Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung des Herzens in einer Magnetresonanzanlage mittels magnetischer Kernresonanz sowie eine Magnetresonanzanlage hierfür.

Koronare Herzkrankheiten sind die häufigste Todesursache in den industrialisierten Ländern, so dass die Diagnostik von Herzkrankheiten eine bedeutende Rolle spielt. Aus diesem Grund ist es wichtig, eine genaue Darstellung der Anatomie und der Funktion des Herzens zu erhalten. Beispielsweise müssen mit der Herzbildgebung unter anderem Fragestellungen wie „Weisen die Koronararterien Stenosen auf?", „Reicht die Perfusion des Herzens in Ruhe und unter Belastung zur Versorgung des Myocards aus?", „Wie stark nimmt die Wanddicke in der Systole zu?" (so genannte Funktionsreserve), oder „Wie verhalt es sich mit der Vitalität des Herzmuskels beispielsweise nach einem Infarkt?" beantwortet werden. Zur Beantwortung derartiger Fragen stehen unter anderem die Koronarangiographie, Nuklearmedizin, Computertomographie sowie Magnetresonanztomographie zur Verfügung. Durch Entwicklung neuer Bildgebungssequenzen ist es in der Magnetresonanztomographie möglich geworden, in der nötigen zeitlichen Auflösung Bilder des Herzens aufzunehmen.

Bei Untersuchungen des Herzens mithilfe von Magnetresonanzanlagen kann die Bildebene neben koronaren, sagitalen oder transversalen Schnittebenen frei gewählt werden. Für diagnostisch aussagekräftige Aufnahmen des Herzens sind jedoch Bilder notwendig, die entlang der Koordinatenachsen des Herzens aufgenommen wurden, das heißt entlang der langen Achse des Herzens und entlang der kurzen Achse des Herzens. Die Lokalisierung der Hauptorientierung des Herzens in der MR-Bildgebung ist langwierig und erfordert medizinisch geschultes Personal. Aus diesem Grund kann eine derartige Untersuchung nur durch geschultes medizinisches Personal durchgeführt werden. Die Hemmschwelle insbesondere von Bedienpersonal, die keine Mediziner sind, Herzuntersuchungen durchzuführen, ist daher sehr groß. Weiterhin sind Herzuntersuchungen sehr aufwändig, da verschiedene Schritte notwendig sind, um die idealen Bildebenen zu finden.

In 2 sind beispielhaft die Schritte dargestellt, die durchgeführt werden müssen, bis MR-Bilder entlang der Koordinatenachsen des Herzens erzeugt werden können. Im Stand der Technik wird das Herz zumeist in vier Schritten lokalisiert, wobei jeder Schritt auf dem im vorhergehenden Schritt aufgezeichneten Bild aufsetzt. Zuerst werden üblicherweise Übersichtsbilder 21, 22 und 23 aufgenommen, ein Übersichtsbild im transversalen Schnitt 21, ein Übersichtsbild im koronaren Schnitt 22 und ein Übersichtsbild im sagitalen Schnitt 23. Auf dem transversalen Schnitt kann dann anschließend durch den linken Ventrikel die Bildebene der langen Herzachse parallel zum Septum geplant werden, wie es in Bild 24 dargestellt ist. Bei der in Bild 24 geplanten Bildebene ergibt sich ein Bild des Herzens wie in Bild 25 dargestellt. In diesem Bild 25 können anschließend die horizontal lange Achse durch die Herzspitze und die Mitte der Mitralklappe geplant werden. Mit der in Bild 25 geplanten Bildebene ergibt sich das Bild 26, auf dem dann üblicherweise 6-10 Bildebenen entlang der kurzen Achse parallel zu den Klappen und senkrecht zur Herzscheidewand (Septum) geplant werden. Danach müssen auf diesen Bildern die drei Bildebenen entlang der langen Achse (der so genannte Zweikammerblick, der Dreikammerblick und der Vierkammerblick) geplant werden. Auf diesen Bildern der langen Achse müssen daraufhin Bilder mit der Bildebene entlang bestimmter, zur langen Achse orthogonaler, Achsen (kurze Achsen genannt) geplant werden.

