DE19855671A1 - Verfahren zur zeit- und ortsaufgelösten Darstellung funktioneller Gehirnaktivitäten mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur zeit- und ortsaufgelösten Darstellung funktioneller Gehirnaktivitäten mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Verfahren zur zeit- und ortsaufgelösten Darstellung funktioneller Gehirnaktivitäten mittels magnetischer Resonanz und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. DOLLAR A Mit einer Steuereinheit werden aufgrund von Bedienereingaben folgende Steuerungsabläufe automatisch durchgeführt: DOLLAR A Generierung von Stimulationsfolgen für ein Untersuchungsobjekt, Steuerung der Datenakquisition, Nachverarbeitung und Darstellung der Daten.
Description
Aus der US-Patentschrift 5, 662, 112 ist ein Verfahren zur
zeit- und ortsaufgelösten Darstellung funktioneller Gehirnak
tivitäten bekannt. Dabei wird auf den Patienten eine Stimula
tionsfolge angewandt und durch ein MR-Tomographiegerät eine
Bildinformation des Gehirns gewonnen. Um die von Gehirnakti
vitäten hervorgerufenen Signaländerungen von anderen Signal
änderungen, beispielsweise hervorgerufen durch Bewegungen, zu
separieren, wird für jedes Pixel der gewonnenen Bilddaten ein
Korrelationskoeffizient zwischen der Stimulationsfunktion und
dem erhaltenen, zeitlichen Signalverlauf berechnet.
Zur Stimulation der Gehirnaktivitäten kommen beispielsweise
visuelle, akustische, motorische oder olfaktorische Reize der
Sinnesorgane in Betracht. Vielfach werden auch kognitive Auf
gabenstellungen angewandt. Die Datenakquisition für das MR-
Bild wird dann mit dieser Stimulationsfolge synchronisiert.
Die Nachverarbeitung, also z. B. die obengenannte Korrelation,
erfolgt durch Nachverarbeitung der am MR-Tomographen akqui
rierten Daten mit Hilfe von speziellen Programmen, die bei
den bisherigen Anlagen nicht in den allgemeinen Steuerungsab
lauf integriert sind. Die Komplexität der funktionellen Bild
gebung erfordert den Einsatz von Experten, die interaktiv an
Teilen des Gesamtproblems arbeiten. Je nach den experimentel
len Bedingungen werden unterschiedliche Nachbearbeitungspfade
benutzt. Damit sind bisher funktionelle MR-Untersuchungen
sehr zeitaufwendig und erfordern erhebliches Spezialwissen
zusätzlich zu den Fertigkeiten eines geschulten MR-
Radiologen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vor
richtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das die
Darstellung funktioneller Gehirnaktivitäten mittels MR-
Tomographie erheblich erleichtert.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkma
le des Anspruchs 1, bezüglich der Vorrichtung durch die Merk
male des Anspruchs 5 gelöst. Durch den Einsatz einer speziel
len Steuereinheit, in der sämtliche, für die funktionelle
Bildgebung erforderlichen Schritte integriert sind, ist ein
automatisierter Ablauf von speziellen Programmen für die
funktionelle MR-Bildgebung möglich. Solche Programme können,
wie in der MR-Bildgebung allgemein üblich, als Protokolle
aufgerufen werden, so daß der Meßablauf selbst routinemäßig
von medizinisch-technischen Assistenten durchgeführt werden
kann. Der Einsatz von speziell auf funktionelle Bildgebung
geschultem Fachpersonal für den Meßablauf entfällt. Lediglich
für die Auswertung der erhaltenen Bilder ist natürlich spezi
elles Wissen erforderlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Figur näher erläutert. Diese Figur stellt ein Ablaufsche
ma für den Meßvorgang dar. Der mit 1 bezeichnete Steuerrech
ner steuert den gesamten Ablauf der funktionellen Bildgebung.
Der hier separat dargestellte Steuerrechner kann natürlich
Bestandteil der gesamten Anlagensteuerung sein, wobei die An
lagensteuerung dann lediglich zusätzliche Softwaremodule und
Schnittstellen für Eingaben erfordert. Für den in Form eines
Protokolls beschriebenen Meßablauf gibt es grundsätzlich zwei
Möglichkeiten:
- - Der Meßablauf kann nach einem vorgegebenen Protokoll er folgen.
- - Der Meßablauf kann nach einem ereignisgesteuerten Proto koll über eine Rückkopplungsschleife erfolgen, z. B. auf grund einer Reaktion des Patienten.
