Förderprojekte

Förderbeginn 01.07.2008

Methoden des Rechnersehens für die retrospektive Bewegungskompensation in der MR-Bildgebung

Prof. Dr. Elli Angelopoulou
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung)

Prof. Dr. Joachim Hornegger
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung)

Prof. Dr. Roland Bammer
Stanford University
Department of Radiology - 3DQ Laboratory

Trotz großer Fortschritte in der MR-Bildgebung insbesondere in Bezug auf Pulssequenzen sind Patientenbewegungen immer noch ein großes Problem. Der Aufwand für die Vorbereitung und Durchführung einer Narkose zur Vermeidung von Patientenbewegungen sind groß und bedeuten ein weiteres Risiko für den Patienten. Im Rahmen des vorgeschlagenen Forschungsprojekts werden bildbasierte Methoden zur Bewegungskompensation erforscht. Die Bewegungskompensation soll dabei auf der Basis der geschätzten Kopfbewegungen erfolgen. Die Echtzeitverfolgung des Kopfes wird dabei mit einem kalibrierten optischen Trackingsystem durchgeführt. Das Akquisitionsprotokoll wird derart angepasst, dass die geschätzten Kopfbewegungen kompensiert werden können und in dem Rekonstruktionsergebnis keine Bewegungsartefakte auftreten. Der Vorteil des neuen Verfahrens liegt in der Reduktion von Bewegungsartefakten und der Elimination sogenannter Spin History Effects.

Abschlussbericht
Die Korrektur von Patientenbewegung ist eine Herausforderung in der Magnetresonanztomographie (MRT), die noch nicht ganz gelöst ist. Viele Ansätze wurden für die Korrektur vorgeschlagen, jedoch ist ein erheblicher Nachteil bei den meisten dieser Methoden, dass sie nur für einen Teil, der in der MRT eingesetzten Pulssequenzen, funktionieren. Aus Sicht der alltäglichen klinischen Bildgebung ist dies unzureichend. Kürzlich wurde eine neue und aussichtsreiche Gruppe von Methoden zur Bewegungskorrektur vorgeschlagen, die auf der optischen Positionsverfolgung beruhen und prospektiv sind. Darüber hinaus sind sie unabhängig von der MR Datenaufnahme. Eine vor kurzer Zeit vorgestellter Ansatz verwendet einen an der Stirn befestigten Schachbrettmuster-Marker, welcher mit einer im MR-Gerät platzierten MR-kompatiblen Kamera-Einrichtung verfolgt wird. Eine mögliche Einschränkung dieses Ansatzes ist jedoch das begrenzte Blickfeld der Kamera auf Grund des beschränkten Platzes in der Röhre des Kernspintomographen. Dies beschränkt den Umfang der Bewegung, die zuverlässig erkannt werden kann, auf einen schmalen Bereich und macht damit den Ansatz sensibel für die Position des Markers im Blickfeld der Kamera. Um diese Einschränkung zu umgehen, wurde ein selbst kodiertes Markerdesign entwickelt und mit dem konventionellen Schachbrettmuster-Marker verglichen. Das neue Markerdesign bot gegenüber dem Schachbrettmuster-Marker bemerkenswerte Vorteile im Hinblick auf Genauigkeit und Präzision, über einen viel weiteren Bewegungsbereich. Die in-vivo Versuche waren von hervorragender Diagnosequalität und mit dem Verfahren war es grundlegend möglich sich an Bewegungen über den kompletten möglichen Bewegungsbereich in der Kopfspule anzupassen [1,2,3,4].

Entstandene Veröffentlichungen mit Hinweis auf die Förderung durch BaCaTeC:

[1] Aksoy, Murat; Forman, Christoph; Straka, Matus; Çukur, Tolga; Hornegger, Joachim; Bammer, Roland - Hybrid Prospective & Retrospective Head Motion Correction System to Mitigate Cross-Calibration Errors - Magnetic Resonance in Medicine, Volume 67, Issue 5, pages 1237–1251, May 2012
[2] Forman, Christoph; Aksoy, Murat; Hornegger, Joachim; Bammer, Roland Self-encoded marker for optical prospective head motion correction in MRI Medical Image Analysis, vol. 15, no. 5, pp. 708-719, 2011
[3] Forman, Christoph; Aksoy, Murat; Straka, Matus; Hornegger, Joachim; Bammer, Roland Extending the Tracking Range for Prospective Motion Correction using a Single In-bore Camera and the Self-Encoded Marker Proceedings of the ISMRM Workshop on Current Concepts of Motion Correction for MRI & MRS (ISMRM Workshop on Current Concepts of Motion Correction for MRI & MRS), Kitzbühel, Austria, 24-28.2.2010, pp. -, 2010
[4] Forman, Christoph; Aksoy, Murat; Hornegger, Joachim; Bammer, Roland Self-encoded Marker for Optical Prospective Head Motion Correction in MRI Lecture Notes in Computer Science (Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention MICCAI 2010), Beijing, China, 20-24.9.2010, vol. 6361, pp. 259-266, 2010