DE102014202358B4

DE102014202358B4 - Optimierung von Rephasierungs-Gradientenpulsen bei einer simultanen MR-Anregung mehrerer Schichten

Info

Publication number: DE102014202358B4
Application number: DE102014202358.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Speier
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2034-02-11
Also published as: US20150226823A1; KR20150094528A; CN104833931B; CN104833931A; DE102014202358A1; US10048346B2; KR101865247B1

Abstract

Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten (BD) eines Untersuchungsobjekts (O), bei dem Magnetresonanzrohdaten (RD) erfasst werden, aufweisend eine Mehrzahl von Pulssequenzabschnitten (140, 140*, 150, 150*, 160, 160*) mit jeweils einem Anregungsvorgang, welcher folgende Schritte umfasst: – Erzeugen eines ersten Schichtselektionsgradientenpulses (GS1) in Schichtselektionsrichtung (SSR), – Erzeugen eines Anregungs-HF-Pulses (RF1), welcher zur Anregung von N simultan anzuregenden Schichten entsprechende N Anregungsfrequenzen umfasst, und einem nachfolgenden Auslesevorgang, welcher folgende Schritte umfasst: – Erzeugen eines Rephasierer-Gradientenpulses in Schichtselektionsrichtung (SSR), – Empfangen von HF-Signalen zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten, wobei nach einem Empfang von HF-Signalen eines vorhergehenden Pulssequenzabschnitts (140, 150, 160) und vor dem Erzeugen des Anregungs-HF-Pulses (RF1) eines nachfolgenden Pulssequenzabschnitts (140, 150, 160) ein Prephasierer-Gradientenpuls in Schichtselektionsrichtung (SSR) erzeugt wird, der so bemessen ist, dass das nullte Gradientenmoment über alle Gradientenpulse in Schichtselektionsrichtung (SSR) integriert von der Mitte eines Anregungs-HF-Pulses (RF1) bis zur Mitte eines darauffolgenden Anregungs-HF-Pulses (RF2) den Wert 0 aufweist, und wobei die Pulssequenzabschnitte (140, 150, 160) für die jeweils N simultan angeregten Schichten mit unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen wiederholt werden und dabei für jede simultan angeregte Schicht ein Paar von zeitlich direkt aufeinanderfolgenden Pulssequenzabschnitten (140, 140*; 150, 150*; 160, 160*) mit im Vergleich zu den unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen ähnlichen Rephasierer-Gradientenpulsen, aber Anregungs-HF-Pulsen (RF1, RF2) mit unterschiedlichen Phasen erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts, bei dem Magnetresonanzrohdaten erfasst werden. Es wird eine Mehrzahl von Pulssequenzabschnitten mit jeweils einem Anregungsvorgang und einem nachfolgenden Auslesevorgang erzeugt. Bei dem Anregungsvorgang wird ein erster Schichtselektionsgradientenpuls in Schichtselektionsrichtung erzeugt. Zudem wird ein Anregungs-HF-Puls erzeugt, welcher zur Anregung von N simultan anzuregenden Schichten entsprechende N Anregungsfrequenzen umfasst. Bei dem nachfolgenden Auslesevorgang wird ein Rephasierer-Gradientenpuls in Schichtselektionsrichtung erzeugt und es werden HF-Signale zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten empfangen. Nach einem Empfang von HF-Signalen eines vorhergehenden Pulssequenzabschnitts und vor dem Erzeugen des Anregungs-HF-Pulses eines nachfolgenden Pulssequenzabschnitts wird ein Prephasierer-Gradientenpuls in Schichtselektionsrichtung erzeugt, der so bemessen ist, dass das nullte Gradientenmoment über alle Gradientenpulse in Schichtselektionsrichtung integriert von der Mitte eines Anregungs-HF-Pulses bis zur Mitte eines darauffolgenden Anregungs-HF-Pulses den Wert 0 aufweist.
Anders ausgedrückt müssen als notwendige Bedingung für eine stationäre Phase frei präzessierender Spins (SSFP) die Gradientenpulse in Schichtselektionsrichtung sowie auch in den beiden anderen Richtungen balanciert sein.
Zudem betrifft die Erfindung eine Ansteuersequenz zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems. Die Ansteuersequenz weist eine Mehrzahl von Pulssequenzabschnitten mit jeweils einem Anregungsabschnitt und einem Ausleseabschnitt auf. Der Anregungsabschnitt umfasst einen ersten Schichtselektionsgradientenpuls in Schichtselektionsrichtung, einen Anregungs-HF-Puls, welcher für eine simultane Anregung von N Schichten entsprechend N Anregungsfrequenzen umfasst. Der nachfolgende Ausleseabschnitt umfasst einen Rephasierer-Gradientenpuls in Schichtselektionsrichtung und ein Auslesefenster zum Auslesen von HF-Signalen zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten, wobei zwischen einem Auslesefenster eines vorhergehenden Pulssequenzabschnitts und einem Anregungs-HF-Puls eines nachfolgenden Pulssequenzabschnitts ein Prephasierer-Gradientenpuls in Schichtselektionsrichtung angeordnet wird, der so bemessen ist, dass das nullte Gradientenmoment über alle Gradientenpulse in Schichtselektionsrichtung integriert von der Mitte eines Anregungs-HF-Pulses bis zur Mitte eines darauffolgenden Anregungs-HF-Pulses den Wert 0 aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Magnetresonanzbildgebungssystem. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung eines Magnetresonanzbildgebungssystems ladbar ist.
Bildgebende Systeme, die auf einem Verfahren der Magnetresonanzmessung, insbesondere von Kernspins basieren, sogenannte Magnetresonanztomographen, haben sich durch vielfältige Anwendungen erfolgreich etabliert und bewährt. Bei dieser Art der Bildakquisition wird meist ein statisches Grundmagnetfeld B0, das zur Anfangsausrichtung und Homogenisierung von zu untersuchenden magnetischen Dipolen dient, zur Ortsauflösung des bildgebenden Signals mit einem schnell geschalteten Magnetfeld, dem sogenannten Gradientenfeld, überlagert. Zur Bestimmung von Materialeigenschaften eines abzubildenden Untersuchungsobjekts wird die Dephasierung bzw. Relaxationszeit nach einer Auslenkung der Magnetisierung aus der Anfangsausrichtung ermittelt, sodass verschiedene materialtypische Relaxationsmechanismen bzw. Relaxationszeiten identifiziert werden können. Die Auslenkung erfolgt meist durch eine Anzahl von HF-Pulsen und die Ortsauflösung beruht dabei auf einer zeitlich festgelegten Manipulation der ausgelenkten Magnetisierung mit Hilfe des Gradientenfelds in einer sogenannten Messsequenz bzw. Ansteuersequenz, welche eine genaue zeitliche Abfolge von HF-Pulsen, der Änderung des Gradientenfeldes (durch Aussenden einer Schaltsequenz von Gradientenpulsen) sowie der Erfassung von Messwerten festlegt.
