Sensor-gestützte bewegungskompensierte Bildrekonstruktion für die medizinische Bildgebung

• Antragsteller: Dr. Christoph Kolbitsch
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317231546

Die Magnetresonanztomographie (MRT) liefert hochaufgelöste Bilder mit einem ausgezeichneten Weichteilkontrast. Ihre Anwendungen in der klinischen Praxis reichen von der Neurologie über die Onkologie bis zur Kardiologie. Trotz ihrer langjährigen Verwendung in der klinischen Versorgung, stellen Atembewegungen der Organe noch immer eine große Herausforderung speziell für die 3D kardiale MRT dar. Bewegungsartefakte können zu einer Verschlechterung der Bildqualität und sogar zum Abbruch der MRT Untersuchung führen. Ziel dieses Projektes ist es, eine bewegungskorrigierte Rekonstruktion für kardiale MRT Untersuchungen basierend auf externen Atemgurten zu entwickeln. Diese externen Sensoren liefern Atmungssignale mit einer hohen zeitlichen Auflösung, die die hohe räumliche Auflösung von MRT ideal ergänzen. Bisher wurden Atemgurte qualitative verwendet, um die MR Datenakquisition mit der Atmung zu synchronisieren. Mit diesem Projekt wollen wir die Atemgurtsignale mit den tatsächlichen Organbewegungen während der Atmung patientenspezifisch kalibrieren und diese korrelierten Signale dazu verwenden, die Atembewegung zu korrigieren. Durch die Verwendung von mehreren Atemgurten wird eine genaue und robuste Erfassung der komplexen Atembewegung des Herzens sichergestellt. Die Bewegungsinformation wird in einer bewegungskorrigierten Bildrekonstruktion verwendet, um alle aufgenommenen Daten in einen Bewegungszustand zu transformieren und damit das Bild in einer Atemphase zu berechnen. Dies führt zu einem effizienten Verfahren bei dem alle aufgenommen Daten verwendet werden, um ein bewegungskorrigiertes MRT Bild mit ausgezeichneter Bildqualität zu rekonstruieren. Unsicherheiten in der Bewegungsbestimmung werden analysiert und mit Hilfe von zusätzlichen Regularisierungstermen in der Bildrekonstruktion minimiert. Eine Machbarkeitsstudie wird in Probanden durchgeführt werden. Prof. Jeanette Schulz-Menger (Oberärztin, Leiterin Cardiac MRI Team am Experimental and Clinical Research Center (ECRC), Charité Berlin) hat ihre volle Unterstützung zugesagt und wird das Projekt mit ihrem klinischen Fachwissen unterstützen. Das Projekt wird von einem/einer Studenten/Studentin im ersten Jahr eines Doktoratsstudiums durchgeführt. Die restlichen zwei Jahre werden entweder über Drittmittel oder direkt durch die PTB finanziert. Bewegungskorrigierte Bildrekonstruktion mit Hilfe von externen Bewegungssensoren führt zu einer Verbesserung der Bildqualität für eine Reihe von unterschiedlichen Anwendungen in der kardialen MRT. Zusätzlich kann dieses Verfahren für Bewegungskorrekturen im Abdomen bei simultanen Positronen-Emissions-Tomographie (PET) - MR Untersuchungen erweitert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Tobias Schäffter