In jedem Fall wird ein Ablaufprotokoll an die weiteren Kompo
nenten der Anlage übergeben. Dies sind das eigentliche MR-
Tomographiegerät 2, die Stimuluspräsentation 3 und die Daten
nachverarbeitung 4. Die Stimuluspräsentation kann, wie oben
angegeben, vielfältiger Art sein. Z. B. kann sie in einer
zeitlichen Abfolge von Bildern bestehen. Hierzu ist im allge
meinen ein Endgerät erforderlich, das entsprechende Signale
abgibt. Im Falle einer visuellen Stimulation durch Bilder
könnte das z. B. ein Monitor sein, auf den der Patient blickt.
Gleichzeitig mit der Präsentation und eventuell synchronisiert
zu dieser erfolgt im MR-Tomographiegerät nach Block 2 eine
Aufnahme von Meßsignalen mit nachfolgender Bildberechnung.
Ebenfalls gesteuert durch das oben näher spezifizierte Proto
koll wird eine Datennachverarbeitung nach Block 4. Hierbei
kann z. B. - wie in der bereits eingangs genannten US-Patent
schrift angegeben - eine Korrelationsanalyse der Stimulati
onsfunktion mit den gewonnenen Bildinformationen erfolgen, um
aus den Bildinformationen eine funktionelle Information zu
extrahieren. Diese Information wird dann auf einem Monitor
dargestellt.
Der Steuerrechner ist von einem Operator bedienbar. Wie be
reits ausgeführt, wird die Aufgabe des Operators durch die
Automatisierung erheblich erleichtert. Im einfachsten Fall
muß dieser nur noch den Meßablauf starten, sobald der Patient
für die Untersuchung bereit ist. Typischerweise wird man meh
rere Untersuchungsabläufe in Form von MR-Protokollen, die
sich aus der klinischen Erfahrung heraus als besonders aussa
gekräftig erwiesen haben, zur Verfügung stellen. Der Operator
muß dann nur noch zwischen den zur Verfügung stehenden Unter
suchungsabläufen auswählen. Auf den Steuerrechner können auch
physiologische Parameter des Patienten einwirken. Beispiels
weise kann der Meßablauf abhängig gemacht werden vom EKG oder
EEG des Patienten, von der Schweißbildung auf seiner Haut
usw. Diese Parameter können Auswirkungen auf die Stimulus
präsentation und auch auf die für die Datenaufnahme angewand
te Pulsfrequenz haben. Über eine mit 6 bezeichnete Schnitt
stelle für Eingabemedien kann eine aktive Patientenreaktion,
z. B. über eine Tastatur, eine Maus, oder eine akustische Ein
gabe, berücksichtigt werden. Der Patient kann dadurch während
des Meßablaufs z. B. den Ablauf der Stimulationsfolgen, der
Datenakquisition und der Darstellung der funktionellen Bilder
erreichen. Ebenso kann über diese Schnittstelle 6 ein exter
nes Programm auf den Meßablauf einwirken.
Claims (7)
1. Verfahren zur zeit- und ortsaufgelösten Darstellung funk
tioneller Gehirnaktivitäten mittels magnetischer Resonanz mit
einer Steuereinheit, die aufgrund von Bedienereingaben fol
gende Abläufe automatisch steuert:
- a) Generierung von Stimulationsfolgen für ein Untersuchungsob jekt,
- b) Steuerung der Datenakquisition,
- c) Nachverarbeitung und Darstellung der Daten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein zu untersuchender Pa
tient während des Steuerungsablaufs auf diesen Steuerungs
ablauf einwirken kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mehrere vorpro
grammierte Steuerungsabläufe von einem Bediener auswählbar
sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei phy
siologische Parameter des untersuchten Patienten auf den
Steuerungsablauf einwirken.
5. Vorrichtung zur Durchführung eins Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Steuerrechner (1), der fol
gende Steuerausgänge aufweist:
- - einen Steuerausgang (1a) für eine Pulssequenz des MR- Tomographiegerätes,
- - einen Steuerausgang (1b) für eine Stimulierungseinheit,
- - einen Steuerausgang (1c) für die Verarbeitung gewonnener Meßdaten in Abhängigkeit vom Stimulus.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Steuerrechner einen
Eingang (1e) für physiologische Parameter eines zu unter
suchenden Patienten aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Steuerrech
ner einen Eingang (1d) für ein vom untersuchten Patienten zu
betätigendes Eingabemedium aufweist.
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