Typischerweise erfolgt eine Zuordnung zwischen gemessener Magnetisierung – aus der die erwähnten Materialeigenschaften abgeleitet werden können – und einer Ortskoordinate der gemessenen Magnetisierung im Ortsraum, in dem das Untersuchungsobjekt angeordnet ist, mit Hilfe eines Zwischenschritts. In diesem Zwischenschritt werden erfasste Magnetresonanz-Rohdaten an Auslesepunkten im sogenannten „k-Raum” angeordnet, wobei die Koordinaten des k-Raums als Funktion des Gradientenfeldes kodiert sind. Der Betrag der Magnetisierung (insbesondere der Quermagnetisierung, in einer Ebene quer zum vorbeschriebenen Grundmagnetfeld bestimmt) an einem bestimmten Ort des Untersuchungsobjekts kann aus den Daten des Auslesepunkts mit Hilfe einer Fourier-Transformation ermittelt werden, die aus einer Signalstärke (Betrag der Magnetisierung), die einer bestimmten Frequenz (der Ortsfrequenz) bzw. Phasenlage zugeordnet ist, eine Signalstärke des Signals im Ortsraum berechnet.
Die Magnetresonanztomographie ist eine relativ langsam arbeitende Art eines bildgebenden Verfahrens, da die Daten entlang von Zeilen im Fourierraum bzw. im k-Raum sequentiell aufgenommen werden und für die Spin-Relaxation der angeregten Spins eine gewisse Zeit nicht unterschritten werden kann. Das Verfahren der Aufnahme von Bildern in zweidimensionalen Schichten ist im Vergleich zur Aufnahme in drei Dimensionen deutlich weniger fehleranfällig, weil die Zahl der Kodierungsschritte kleiner ist als bei einem dreidimensionalen Verfahren. Daher werden bei vielen Anwendungen Bildvolumen mit Stapeln von zweidimensionalen Schichten statt einer einzigen dreidimensionalen Aufnahme verwendet. Allerdings sind die Bildaufnahmezeiten aufgrund der langen Relaxationszeiten der Spins sehr lang, was beispielsweise für zu untersuchende Patienten eine Verringerung des Komforts bedeutet. Auch können die Patienten während der Aufnahme nicht kurz den Magnetresonanztomographen verlassen oder auch nur ihre Position ändern, da dies aufgrund der Positionsveränderung den Bildaufnahmevorgang zunichtemachen würde und der gesamte Prozess von vorne beginnen müsste. Folglich besteht ein wichtiges Ziel darin, die Aufnahme von zweidimensionalen Schichtstapeln zu beschleunigen.
Zur Beschleunigung der Bildaufnahme finden beispielsweise parallele Bildaufnahmetechniken Anwendung. Bei einigen der Bildaufnahmetechniken können Artefakte aufgrund von Unterabtastungen auftreten. Diese Artefakte können durch Anwendung von Rekonstruktionsalgorithmen eliminiert werden. Eine weitere Möglichkeit der Eliminierung der Artefakte besteht in der Verwendung von CAIPIRINHA (Controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration, siehe den Artikel BREUER, FELIX A. ET AL., ”Controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration (CAIPIRINHA) for multi-slice imaging”, in: Magnetic Resonance in Medicine, 53 (2005), S. 684–691. CAIPIRINHA modifiziert die auftretenden Artefakte, um die nachfolgende Bildrekonstruktion zu verbessern. Daher ist CAIPRINHA im Vergleich zu einigen anderen parallelen Bildaufnahmekonzepten, bei denen nur ein nachfolgender Nachbearbeitungsprozess der mit Artefakten versehenen Bilder stattfindet, überlegen. Bei CAIPIRINHA werden mehrere Schichten mit beliebiger Dicke und beliebigem Abstand gleichzeitig unter Verwendung von Multiband-RF-Pulsen angeregt. Die Daten werden anschließend unterabgetastet, wobei Bilder mit überlagerten Schichten erzeugt werden, die zueinander versetzt erscheinen. Der Versatz zwischen den Schichten kann durch Modulation der Phase der einzelnen Schichten bei dem Multiband-RF-Puls erzeugt werden.
Eine Technik zur schnellen Bildgebung mit hohem Signal-zu-Rauschen ist TrueFISP (True Fast Imaging with Steady State Precession), auch Trufi oder bSSFP (balanced free precession) genannt, siehe OPPELT A. ET AL., ”FISP: eine neue schnelle Pulssequenz für die Kernspintomographie”, in: electromedica 54 (1986), S. 15–18. Dabei wird eine kohärente Bildaufnahmetechnik angewandt, wobei eine balancierte Gradientenpulsform verwendet wird. Es kommt eine Technik mit einem balancierten Zustand in einem stationären Gleichgewicht mit frei präzedierenden Spins zum Einsatz. TrueFISP funktioniert besonders gut mit balancierten Gradientenmomenten bei kurzen Repetitionszeiten TR, wobei durch die kurzen Repetitionszeiten Stopbandartefakte (banding artefacts) in den aufgenommenen Bildern aufgrund von B₀-Inhomogenitäten reduziert werden können. Obwohl TrueFISP ein schnelles Bildaufnahmeverfahren darstellt, besteht ein Bedarf nach noch schnellerer Bildaufnahme. Beispielsweise können Echtzeitaufnahmen durch schnellere Bildaufnahmeverfahren verbessert werden. Auch kann der Komfort für zu untersuchende Personen, die ihren Atem nicht sehr lange anhalten können oder sich bewegen, verbessert werden. Daher bietet es sich an, TrueFISP mit einer parallelen Bildabtastung, bei der mehrere Schichten simultan abgetastet werden, zu kombinieren. Allerdings sind die Repetitionszeiten bei herkömmlichem TrueFISP derart kurz, dass zu allen Zeitpunkten Gradientenaktivität vorliegt. Daher können TrueFISP-Sequenzen nicht verschachtelt werden um mehrere unterabgetastete Schichten simultan aufzunehmen. Einerseits kann die parallele Bildaufnahme durch das Erfordernis des stationären Zustands der frei präzedierenden Spins eingeschränkt werden. Andererseits kann bei der Reduktion der phasenkodierten Zeilen, wie es bei CAIPIRINHA der Fall ist, und der Aufnahme von Schichten mit geringem Abstand das Signal-zu-Rausch-Verhältnis deutlich verschlechtert werden. Bei der Verwendung des herkömmlichen CAIPIRINHA kann aufgrund der Verwendung von phasenmodulierten RF-Pulsen, mit denen mehrere Schichten angeregt werden, die Robustheit der TrueFISP-Sequenz gegenüber B₀-Inhomogenitäten reduziert werden (siehe STAB D. ET AL., ”Mit CAIPIRINHA beschleunigte Mehrschicht-TrueFISP-MR-Herzperfusionsbildgebung mit vollständiger Herzabdeckung”, in: Fortschr. Röntgenstr. 181 (2009), S. VO319_6), wodurch Signal- und Kontraständerungen und vermehrte Stopbandartefakte auftreten können.
