bilate­ ral, d. h. beide Brüste gleichzeitig, durchgeführt. Das spart Untersuchungszeit, da bei einer einseitigen Untersuchung we­ gen des Einsatzes des Kontrastmittels die zweite Brust nicht sofort anschließend untersucht werden kann. Zudem entfällt die Belastung der Patientin durch eine Zweitinjektion. Die MR-Bildgebung kann dann entweder in transversaler oder in ko­ ronarer Schichtorientierung erfolgen. Dabei hat die koronare Orientierung den Vorteil, daß ein rechteckiges Bildfenster (Field of View) gewählt werden kann, wodurch ohne Verringe­ rung der örtlichen Auflösung die Meßzeit gegenüber der trans­ versalen Orientierung halbiert wird.

Neuere Arbeiten lassen vermuten, daß eine hohe Zeitauflösung bei der Abbildung des zu untersuchenden Gebiets im Bereich von 2 s potentiell die Spezifität der Kontrastmittelmethode verbessert. Diese Methode benutzt als zeitliche Referenz das Durchströmen das Kontrastmittels durch die Aorta. Um eine derartige zeitliche Auflösung zu erreichen, wurde die trans­ versale Orientierung gewählt, um die Aorta mitabzubilden. Ein derartiges Verfahren ist z. B. in dem Artikel von Boetes et al.: "MR charakterisation of suspicious breast lesions with a gadolinium-enhanced TurboFLASH subtraction technique", er­ schienen in Radiology, 1994; 193: 777-781, beschrieben.

Eine weitere Methode in der Magnetresonanztomographie der Brust, die eine Zeitauflösung in gleicher Größenordnung be­ nutzt, ist in dem Artikel von Kuhl et al. "Breast Neoplasms: T2* Susceptibility-Contrast, First-Pass Perfusion MR Ima­ ging", erschienen in Radiology 1997, Vol. 202, No. 1, pp. 87- 95. Dort wird der T2*-Effekt des Kontrastmittels ausgenutzt, um die Perfusion einer Läsion zu bestimmen. Grundsätzlich verkürzt das Kontrastmittel sowohl die T1- wie auch die T2*- Zeit. Im T1-gewichteten Bild entsteht ein Signalanstieg, wäh­ rend die Verkürzung der T2*-Zeit einen Signalabfall im T2*- gewichteten Bild erzeugt. Dieser Effekt dominiert bei hohen Kontrastmittelkonzentrationen. Es ist dort noch angegeben, daß im T1-gewichteten Bild zwischen Kontrastmittelanreiche­ rung und Perfusion kein linearer Zusammenhang besteht. Al­ lerdings sind T1-gewichtete Bilder in der Regel schneller zu erstellen und erfordern nicht so einen hohen Geräteaufwand wie die Erstellung T2*-gewichteter Bilder. Eine Ausnahme stellt EPI dar, das eine schnelle Bildgebung erlaubt, jedoch anfällig für Artefakte ist und hohe Anforderungen an die Ge­ rätetechnik stellt.

In der US-PS 4,871, 966 ist beschrieben, daß innerhalb eines Scans Bilddaten von verschiedenen Schichten gewonnen werden, wobei die Schichten verschiedene Winkel zueinander besitzen.

In der DE-PS 37 17 871 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum reproduzierbaren optischen Darstellen eines chirurgischen Eingriffs beschrieben. Dazu werden von dem entsprechenden Körperteil Schichtaufnahmen angefertigt und gespeichert, wo­ bei am Körperteil mindestens drei Meßpunkte markiert, befe­ stigt oder festgelegt werden.

Die DE-PS 43 37 503 beschreibt ein Verfahren zur ortsaufgelö­ sten Blutflußmessung mittels kernmagnetischer Resonanz. Zur Verkürzung der Meßzeit wird die Zahl von Phasencodierschrit­ ten gegenüber einer zur Erzeugung eines quadratischen Be­ trachtungsfensters erforderlichen Schrittzahl bei gleichblei­ bender maximaler Amplitude des Phasencodiergradienten soweit verringert, daß in Phasencodierrichtung im wesentlichen nur das zu betrachtende Blutgefäß erfaßt wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zeitlich hochaufgelösten Magnetresonanztomographie, ins­ besondere der weiblichen Brust, anzugeben. Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.