Wie sich aus obiger Beschreibung ergibt, ist die Lokalisierung des Herzens zeitaufwändig und erfordert medizinisch geschultes Bedienpersonal.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Darstellung des Herzens mittels der Magnetresonanztomographie bereit zu stellen, das von weniger geschultem Personal durchgeführt werden kann, und zeitlich weniger aufwändig und damit kostengünstiger ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen der Erfindung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Darstellung des Herzens in einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt, wobei in einem ersten Schritt zumindest ein MR-Übersichtsbild des Herzens aufgenommen wird, wobei für dieses Übersichtsbild eine Bildebene mit einer vorbestimmten Lage relativ zur Magnetresonanzanlage gewählt wird. Mit dieser einen vorbestimmten Bildebene wird anschließend ein MR-Übersichtsbild aufgenommen, wobei dieses MR-Übersichtsbild anschließend auf der MR-Anlage für die Bedienperson dargestellt wird. Auf dem dargestellten Übersichtsbild, das in einer vorbestimmten Lage aufgenommen wurde, können dann mehrere Markierungspunkte festgelegt werden. Nachdem die Markierungspunkte festgelegt wurden, werden automatisch weitere Bildebenen zur Darstellung des Herzens mithilfe von einigen der festgelegten Markierungspunkten berechnet. Anschließend werden in den berechneten Bildebenen weitere MR-Bilder des Herzens aufgenommen. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, dass nicht mehr, wie in Zusammenhang mit 2 beschrieben, mehrere Übersichtsbilder in verschiedenen Lagen aufgenommen werden müssen. Es ist nur noch notwendig, eine erste Übersichtsaufnahme in einer bestimmten festgelegten Lage aufzunehmen. Studien haben ergeben, dass es eine bestimmte Orientierung der Bildebene relativ zum Patienten gibt, in der MR-Bilder des Herzens erzeugt werden können, die dann anschließend durch Festlegung von einigen Markierungspunkten verwendet werden können, um automatisch die anderen Bildebenen zu bestimmen. Die Herzorientierung und -Position schwankt zwar von Patient zu Patient, jedoch so wenig, dass dieselbe Schichtorientierung patientenunabhängig gewählt werden kann.

Erfindungsgemäß ist diese vorbestimmte Lage der Bildebene für alle untersuchten Personen gleich, es ist der Pseudo-Kurzachsenschnitt des Herzens. Es wird ein Schichtstapel in dieser Orientierung gemessen, auf dem der rechte und der linke Ventrikel sowie beide Vorhöfe und die großen Gefäße des Herzens zu erkennen sind.

Vorzugsweise kann diese vorbestimmte Bildebene erreicht werden, indem ein bestimmter Bereich des Körpers in das Zentrum des Magneten der Magnetresonanzanlage gefahren wird. Nach einer genauen Positionierung der Untersuchungsperson im Zentrum des Magneten wird dann mit einem vorbestimmten Winkel und in einer vorbestimmten Position relativ zu diesem Magnetzentrum die Bildeben automatisch festgelegt. Die Lage dieser Bildebene kann beispielsweise in der Magnetresonanzanlage voreingestellt gespeichert sein, so dass die Bedienperson nur noch diese Lage der Bildebene aufrufen muss, um das Übersichtsbild zu erstellen. Selbstverständlich ist es weiterhin möglich, wie üblich zusätzlich transversale, koronare und sagitale Übersichtsbilder des Körpers zu erstellen, falls diese während der weiteren Untersuchung benötigt werden. Diese transversalen, sagitalen oder koronaren Übersichtsbilder sind jedoch nicht mehr unbedingt notwendig.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden dann auf dem MR-Bild, das in der Bildebene des Pseudo-Kurzachsenschnitts aufgenommen wurde, Markierungspunkte festgelegt. Beispielsweise können einige oder alle der folgenden Punkte auf den Bildern markiert werden: die Herzbasis des linken Ventrikels, die Herzspitze, die Herzbasis des rechten Ventrikels, der linke Vorhof und/oder die Aorta, sowie Punkte auf der Intersektion von rechtem Ventrikel und linkem Ventrikel. Aus diesen Markierungspunkten können dann automatisch die Bildebenen der langen Herzachsen berechnet werden. Beispielsweise kann mit den Markierungspunkten Herzbasis linker Ventrikel, Herzspitze die Position der Bildebene für den Zweikammerblick bestimmt werden und aus der Verbindungslinie der Intersektionspunkte von rechtem Ventrikel und linkem Ventrikel deren Orientierung bestimmt werden. Vorzugsweise wird jedoch die Orientierung des Zweikammerblicks orthogonal zu einem Vektor gewählt, der durch Mittelung aus zwei Verbindungsvektoren A und B entsteht, mit A = Linker Ventrikel zu Herzbasis rechter Ventrikel und B = Linker Ventrikel zu Aorta. Auf dem Zweikammerblick sind der linke Ventrikel und der linke Vorhof angeschnitten dargestellt.