Daher wird in US 2013/0271128 A1 ein Verfahren beschrieben, mit dem eine gleichzeitige Aufnahme einer Mehrzahl von Schichten gemäß der SSFP-Technik (SSFP = steady state free precession = Trufi) realisiert wird, wobei aber die unterschiedlichen Phasen der angeregten Spins in den unterschiedlichen Schichten nicht mehr durch Modulation des RF-Pulses erzeugt werden, sondern durch Variation – der Gradientpulse. Genauer gesagt werden die im Rahmen des TrueFISP-Verfahrens verwendeten, den einzelnen Schichten zugeordneten Rephasierer-Gradientenpulse zyklisch modifiziert (zum Beispiel wird deren Amplitude geändert), so dass den frei präzedierenden Spins unterschiedlicher Schichten unterschiedliche Phasen aufgeprägt werden, ohne dass es zu Kontraständerungen aufgrund der bei dem herkömmlichen CAIPIRINHA-Verfahren verwendeten Phasenmodulation der RF-Pulse kommt. Das in US 2013/0271128 beschriebene Verfahren wird auch multi-slice blipped TrueFISP-CAIPIRINHA (TRUEFISP-CAIPIRINHA mit markierten Schichten) genannt. Bei der besonders effektiven Ausgestaltung bSSFP (balanced steady state free precession, entspricht dem in US 2013/0271128 beschriebenen Verfahren) kommt es jedoch leicht zu Störungen bzw. Artefakten aufgrund von Inhomogenitäten von Magnetfeldern sowie Wirbelströmen. Insbesondere, wenn die gleichzeitig aufgenommenen Schichten sehr eng voneinander beabstandet sind, kommt es zu einer Verschlechterung der Bildqualität bei SSFP-SAMS-Aufnahmen (SAMS = simultaneous acquisition of multiple slices). Beispielsweise kommt es zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Bildqualität, wenn bei für die klinische Anwendung typischen Parametern bzw. Randbedingungen das Verhältnis zwischen dem Abstand zwischen der Mitte der jeweiligen Schichten und der Schichtdicke der betreffenden Schichten kleiner als 2 ist. Der Grund für diese Artefakte liegt in der starken Änderung der Schicht-Prephasierer und Rephasierer, die notwendig ist, um eine ausreichende Phasenänderung zwischen den eng benachbarten Schichten zu erzielen. Diese starke Änderung führt zu stärker ausgeprägten Wirbelströmen. Weil bei dem in US 2013/0271128 A1 gezeigten Verfahren bei der Änderung der Prephasierer und Rephasierer die Phase der frei präzedieren Spins bei jedem Ausleseschritt parallel zu der Trufi-RF-Phase (Trufi = true fast imaging with steady precession) invertiert wird, werden die Wirbelstromeffekte verstärkt und der stationäre Trufi-Zustand beeinträchtigt. Es kommt zu einer Dephasierung der phasenkodierten Spins, was zu Störungen und Artefakten bei dem rekonstruierten Bild führt.
In WO 2013/0 271 128 A1 wird ein MR-Bildgebungsverfahren basierend auf der Methode der in einem stationären Zustand präzedierenden Spins (steady state precession) beschrieben, bei dem simultan mehrere Schichten abgetastet werden. Die Differenzierung der einzelnen Schichten geschieht dort durch Variation von Rephasierer-Gradientenpulsen, so dass frei präzedierenden Spins unterschiedlicher Schichten unterschiedliche Phasen aufgeprägt werden.
In X. Zhou et al., ”Artifact-reduced twodimensional cine steady state free precession for myocardial blond-oxygen-level dependent imaging”, J. Magn. Reson. Imaging 31 (2010), S. 863–871 wird der Spezialfall der SSFP-Bildaufnahme mit bewegten Spins beschrieben. Eine Kompensation von Artefakten erfolgt dabei durch eine Pulsfolge mit balanciertem erstem Gradientenmoment.
In DE 10 2011 005 649 A1 wird ein MR-Bildgebungsverfahren beschrieben, bei dem eine Justierung bei sich bewegendem Objekt erfolgt, wobei eine Pulssequenz mit verschwindendem ersten Gradientenmoment zum Einsatz kommt. Auf Basis des erzeugten Echosignals wird ein tatsächlich erreichter Kippwinkel bestimmt.
Bisher konnten die genannten Probleme nur dadurch gemildert werden, dass die einzelnen abzutastenden Schichten einen Mindestabstand nicht unterschritten. Ist man jedoch auf Anwendungen mit großen Schichtabständen beschränkt.
Es besteht also das Problem, eine gleichzeitige Bildaufnahme paralleler benachbarter Schichten mit möglichst geringen Artefakten zu erzielen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems gemäß Patentanspruch 1 und ein Magnetresonanzbildgebungssystem gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Pulssequenzabschnitte für die jeweils N simultan angeregten Schichten mit unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen wiederholt und dabei wird für jede simultan angeregte Schicht ein Paar von zeitlich direkt aufeinanderfolgenden Pulssequenzabschnitten mit im Vergleich zu den unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen ähnlichen Rephasierer-Gradientenpulsen, aber Anregungs-HF-Pulsen mit unterschiedlichen Phasen erzeugt. Dieses Verfahren basiert auf dem in der US 2005/0258829 A1 beschriebenen Konzept des „Pairing” zur Wirbelstromunterdrückung bei großen Phasenkodiersprüngen in TrueFISP.
Die von den Rephasierer-Gradientenpulsen erzeugten Wirbelströme (eddy currents) werden durch die Wiederholung des jeweiligen Pulssequenzabschnitts mit einem Anregungs-HF-Puls mit einer unterschiedlichen Phase zumindest teilweise kompensiert, so dass insgesamt kein oder nur ein geringeres magnetisches Störfeld entsteht, welches den stationären Zustand der frei präzedierenden Spins (SSFP = steady state free precession) beeinträchtigen könnte. Beispielsweise kann die Phase des Anregungs-HF-Pulses bei der erfindungsgemäßen Wiederholung des Pulssequenzabschnitts von +180° nach –180° wechseln. Der Phasenwechsel des Anregungs-HF-Pulses wird beim Auslesen bzw. bei dem Herausfiltern des Trägersignals bei der Signalauswertung durch das entsprechende Ändern der Phase des Referenzpulses berücksichtigt. Weiterhin kann bei zwei Schichten zum Beispiel die von den Rephasierer-Gradientenpulsen erzeugte, für die jeweilige einzelne Schicht einheitliche Phase der präzedierenden Spins 0° und 180° und bei drei Schichten 120°, –120° und 0° betragen. Da die jeweiligen Pulssequenzabschnitte erfindungsgemäß wiederholt werden, wobei sich die Rephasierer-Gradientenpulse bei der jeweiligen Wiederholung nicht ändern, ergibt sich daraus eine Pulssequenzfolge mit Rephasierer-Gradientenpulsfolgen, denen im genannten Beispiel folgende Phasen zugeordnet sind: Bei zwei Schichten sind es (0°, 0°, 180°, 180°), bei drei Schichten (120°, 120°, –120°, –120°, 0°, 0°). Ähnliche Rephasierer-Gradientenpulse sollen in diesem Zusammenhang Rephasierer-Gradientenpulse sein, deren Phasenunterschied << 180° beträgt. Vorzugsweise sollte der Phasenunterschied maximal 90° betragen. Beträgt der den aufeinanderfolgenden Rephasierer-Gradientenpulsen zugeordnete Phasenunterschied 90°, so gestaltet sich die Rekonstruktion der Bildinformation aus den Auslesesignalen, die die Bildinformation mehrerer Schichten in Form von über-lagerten Signalen beinhalten, besonders einfach. Besonders bevorzugt ist auch ein Phasenunterschied < 45°. Allgemein formuliert, betragen die Phasen bei N Schichten k 360°/N, wobei k = 0, ... N – 1. Im Grenzfall würde der Phasenunterschied 360°/(2N) betragen. Besonders bevorzugt ist ein Phasenunterschied von 360°/(4N).