Das beanspruchte Verfahren umfaßt das Erstellen von mehreren zeitlich aufeinanderfol­ genden Abbildungen in einer ersten Schichtorientierung sowie das Erstellen von mindestens einem Schnittbild in zeitlicher Zu­ ordnung zu den Abbildungen und in senkrechter Ausrichtung zur ersten Schichtorientierung. Das senkrecht zur ersten Schicht­ orientierung ausgerichtete Schnittbild wird so positioniert, daß das Kontrastmittel in der Aorta detektiert werden kann. Das Auftauchen des Kontrastmittelbolus im Schnittbild kann dann als zeitliche Referenz zu den aufeinanderfolgenden Ab­ bildungen der Brust in der ersten Schichtorientierung verwen­ det werden. Zusätzlich kann der detektierte Kontrastmittelbo­ lus benutzt werden zur Überprüfung, ob das Kontrastmittel vollständig den Blutkreislauf erreicht hat.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Schnittbild so positioniert, daß es die Abbildungen in der ersten Schichto­ rientierung nicht schneidet. Damit können die Magnetresonanz­ signale für die Abbildungen und das senkrecht dazu ausgebil­ dete Schnittbild zeitlich verschachtelt gewonnen werden, wo­ bei Magnetresonanzsignale aus einem Volumenelement gemessen werden können, während sich in einem anderen Volumenelement noch nicht wieder der Gleichgewichtszustand der Kernspins eingestellt hat. Damit kann insgesamt die Zeit zur Erstellung mehrerer Abbildungen verkürzt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Abbildungen und das senkrecht dazu ausgerichtete Schnittbild abwechselnd erstellt werden. Damit stehen einem Untersucher alle Magnetresonanzschnittbilder zur Verfügung, um das Anreicherungsverhalten des Kontrastmittels analysieren zu können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur erläutert.

Mit dem beanspruchten Verfahren kann in einer zeitlich hochaufgelösten Magnetresonanztomographie das Anreicherungs­ verhalten eines paramagnetischen Kontrastmittels in der weib­ lichen Brust abgebildet werden. Dabei werden beide Brüste gleichzeitig in einer koronaren Schichtführung untersucht. Zur Verkürzung der Meßzeit wird mit einem rechteckigen Field of View gemessen, wobei die Höhe des rechteckigen Field of View gegenüber einem quadratischen Field of View ungefähr halbiert wird. Als zeitliche Referenz wird das Auftauchen des Kontrastmittelbolus, in der Aorta verwendet. Die Patientin wird normalerweise in Baulage untersucht, um Bewegungsarte­ fakte in den Magnetresonanztomogrammen zu vermeiden. Zur Bildgebung der Schnittbilder bietet sich eine T1-gewichtete Gradientenechosequenz an. Es lassen sich jedoch auch andere Sequenzen verwenden, wie z. B. FLASH-(Fast Low Angle Shot), T1-FFE-(Fast Field Echo) oder SPGR-(Spoilt Gradient Echo)- Sequenzen. Die Turbo-FLASH-Sequenz erlaubt zwar extrem schnelles Messen ausgewählter Schichten bei niedriger Kon­ trastmittelinjektion, hohe Kontrastmittelanreicherungen las­ sen sich aber schlecht differenzieren.

Die gewählte Schichtdicke der koronaren Tomogramme wird zum einen von der Größe der zu detektierenden Läsionen und zum anderen von der Dicke des Gesamtvolumens bestimmt.

Die Figur zeigt nun in seitlicher Ansicht einen Schichtblock 2, dessen Lage in der zu untersuchenden Region 1 koronar ge­ wählt ist. Der Schichtblock 2 umfaßt hier sechs aneinander grenzende Schichten 4.1 bis 4.6, wovon mit Hilfe der Magne­ tresonanz Schnittbilder erstellt werden. Senkrecht zum Schichtblock 2 wird eine transversale Schicht 6 abgebildet, die den koronaren Schichtblock 2 nicht schneidet. Die trans­ versale Schicht 6 bildet die Aorta 8 ab und dient nach dem Auftauchen des Kontrastmittelbolus als zeitliche Referenz für die Abbildungen des Schichtblocks 2. Die Schnittbilder in den einzelnen Meßschichten 4.1 bis 4.6 und 6 werden mit Hilfe ei­ nes verschachtelten Mehrschichtverfahrens (multi slice) abge­ bildet. Dabei werden die Schnittbilder der Meßschichten nicht jeweils vollständig nacheinander, sondern verschachtelt er­ stellt, wodurch sich die Meßzeit erheblich verkürzen läßt.

Die dynamische Kontrastmittelstudie umfaßt jeweils in einem Abstand von ca. 2 s eine komplette Abbildung des Meßschicht­ blocks 2 und der transversalen Schicht 6, um das Anreiche­ rungsverhalten in einem etwa vorhandenen Tumor analysieren zu können.

Claims (5)

1. Verfahren zur zeitlich hochaufgelösten Magnetresonanztomo­ graphie mit den Schritten:

• 1. Erstellen von mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Ab­ bildungen (4.1-4.6) in einer ersten Schichtorientierung und
• 2. Erstellen von mindestens einem Schnittbild (6) in zeitli­ cher Zuordnung zu den Abbildungen (4.1-4.6) und in senk­ rechter Ausrichtung zur ersten Schichtorientierung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Abbildungen (4.1-4.6) und das dazu senkrecht ausgerichtete Schnittbild (6) nicht schneiden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungen (4.1-4.6) und das senkrecht dazu ausgerichtete Schnittbild (6) ab­ wechselnd erstellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Schichtorientierung koronar bezüglich einer zu untersuchenden weiblichen Brust ausgerichtet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abbil­ dungen ein rechteckiges Bildfenster besitzen.