Weiterhin ist es möglich, mithilfe der Markierungspunkte Aorta, Herzspitze und linker Vorhof die Bildebene für den Dreikammerblick bestimmen. Mithilfe der Markierungspunkte Herzbasis linker Ventrikel, Herzspitze, Herzbasis rechter Ventrikel kann beispielsweise die Bildebene für den Vierkammerblick (rechter und linker Ventrikel, rechter und linker Vorhof) bestimmt werden.

Auf den berechneten Bildebenen der langen Achsen können dann automatisch Bildebenen für Bilder der kurzen Herzachse berechnet werden, wobei diese Bildebenen im Wesentlichen senkrecht zu den langen Achsen liegen von der Herzbasis bis zur Herzspitze.

Die oben beschriebenen Markierungspunkte können weiterhin für eine Segmentierung des Herzmuskels zur quantitativen Analyse der Funktion des linken Ventrikels verwendet werden. Ebenso ist es möglich, durch Bestimmung von zwei weiteren Punkten (Intersektion von rechtem Ventrikel an linkem Ventrikel) ein Herzmodell zu erstellen.

Vorzugsweise können die Markierungspunkte auch dazu verwendet werden, automatische Segmentierungsalgorithmen zu verbessern. In vielen Anwendungen wird beispielsweise das Myocard segmentiert. Wenn nun die Lage einiger dieser Markierungspunkte bekannt ist, kann ein Segmentierungsalgorithmus verbessert werden, wenn einige dieser markierten anatomischen Punkte festliegen. Andererseits ist es auch möglich, auf den Bildern des Pseudokurzachsenschnittes automatische Segmentierungsalgorithmen durchzuführen und dann aufgrund der Ergebnisse der automatischen Segmentierung, Markierungen als Startwerte für die einzelnen Markierungspunkte zu berechnen und anzuzeigen, wodurch die endgültige Festlegung der Markierungspunkte für die Bedienperson vereinfacht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt 1 schematisch den Aufbau einer Magnetresonanzanlage gemäß der Erfindung,

2 die verschiedenen Schritte zur Herzbildgebung nach dem Stand der Technik,.

3 ein Flussdiagramm mit den Schritten zur erfindungsgemäßen Darstellung des Herzens,

4 beispielhaft Bilder im Pseudo-Kurzachsenschnitt,

5 beispielhaft die Markierung der Markierungspunkte zur Berechnung der weiteren Bildebenen, und

6 die verschiedenen Herzbilder entlang der langen Achse, die mit den unterschiedlichen Markierungspunkten berechnet wurden.

1 zeigt schematisch eine Magnetresonanzanlage. Der grundsätzliche Aufbau und das Zusammenwirken der verschiedenen Komponenten einer Magnetresonanzanlage, wie beispielsweise Grundfeldmagnet, Gradientenspulen, HF-Einstrahlung mit Hochfrequenzantenne, Empfangsantenne etc., sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben, da sie für das Verständnis der Erfindung nicht von Bedeutung sind. Es werden nur die Komponenten beschrieben, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Die in 1 gezeigte schematische Magnetresonanzanlage weist eine Bildaufnahmeeinheit 11 auf zur Aufnahme der MR-Bilder, hier insbesondere des Übersichtsbildes. Selbstverständlich werden mit der Bildaufnahmeeinheit 11 auch die anderen MR-Bilder aufgenommen. Weiterhin ist eine Speichereinheit 12 vorgesehen, in der zumindest die vorbestimmte Lage und Position der Bildebene relativ zur Mitte des Magneten der Resonanzanlage gespeichert ist. Die mit der Bildaufnahmeeinheit 11 aufgenommenen MR-Bilder werden auf einer Anzeigeeinheit 13 dargestellt. Weiterhin ist eine Eingabeeinheit 14 vorgesehen, mit der die Bedienperson verschiedene Markierungspunkte auf den dargestellten MR-Bildern bestimmen kann. Weiterhin ist eine Bildebenenberechnungseinheit 15 vorgesehen, die aus den durch die Bedienperson markierten Markierungspunkten weitere Bildebenen zur Aufnahme von MR-Bildern des Herzens berechnet.