Die erfindungsgemäße Ansteuersequenz weist jeweils Pulssequenzabschnitte für die jeweils N simultan anzuregenden Schichten mit unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen auf, wobei für jede simultan angeregte Schicht ein Paar von zeitlich direkt aufeinanderfolgenden Pulssequenzabschnitten mit im Vergleich zu den unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen ähnlichen Rephasierer-Gradientenpulsen aber mit Anregungs-HF-Pulsen mit unterschiedlichen Phasen hintereinander angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Ansteuersequenz-Ermittlungssystem ist dazu eingerichtet, eine Ansteuersequenz für das erfindungsgemäße Magnetresonanzbildgebungssystem zu ermitteln.
Das erfindungsgemäße Magnetresonanzbildgebungssystem umfasst eine Steuereinrichtung, welche zur Steuerung des Magnetresonanzbildgebungssystems unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Steuereinrichtung umfasst vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Ansteuersequenzermittlungssystem.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt weist Programmcodeabschnitte auf, mit denen alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Programm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird.
Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil dass bereits existierende Magnetresonanztomographiesysteme auf einfach Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, wobei insbesondere auch die Ansprüche einer Kategorie analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können. Zudem können auch Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens sind die Rephasierer-Gradientenpulse eines Paares von Pulssequenzabschnitten gleich. Dies ermöglicht eine optimale Kompensation der durch die Rephasierer-Gradientenpulse erzeugen Wirbelströme und damit eine von Artefakten besonders freie Bildaufnahme.
Bei einer besonders nützlichen Variante des Verfahrens wird gleichzeitig mit einem Rephasierer-Gradientenpuls ein Gradientenpuls in einer Ebene quer zur Schicht-Selektionsrichtung geschaltet. Dabei müssen alle Gradienten balanciert sein, d. h. dass das Integral der Gradientenpulszüge auf jeder Achse über jeden Pulssequenzabschnitt muss null sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens umfasst ein Paar von Pulssequenzabschnitten unterschiedliche Gradientenpulse, welche in zumindest einer Ebene quer zur Schicht-Selektionsrichtung geschaltet werden. Es werden also bei der erfindungsgemäßen Wiederholung der Pulssequenzabschnitte zwar der Schichtselektionsgradient sowie der Rephasierer-Gradientenimpuls im Wesentlichen unverändert gelassen, aber die quer zur Schicht-Selektionsrichtung geschalteten Gradientenpulse werden geändert, so dass bei der Wiederholung zusätzliche Bildinformation gewonnen wird. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl der Abtastpulse und erlaubt es somit, die Gesamtuntersuchungszeit eines zu untersuchenden Objekts zu reduzieren.
Eine alternative Variante des Verfahrens umfasst eine Unterabtastung des k-Raums. Diese kann zum Beispiel dadurch realisiert werden, dass mehrere Anregungsspulen und Empfangsantennen um den zu untersuchenden Bereich angeordnet sind, mit denen jeweils eine grobmaschige Abtastung des k-Raums vorgenommen wird, die jeweils einzeln für sich genommen dem Nyquist-Shannon-Theorem nicht genügt. Die von den einzelnen Spulen aufgenommen Bilddaten würden also separat zu mit Artefakten beeinträchtigten Bildern führen. Aus einer Analyse der gewonnenen Daten aller Anregungsantennen bzw. Empfangsantennen kann jedoch ein Bild ermittelt werden, welches die störenden Artefakte nicht mehr aufweist. Die beschriebene Vorgehensweise findet zum Beispiel Anwendung bei den Bildaufnahmeverfahren mit den Akronymen GRAPPA, SENSE und CAIPIRINHA.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung umfasst das Verfahren eine kartesische Abtastung des k-Raums. Dies kann zum Beispiel in Abhängigkeit von der Geometrie des zu untersuchenden Bereichs vorteilhaft sein.
Gemäß noch einer alternativen Ausgestaltung umfasst das Verfahren eine radiale Abtastung des k-Raums.
Möglich ist auch, die beiden unterschiedlichen Abtastungsarten zu kombinieren und bei einer Bildaufnahme unterschiedliche Abtastarten zu kombinieren.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung umfasst das Verfahren eine zufallsgesteuerte Abtastung des k-Raums.
Bei dem letztgenannten Verfahren kommt es aufgrund der starken Änderung des k-Vektors bei den meisten Abtastzyklen zu besonders starken Wirbelströmen, die zu entsprechenden Artefakten führen. Diese können ebenfalls durch ein Wiederholen der einzelnen Abtastzyklen, ähnlich wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandt wird, kompensiert werden.
Bei einer alternativen Variante des Verfahrens wird ein Cine-Aufnahmeverfahren angewandt. Mit diesem speziellen Verfahren können sich bewegende Objekte aufgezeichnet werden. Dazu wird die Messsequenz mit vollständiger oder unterabgetasteter k-Raumkodierung mehrfach wiederholt. Aus den Wiederholungen wird eine Bildserie rekonstruiert. Von Wiederholung zu Wiederholung kann die k-Raumkodierung variiert werden.
Bei einer besonders gut realisierbaren Ausgestaltung des Verfahrens ist die Anzahl N der simultan auszulesenden Schichten gleich 2.
Alternativ kann die Anzahl N der simultan auszulesenden Schichten auch gleich 3 sein. Grundsätzlich wäre es optimal, so viele Schichten wie möglich simultan auszulesen. Allerdings wird die Anzahl der simultan auszulesenden Schichten durch folgende Umstände beschränkt: Die dem Patienten pro Puls zugeführte Energie ist proportional zur Anzahl der Schichten N. Dabei ist die pro Zeit erlaubte Energiezufuhr jedoch limitiert. Außerdem ist die Separation in der Bildrekonstruktion, je mehr Schichten simultan ausgelesen werden, umso schwieriger, da das Rauschen in den separierten Bildern ansteigt. Dieser Anstieg verhält sich nichtlinear. Daher ist es in der Praxis nur möglich, einige wenige Schichten simultan auszulesen.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Schaubild, das eine Pulssequenzfolge eines Bildgebungsverfahrens zur simultanen Aufnahme von 2 Schichten gemäß dem Stand der Technik zeigt,
2 ein Schaubild, das eine Pulssequenzfolge eines Bildgebungsverfahrens zur simultanen Aufnahme von 3 Schichten gemäß dem Stand der Technik zeigt,
3 ein Schaubild, das eine Pulssequenzfolge eines Bildgebungsverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich für zwei Schichten, zeigt,
4 ein Schaubild, das eine Pulssequenzfolge eines Bildgebungsverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, nämlich für drei Schichten, der Erfindung zeigt,
5 ein Magnetresonanzbildgebungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In 1 wird ein Pulssequenzdiagramm eines Multi-Slice blipped TrueFISP CAIPIRINHA Aufnahmeverfahrens (auch als SSFP-SAMS = steady state free processing simultaneous acquisition of multiple slices bezeichnet) gezeigt, wobei die Pulssequenz bzw. Pulsfolge für 4 Repetitionszeiten TR bzw. Repetitionsintervalle RI 140, 150, 160 und 170 veranschaulicht ist. Jedem der Repetitionsintervalle ist ein RF-Puls zugeordnet, dessen Phase von Intervall RI zu Intervall RI von + (in 1 mit + X gekennzeichnet) zu – (in 1 mit –X gekennzeichnet) bzw. +180° zu –180° wechselt. Weiterhin weist jedes Intervall RI eine Gradientenpulsfolge GS in Schichtselektionsrichtung auf. Diese besteht, zeitlich sortiert, aus dem eigentlichen Schichtselektionsgradienten sowie einem Prephasierer und einem Rephasierer. In diesem Fall werden 2 Schichten simultan angeregt. Bei jedem der Repetitionsintervalle wird von dem Phasenkodier-Gradienten (Rephasierer) ein Betrag subtrahiert oder dem Phasenkodier-Gradienten ein Betrag hinzuaddiert. Zum Ausgleich, damit der stationäre Zustand der frei präzedierenden Spins aufrecht erhalten werden kann, muss zum Abschluss der jeweiligen Repetitionszeit ein Prephasierer erzeugt werden, der derart modifiziert ist, dass er die Modifikation des Rephasierers ausgleicht, so dass das Gradientenmoment über die gesamte Repetitionszeit 0 ist. Somit wird von dem Prephasierer beispielsweise ein Amplitudenbetrag abgezogen, wenn dem zugehörigen Rephasierer ein Amplitudenbetrag hinzuaddiert wurde, wie zum Beispiel in dem Repetitionsintervall 140 zu sehen ist. Durch die Modifikation des Rephasierers im Repetitionsintervall 140 wird den frei präzedierenden Spins in der ersten Schicht der zwei simultan anzuregenden Schichten eine der ersten Schicht zugeordnete Phase, zum Beispiel +90°, und eine der zweiten Schicht zugeordnete Phase von –90° aufgeprägt. Bei dem Repetitionsintervall 150 wird nun eine im Vergleich zu der Phase der frei präzedierenden Spins der ersten Schicht unterschiedliche Phase der frei präzedierenden Spins der ersten Schicht, zum Beispiel –90° und eine der zweiten Schicht zugeordnete Phase von +90° erzeugt, wobei in dem zugehörigen Rephasierer im Repetitionsintervall 150 nun kein Amplitudenbetrag hinzuaddiert wird, sondern ein Amplitudenbetrag abgezogen wird. Zum Ausgleich muss allerdings dem Prephasierer im Repetitionsintervall 150 ein Amplitudenbetrag hinzuaddiert werden, damit das Gradientenmoment über das gesamte Repetitionsintervall wieder 0 beträgt. Die Phasenaufprägung der Spins der Schichten, auch Phasenkodierung PE genannt, ermöglicht eine Zuordnung der simultan aufgenommenen Bilddaten der beiden Schichten zu den einzelnen Schichten. Weiterhin sind in 1 zu dem Schichtselektionsgradienten GS senkrecht gerichtete Gradientenpulse GR und GP eingezeichnet, mit deren Hilfe eine zweidimensionale Kodierung des zu untersuchenden Bereichs ermöglicht wird. Schließlich ist in der untersten Zeile des Diagramms ein ADC-Rechteckpuls eingezeichnet, mit dem ein Auslesefenster zum Auslesen des Bilddatensignals erzeugt wird. Bei den folgenden Repetitionsintervallen 160 und 170 wiederholt sich der Vorgang der Phasenkodierung der beiden simultan angeregten Schichten, allerdings ändern sich zum Beispiel die Gradientenpulse GR oder GP, so dass nun eine andere k-Raumzeile abgetastet wird. Liegen die simultan angeregten Schichten jedoch näher beieinander, müssen die Rephasierer von Repetitionsintervall zu Repetitionsintervall umso stärker differieren. Die von den einzelnen Rephasierergradientenpulsen erzeugten Wirbelströme bewirken störende Magnetfelder, die zu einer Dephasierung der Spins in den einzelnen Schichten und damit zu einer Störung des stationären Zustands der frei präzedierenden Spins (SSFP-Zustand) führen. Die Stärke der störenden Magnetfelder hängt dabei von dem Ausmaß der Modifikation der den einzelnen Schichten zugeordneten Rephasierer-Gradientenpulse ab. Das Ausmaß der genannten benötigten Modifikation der Rephasierer-Gradientenpulse aber hängt, wie bereits erwähnt, vom Abstand der einander benachbarten simultan anzuregenden Schichten ab. Werden die Schichtabstände zu eng gewählt, so kommt es bei der Bildaufnahme zu Artefakten, die eine Qualitätsbeeinträchtigung für das bildgebende Verfahren bedeuten.
In 2 ist ein zu dem Diagramm der 1 analoges Pulssequenzdiagramm gezeigt, wobei jedoch statt nur zwei Schichten nun drei Schichten simultan abgetastet werden. Den drei Schichten sind die Repetitionsintervalle 140, 150, 160 zugeordnet. Die den jeweiligen Repetitionsintervallen zugeordneten Rephasierer unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Amplitude, damit den in den unterschiedlichen drei Schichten frei präzedierenden Spins unterschiedliche Phasen zugeordnet werden können. Dabei ist dem in dem Repetitionsintervall 140 eingezeichneten Rephasierer ein Amplitudenbetrag hinzuaddiert, was zum Beispiel einer Phase der in der ersten Schicht frei präzedieren Spins von +120°, eine der zweiten Schicht zugeordnete Phase von 0° und eine der dritten Schicht zugeordnete Phase von +240° entspricht. Von dem in dem Repetitionsintervall 150 eingezeichneten Rephasierer ist ein Amplitudenbetrag subtrahiert, was zum Beispiel einer Phase der in der ersten Schicht frei präzedierenden Spins von 0°, der in der zweiten Schicht frei präzedieren Spins von 0° und der in der dritten Schicht frei präzedierenden Spins von 0° entspricht. Der in dem Repetitionsintervall 160 eingezeichnete Prephasierer ist dagegen unmodifiziert, was zum Beispiel einer Phase der in der ersten Schicht frei präzedierenden Spins von 240°, der in der zweiten Schichten frei präzedierenden Spins von 0° und der in der dritten Schicht frei präzedieren Spins von 120° entspricht. Bei den folgenden Repetitionsintervallen 140, 150, 160 wiederholt sich der Vorgang der Phasenkodierung der drei simultan angeregten Schichten, allerdings ändern sich zum Beispiel die Gradientenpulse GR oder GP, so dass nun eine andere k-Raumzeile abgetastet wird.