In 3 sind in einem Flussdiagramm die Teilschritte dargestellt, die notwendig sind, um gemäß der Erfindung MR-Bilder des Herzens zu erzeugen. In einem ersten Schritt 31 wird die untersuchte Person genau im Magneten zentriert, wobei die Untersuchungsperson so im Magneten angeordnet wird, dass das Herz im Zentrum das Magneten liegt. Dazu wird das untere Ende des Sternums in der Magnetmitte positioniert. Wenn die Bildebene für das Übersichtsbild relativ zum Magneten festgelegt ist, muss berücksichtigt werden, dass dies nur für eine Lagerung der Untersuchungsperson im Magneten gilt. Üblicherweise wird die Untersuchungsperson bei Herzaufnahmen mit dem Kopf zuerst auf dem Rücken liegend im Magneten platziert. Sollte die untersuchte Person zuerst mit den Füßen in den Magneten gefahren werden, so muss selbstverständlich die vorbestimmte Lage entsprechend geändert werden. Anschließend wird in einem Schritt 32 mithilfe der im Speicher 12 gespeicherten Bildebene ein Übersichtsbild aufgenommen, wobei das Übersichtsbild ein so genannter Pseudo-Kurzachsenschnitt ist. Dieses im Pseudo-Kurzachsenschnitt aufgenommene MR-Bild bzw. die im Pseudo-Kurzachsenschnitt aufgenommenen MR-Bilder werden in Schritt 33 auf der Anzeigeeinheit 13 dargestellt. Die Bedienperson der Magnetresonanzanlage kann dann in Schritt 34, wie in Zusammenhang mit 5 beschrieben wird, mehrere bestimmte anatomische Stellen in den Bildern markieren. Wie in 5 in Bild 51 dargestellt, kann beispielsweise in dem Pseudo-Kurzachsenübersichtsbild die Wurzel der Aorta a und der linke Vorhof b markiert werden. Ebenso können wie im Bild 52 dargestellt, die Basis des rechten Ventrikels c und die Basis des linken Ventrikels d markiert werden. Wie in Bild 55 gezeigt, kann ebenso die Herzspitze e markiert werden. Aus diesen markierten Punkten a-e können dann die verschiedenen Lagen der langen Achse berechnet werden, wie es in 6 dargestellt ist. So kann, beispielsweise in Bild 61 dargestellt, mit den Markierungspunkten d, e und c, das heißt Basis linker Ventrikel, Herzspitze und Basis rechter Ventrikel die Bildebene des Vierkammerblicks wie in Bild 61 gezeigt berechnet werden. Mit den Markierungspunkten Basis linker Ventrikel d) und Herzspitze e) kann, wie in Bild 62 dargestellt, die Position und mit den Intersektionspunkten f) und g) die Orientierung des Zweikammerblicks berechnet werden. Mithilfe der Markierungspunkte Aortenwurzel a), Herzspitze e) und linker Vorhof b) kann die Bildebene für den Dreikammerblick berechnet werden, der in Bild 63 dargestellt ist. Wieder Bezug nehmend auf 3 ist die Berechnung der weiteren Bildebenen in Schritt 35 dargestellt. Wenn die weiteren Bildebenen mit den Markierungspunkten a-e berechnet wurden, werden anschließend automatisch im Schritt 36 in diesen Bildebenen aufgenommen. Nachdem die Bildebenen für die langen Achsen berechnet wurden, die zu den Bildern 61-63 führen, (können nicht gezeigte) Bildebenen für die kurzen Achsen senkrecht zu den langen Achsen von der Herzbasis bis zur Herzspitze berechnet werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann beispielsweise wie in Bild 53 gezeigt die Schnittpunkte vom rechten Ventrikel, vom linken Ventrikel f und g markiert werden. Mit diesen weiteren Punkten ist schließlich eine Erstellung eines Herzmodells möglich.

Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung eine einfachere und schnellere Lokalisierung des Herzens, wobei die langen und kurzen Herzachsen nach Eingabe einfach zu findender anatomischer Markierungen automatisch aufgefunden werden. Durch diese automatische Berechnung der Bildebenen kann eine Herzuntersuchung mittels Magnetresonanztomographie auch von nur wenig geschultem Person durchgeführt werden. Weiterhin ergibt sich eine deutliche Zeitersparnis gegenüber dem bisher verwendeten Verfahren, wie es in 2 beschrieben wurde. Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann die Herzbildgebung mittels magnetischer Kernresonanz in die klinische Routine eingebracht werden.