In 3 ist nun ein Pulssequenzdiagramm eines Mehrschichtaufnahmeverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung (auch als paired SSFP-SAMS oder als paired multislice blipped TrueFISP-CAIPIRINHA bezeichnet) gezeigt. Dabei werden in 3 zwei Schichten simultan angeregt. Im Gegensatz zu dem in der 1 angewandten Verfahren werden jedoch bei dem Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Repetitionsintervalle 140 und 150 mit einem invertierten Anregungspuls RF (d. h. zum Beispiel –, bzw. –180° statt +, bzw. +180°) als Repetitionsintervalle 140* bzw. 150* wiederholt. Dieser Vorgang wird auch als Pairing bezeichnet. Dabei kommt es aufgrund der Beibehaltung der Rephasierer bzw. der den Rephasierern zugeordneten Phasen der Spins in der ersten und zweiten Schicht beim Übergang vom Repetitionsintervall 140 zu dem Repetitionsintervall 140*, wobei jedoch die Phase des Anregungspulses RF invertiert wird, zu einem gegensinnigen Störfeld, das das in dem Repetitionsintervall 140 erzeugte Störfeld gerade kompensiert oder allgemeiner ausgedrückt, zumindest teilweise reduziert. Das Repetitionsintervall 150 entspricht dem in 1 gezeigten Repetitionsintervall 150. Dieses wird nun durch das Repetitionsintervall 150* wiederholt, wobei wiederum die Phase des Anregungspulses RF invertiert wird, um das in dem Repetitionsintervall 150 erzeugte Störfeld zu kompensieren. Bei den folgenden Repetitionsintervallen 140, 140*, 150, 150* wiederholt sich der Vorgang der Phasenkodierung der beiden simultan angeregten Schichten sowie des beschrieben Pairings, allerdings ändern sich zum Beispiel die Gradientenpulse GR oder GP, so dass nun eine andere k-Raumzeile abgetastet wird. Für die in 3 gezeigte simultane Anregung von zwei Schichten mit den Repetitionsintervallen 140, 140*, 150, 150* ergibt sich beispielsweise eine Folge der den Prephasierern zugeordneten Phasen der angeregten Spins von (0°, 0°, 180°, 180°).
In 4 ist ein Pulssequenzdiagramm eines Mehrschichtaufnahmeverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dabei werden in 4 drei Schichten simultan angeregt. Im Gegensatz zu dem in der 2 angewandten Verfahren werden jedoch bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Repetitionsintervalle 140, 150 und 160 mit einem invertierten Anregungspuls RF (d. h. zum Beispiel –, bzw. –180° statt +, bzw. +180°) als Repetitionsintervalle 140*, 150*, 160* wiederholt. Dieser Vorgang wird auch als Pairing bezeichnet. Dabei kommt es aufgrund der Beibehaltung der Rephasierer bzw. der den Rephasierern zugeordneten Phasen der Spins in der ersten, zweiten und dritten Schicht beim Übergang vom Repetitionsintervall 150 zu dem Repetitionsintervall 150*, wobei jedoch die Phase des Anregungspulses RF invertiert wird, zu einem gegensinnigen Störfeld, das das in dem Repetitionsintervall 150 erzeugte Störfeld gerade kompensiert oder allgemeiner ausgedrückt, zumindest teilweise reduziert. Das Repetitionsintervall 140 entspricht dem in 2 gezeigten Repetitionsintervall 140. Dieses wird nun durch das Repetitionsintervall 140* wiederholt, wobei wiederum die Phase des Anregungspulses RF invertiert wird, um das in dem Repetitionsintervall 140 erzeugte Störfeld zu kompensieren. Das Repetitionsintervall 160 entspricht dem in 2 gezeigten Repetitionsintervall 160.
Dieses wird anschließend sofort durch das Repetitionsintervall 160* wiederholt, wobei wiederum die Phase des Anregungspulses RF invertiert wird, um das in dem Repetitionsintervall 160 erzeugte Störfeld zu kompensieren. Bei den folgenden Repetitionsintervallen 150, 150*, 140, 140*, 160, 160* (nicht gezeigt) wiederholt sich der Vorgang der Phasenkodierung der beiden simultan angeregten Schichten sowie des beschrieben Pairings, allerdings ändern sich zum Beispiel die Gradientenpulse GR oder GP, so dass nun eine andere k-Raumzeile abgetastet wird. Für die in 4 gezeigte simultane Anregung von drei Schichten mit den Repetitionsintervallen 140, 140*, 150, 150*, 160, 160* ergibt sich beispielsweise eine Folge der den Prephasierern zugeordneten Phasen der angeregten Spins von (0°, 0°, 120°, 120°, 240°, 240°).
Eine Möglichkeit, den für das Pairing, d. h. das Wiederholen der Repetitionsintervalle mit dem gleichen Rephasierer, aber einem invertierten RF-Signal aufgebrachten Zeitaufwand zu kompensieren, besteht darin, während des jeweiligen Wiederholvorgangs 140*, 150*, 160* die zum Schichtselektionsgradienten senkrecht orientierten Gradientenpulse GP und GR zu ändern, so dass während des Wiederholvorgangs eine im Vergleich zu dem jeweiligen Repetitionsintervall 140, 150 und 160 andere k-Raumzeile abgetastet werden kann. Somit kann der zeitliche Mehraufwand des Pairings wieder kompensiert werden und die vorteilhafte Eigenschaft der kurzen Bildaufnahmezeit des TruFISP-CAIPIRINHA-Verfahrens mit einer im Vergleich zu dem in der 1 und 2 gezeigten herkömmlichen Verfahren deutlich verbesserten Bildqualität erzielt werden.
Es ist auch möglich, bei dem jeweiligen zusätzlichen Wiederholungsvorgang die Phase bzw. die Phasenkodierung PE der der jeweiligen Schicht zugeordneten Spins leicht zu ändern. D. h. der Rephasierer wird bei dem in den 3 und 4 gezeigten Wiederholungsvorgang 140*, 150*, 160* leicht verändert. Für die in 3 gezeigte simultane Anregung von zwei Schichten beträgt der den aufeinanderfolgenden Rephasierer-Gradientenpulsen zugeordnete Phasenunterschied 180°. Für eine in 3 gezeigte entsprechende simultane Anregung von zwei Schichten mit den Repetitionsintervallen 140, 140*, 150, 150* ergibt sich beispielsweise eine Folge der den Prephasierern zugeordneten Phasen der angeregten Spins von (δ1, δ2, 180° + δ3, 180° + δ4), wobei |δ_i| << 180°. Der Grenzfall wäre in diesem Fall (0°, 90°, 180, 90°) und (0°, 90°, 180°, 270°).
Für die in 4 gezeigte simultane Anregung von drei Schichten mit den Repetitionsintervallen 140, 140*, 150, 150*, 160, 160* ergibt sich beispielsweise eine Folge der den Prephasierern zugeordneten Phasen der angeregten Spins von (δ1, δ2, 120° + δ3, 120° + δ4, 240° + δ3, 240° + δ4, wobei |δ_i| << 120°. Der Grenzfall wäre in diesem Fall (0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°).
5 zeigt grob schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage bzw. ein Magnetresonanzbildgebungssystem 1. Sie umfasst den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem darin befindlichen Messraum 8 bzw. Patiententunnel. Eine Liege 7 ist in diesen Patiententunnel 8 hineinfahrbar, so dass ein darauf liegendes Untersuchungsobjekt 0 (Patient/Proband) während einer Untersuchung an einer bestimmten Position innerhalb des Magnetresonanzscanners 2 relativ zu dem darin angeordneten Magnetsystem und Hochfrequenzsystem gelagert werden kann bzw. auch während einer Messung zwischen verschiedenen Positionen verfahrbar ist.
Wesentliche Komponenten des Magnetresonanzscanners 2 sind ein Grundfeldmagnet 3, ein Gradientensystem 4 mit Gradientenspulen, um beliebige Magnetfeldgradienten in x-, y- und z-Richtung anzulegen, sowie eine Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5. Der Empfang von im Untersuchungsobjekt O induzierten Magnetresonanzsignalen kann über die Ganzkörperspule 5 erfolgen, mit der in der Regel auch die Hochfrequenzsignale zur Induzierung der Magnetresonanzsignale ausgesendet werden. Üblicherweise werden diese Signale aber mit beispielsweise auf oder unter das Untersuchungsobjekt O gelegten Lokalspulen 6 empfangen. Alle diese Komponenten sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und daher in der 5 nur grob schematisch dargestellt.
Die Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 kann z. B. in Form einer so genannten Birdcage-Antenne eine Anzahl N von einzelnen Antennenstäben aufweisen, die als einzelne Sendekanäle S1, SN separat von einer Steuereinrichtung 10 ansteuerbar sind, d. h. es handelt sich bei dem Magnetresonanztomographiesystem 1 um ein pTX-fähiges System. Es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch an klassischen Magnetresonanztomographiegeräten mit nur einem Sendekanal anwendbar ist.
Bei der Steuereinrichtung 10 kann es sich um einen Steuerrechner handeln, der auch aus einer Vielzahl von – gegebenenfalls auch räumlich getrennten und über geeignete Bussysteme bzw. Kabel oder dergleichen untereinander verbundenen – Einzelrechnern bestehen kann. Über eine Terminalschnittstelle 17 ist diese Steuereinrichtung 10 mit einem Terminal 20 verbunden, über das ein Bediener die gesamte Anlage 1 ansteuern kann. Im vorliegenden Fall weist dieses Terminal 20 einen Rechner 21 mit Tastatur 28, einem oder mehreren Bildschirmen 27 sowie weiteren Eingabegeräten wie beispielsweise Maus oder dergleichen auf, so dass dem Bediener eine grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung steht.
Die Steuereinrichtung 10 weist u. a. eine Gradienten-Steuereinheit 11 auf, die wiederum aus mehreren Teilkomponenten bestehen kann. Über diese Gradienten-Steuereinheit 11 werden die einzelnen Gradientenspulen mit Steuersignalen SGx, SGy, SGz beschaltet. Hierbei handelt es sich um Gradientenpulse, die während einer Messung an genau vorgesehenen zeitlichen Positionen und mit einem genau vorgegebenen zeitlichen Verlauf gesetzt werden, um das Untersuchungsobjekt O und den zugeordneten k-Raum vorzugsweise in einzelnen Schichten SL gemäß einer Ansteuersequenz AS abzutasten.
Die Steuereinrichtung 10 weist außerdem eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 auf. Diese HF-Sende-/Empfangseinheit 12 besteht ebenfalls aus mehreren Teilkomponenten, um jeweils separat und parallel auf die einzelnen Sendekanäle S1, ... SN, d. h. in diesem Fall auf die einzeln ansteuerbaren Antennenstäbe der Bodycoil 5, Hochfrequenzpulse aufzugeben. Über die Sende-/Empfangseinheit 12 können auch Magnetresonanzsignale empfangen werden. In diesem Ausführungsbeispiel geschieht dies aber mit Hilfe der Lokalspulen 6. Die mit diesen Lokalspulen 6 empfangenen Rohdaten RD werden von einer HF-Empfangseinheit 13 ausgelesen und verarbeitet. Die hiervon oder von der Ganzkörperspule 5 mittels der HF-Sende-/Empfangseinheit 12 empfangenen Magnetresonanzsignale werden als Rohdaten RD an eine Rekonstruktionseinheit 14 übergeben, die daraus die Bilddaten BD rekonstruiert und diese in einem Speicher 16 hinterlegt und/oder über die Schnittstelle 17 an das Terminal 20 übergibt, so dass der Bediener sie betrachten kann. Die Bilddaten BD können auch über ein Netzwerk NW an anderen Stellen gespeichert und/oder angezeigt und ausgewertet werden. Sofern die Lokalspulen 6 eine geeignete Umschalteinheit aufweisen, können auch diese an eine HF-Sende-/Empfangseinheit 12 angeschlossen sein, um die Lokalspulen auch zum Senden insbesondere im pTX-Betrieb zu verwenden.
Die Gradientensteuerung 11, die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 und die Empfangseinheit 13 für die Lokalspulen 6 werden jeweils koordiniert durch eine Messsteuereinheit 15 angesteuert. Diese sorgt durch entsprechende Befehle dafür, dass ein gewünschter Gradienten-Pulszug GP durch geeignete Gradientensteuersignale SGx, SGy, SGz ausgesendet wird, und steuert parallel die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 so an, dass ein Mehrkanal-Pulszug MP ausgesendet wird, d. h. dass auf den einzelnen Sendekanälen S1, ... SN parallel die passenden Hochfrequenzpulse auf die einzelnen Sendestäbe der Ganzkörperspule 5 gegeben werden. Außerdem muss dafür gesorgt werden, dass zum passenden Zeitpunkt die Magnetresonanzsignale an den Lokalspulen 6 durch die HF-Empfangseinheit 13 bzw. eventuelle Signale an der Ganzkörperspule 5 durch die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Die Messsteuereinheit 15 gibt die entsprechenden Signale, insbesondere den Mehrkanal-Pulszug MP an die Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 und den Gradienten-Pulszug GP an die Gradienten-Steuereinheit 11, gemäß einem vorgegebenen Steuerprotokoll P vor. In diesem Steuerprotokoll P sind alle Steuerdaten hinterlegt, die während einer Messung gemäß einer vorgegebenen Ansteuersequenz AS eingestellt werden müssen.
Üblicherweise sind in einem Speicher 16 eine Vielzahl von Steuerprotokollen P für verschiedene Messungen hinterlegt. Diese könnten über das Terminal 20 vom Bediener ausgewählt und gegebenenfalls variiert werden, um dann ein passendes Steuerprotokoll P für die aktuell gewünschte Messung zur Verfügung zu haben, mit dem die Messsteuereinheit 15 arbeiten kann. Im Übrigen kann der Bediener auch über ein Netzwerk NW Steuerprotokolle P, beispielsweise von einem Hersteller des Magnetresonanzsystems, abrufen und diese dann gegebenenfalls modifizieren und nutzen.
Der grundlegende Ablauf einer solchen Magnetresonanzmessung und die genannten Komponenten zur Ansteuerung sind dem Fachmann aber bekannt, so dass sie hier im Detail nicht weiter besprochen werden. Im Übrigen kann ein solcher Magnetresonanzscanner 2 sowie die zugehörige Steuereinrichtung noch eine Vielzahl weiterer Komponenten aufweisen, die hier ebenfalls nicht im Detail erläutert werden. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Magnetresonanzscanner 2 auch anders aufgebaut sein kann, beispielsweise mit einem seitlich offenen Patientenraum, und dass im Prinzip die Hochfrequenz-Ganzkörperspule nicht als Birdcage-Antenne aufgebaut sein muss.
In 5 ist hier außerdem eine erfindungsgemäße Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 schematisch dargestellt, die zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS dient. Diese Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS enthält u. a. für eine bestimmte Messung eine Pulssequenz mit einem Pulszug GP, um eine bestimmte Trajektorie im k-Raum zu durchlaufen, sowie einen dazu koordinierten Hochfrequenz-Pulszug, hier einen Mehrkanal-Pulszug MP, zur Ansteuerung der einzelnen Sendekanäle 1, ..., SN. Die Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS wird im vorliegenden Fall auf Basis von im Messprotokoll P vorgegebenen Parametern PD insbesondere nach einem bezüglich der 3 oder 4 beschriebenen Verfahren erstellt. Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 kann dabei wie dargestellt in dem Magnetresonanzsystem 1 umfasst sein und insbesondere auch Bestandteil der Steuereinrichtung 10 sein. Jedoch ist auch denkbar, dass die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 extern als eigenständige Baueinheit vorliegt und zur Nutzung mit mehreren unterschiedlichen Magnetresonanzsystemen ausgebildet ist.
Aus dem zuvor Beschriebenen wird deutlich, dass die Erfindung wirkungsvoll Möglichkeiten bereitstellt, um ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten bezüglich der Bildqualität der Bilddaten zu verbessern.
Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den zuvor beschriebenen detaillierten Verfahren und Aufbauten um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit” oder „Modul” nicht aus, dass diese(s) aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten (BD) eines Untersuchungsobjekts (O), bei dem Magnetresonanzrohdaten (RD) erfasst werden, aufweisend eine Mehrzahl von Pulssequenzabschnitten (140, 140*, 150, 150*, 160, 160*) mit jeweils einem Anregungsvorgang, welcher folgende Schritte umfasst: – Erzeugen eines ersten Schichtselektionsgradientenpulses (GS1) in Schichtselektionsrichtung (SSR), – Erzeugen eines Anregungs-HF-Pulses (RF1), welcher zur Anregung von N simultan anzuregenden Schichten entsprechende N Anregungsfrequenzen umfasst, und einem nachfolgenden Auslesevorgang, welcher folgende Schritte umfasst: – Erzeugen eines Rephasierer-Gradientenpulses in Schichtselektionsrichtung (SSR), – Empfangen von HF-Signalen zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten, wobei nach einem Empfang von HF-Signalen eines vorhergehenden Pulssequenzabschnitts (140, 150, 160) und vor dem Erzeugen des Anregungs-HF-Pulses (RF1) eines nachfolgenden Pulssequenzabschnitts (140, 150, 160) ein Prephasierer-Gradientenpuls in Schichtselektionsrichtung (SSR) erzeugt wird, der so bemessen ist, dass das nullte Gradientenmoment über alle Gradientenpulse in Schichtselektionsrichtung (SSR) integriert von der Mitte eines Anregungs-HF-Pulses (RF1) bis zur Mitte eines darauffolgenden Anregungs-HF-Pulses (RF2) den Wert 0 aufweist, und wobei die Pulssequenzabschnitte (140, 150, 160) für die jeweils N simultan angeregten Schichten mit unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen wiederholt werden und dabei für jede simultan angeregte Schicht ein Paar von zeitlich direkt aufeinanderfolgenden Pulssequenzabschnitten (140, 140*; 150, 150*; 160, 160*) mit im Vergleich zu den unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen ähnlichen Rephasierer-Gradientenpulsen, aber Anregungs-HF-Pulsen (RF1, RF2) mit unterschiedlichen Phasen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rephasierer-Gradientenpulse eines Paares von Pulssequenzabschnitten (140, 140*, 150, 150*, 160, 160*) gleich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei gleichzeitig mit einem Rephasierer-Gradientenpuls ein Gradientenpuls (GP, GR) in einer Ebene quer zur Schicht-Selektionsrichtung (SSR) geschaltet wird, wobei der Gradientenpuls (GP, GR) balanciert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Paar von Pulssequenzabschnitten (140, 140*, 150, 150*, 160, 160*) unterschiedliche Gradientenpulse (GP, GR) umfasst, welche in zumindest einer Ebene quer zur Schicht-Selektionsrichtung (SSR) geschaltet werden, wobei die Gradientenpulse (GP, GR) balanciert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Unterabtastung des k-Raums erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine kartesische Abtastung des k-Raums.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine radiale Abtastung des k-Raums.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend eine zufallsgesteuerte Abtastung des k-Raums.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Cine-Aufnahmeverfahren angewandt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Anzahl N der simultan auszulesenden Schichten gleich 2 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Anzahl N der simultan auszulesenden Schichten gleich 3 ist.
Ansteuersequenz (AS) zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems, aufweisend eine Mehrzahl von Pulssequenzabschnitten (140, 140*, 150, 150*, 160, 160*) mit jeweils einem Anregungsabschnitt, welcher folgende Pulsanordnung umfasst: – einen ersten Schichtselektionsgradientenpuls (GS1) in Schichtselektionsrichtung (SSR), – einen Anregungs-HF-Puls (RF1), welcher für eine simultane Anregung von N Schichten entsprechend N Anregungsfrequenzen umfasst, und einem nachfolgenden Ausleseabschnitt, welcher folgende Anordnung umfasst: – einen Rephasierer-Gradientenpuls in Schichtselektionsrichtung (SSR), – ein Auslesefenster zum Auslesen von HF-Signalen zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten (RD), wobei zwischen einem Auslesefenster eines vorhergehenden Pulssequenzabschnitts (140, 150, 160) und einem Anregungs-HF-Puls (RF1) eines nachfolgenden Pulssequenzabschnitts (140, 150, 160) ein Prephasierer-Gradientenpuls in Schichtselektionsrichtung (SSR) angeordnet wird, der so bemessen ist, dass das nullte Gradientenmoment über alle Gradientenpulse in Schichtselektionsrichtung (SSR) integriert von der Mitte eines Anregungs-HF-Pulses (RF1) bis zur Mitte eines darauffolgenden Anregungs-HF-Pulses (RF2) den Wert 0 aufweist, und wobei die Ansteuersequenz jeweils Pulssequenzabschnitte (140, 150, 160) für die jeweils N simultan anzuregenden Schichten mit unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen aufweist und dabei für jede simultan angeregte Schicht ein Paar von zeitlich direkt aufeinanderfolgenden Pulssequenzabschnitten (140, 140*; 150, 150*; 160, 160*) mit im Vergleich zu den unterschiedlichen Rephasierer-Gradientenpulsen ähnlichen Rephasierer-Gradientenpulsen, aber mit Anregungs-HF-Pulsen (RF1, RF2) mit unterschiedlichen Phasen hintereinander angeordnet sind.
Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22), welches dazu ausgebildet ist, eine Ansteuersequenz (AS) für ein Magnetresonanzbildgebungssystem (1) gemäß Anspruch 12 zu ermitteln.
Magnetresonanzbildgebungssystem (1), umfassend eine Steuereinrichtung (10), welche zur Steuerung des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, welche vorzugsweise ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22) nach Anspruch 13 umfasst.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung (10) eines Magnetresonanzbildgebungssystems (1) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung (10) ausgeführt wird.