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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung, ein Magnetresonanzgerät, sowie ein Computerprogrammprodukt.
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In der Magnetresonanz-Bildgebung werden häufig T1-Relaxationszeiten quantitativ bestimmt und ortsaufgelöst als eine T1-Karte ausgegeben. Die T1-Relaxationszeit, auch Spin-Gitter-Relaxationszeit genannt, ist diejenige Zeit, welche die Längsmagnetisierung, auch longitudinale Magnetisierung genannt, benötigt, um nach einer Anregung aus dem Gleichgewichtszustand wieder zu ca. 63 Prozent ihres Ausgangswertes zurückzukehren. Zum Erstellen von T1-Karten werden Aufnahmesequenzen eingesetzt, welche die Relaxation der Längsmagnetisierung nach einem Präparationspuls zurück in den Gleichgewichtszustand abtasten.
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Aus der Schrift von Messroghli et al., „High-resolution T1 mapping of the myocardium within a single breath-hold”, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 2004, 11, S. 168 ist eine Aufnahmesequenz zum Erstellen einer T1-Karte bekannt, bei welcher ausschließlich Inversionspulse zur Präparation der Längsmagnetisierung eingesetzt werden.
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Aus der Schrift von Chow et al., „T2-dependent errors in MOLLI T1 values: simulations, phantoms, and in-vivo studies”, Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance 2012, 14 (Suppl 1), S. 281 ist eine Aufnahmesequenz zum Erstellen einer T1-Karte bekannt, bei welcher ausschließlich Sättigungspulse zur Präparation der Längsmagnetisierung eingesetzt werden.
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Aus der Schrift von Weingärtner et al., „Heart-rate independent myocardial T1-mapping using combined saturation and inversion preparation pulses”, Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance 2013, 15 (Suppl 1), S. 46 ist eine Aufnahmesequenz zum Erstellen einer T1-Karte bekannt, bei welcher Inversionspulse zur Präparation der Längsmagnetisierung eingesetzt werden. Vor den Inversionspulsen werden Sättigungspulse eingesetzt, um die Längsmagnetisierung im Bildgebungsvolumen zu dephasieren.
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Aus der
EP 2 514 361 A1 ist eine Methode zur Quantifizierung einer Veränderung eines Sauerstoffgehalts in einem Gewebe mittels Magnetresonanz-Bildgebung bekannt, welche die Messung einer Veränderung einer longitudinalen Relaxationsrate von Protonen des Gewebes misst.
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Aus der
US 2008/0081986 A1 ist eine Methode zur Magnetresonanz-Bildgebung bekannt, welche einen Inversionspuls und Fettsättigungspulse einsetzt, um Fettgewebe und mindestens eine weitere Gewebeart in den Magnetresonanz-Bilddaten zu unterdrücken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Aufnahmesequenz zum Erstellen einer T1-Karte anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Gegenstände nach den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts unter Verwendung einer Aufnahmesequenz, welche zumindest einen Aufnahmezyklus umfasst, wobei der Aufnahmezyklus einen Inversionspuls, eine Sättigungspuls-Menge von einem oder mehreren Sättigungspulsen und eine Ausleseschritt-Menge von einem oder mehreren Ausleseschritten umfasst, wobei innerhalb des Aufnahmezyklus zumindest ein Sättigungspuls der Sättigungspuls-Menge auf den Inversionspuls folgt, zumindest ein Ausleseschritt der Ausleseschritt-Menge auf den zumindest einen Sättigungspuls folgt und zumindest ein Ausleseschritt der Ausleseschritt-Menge vor dem Inversionspuls erfolgt.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren betrifft eine Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts unter Verwendung einer Aufnahmesequenz, welche zumindest einen Aufnahmezyklus umfasst, wobei der Aufnahmezyklus einen Inversionspuls, eine Sättigungspuls-Menge von einem oder mehreren Sättigungspulsen und eine Ausleseschritt-Menge von mehreren Ausleseschritten umfasst, wobei innerhalb des Aufnahmezyklus zumindest ein Sättigungspuls der Sättigungspuls-Menge auf den Inversionspuls folgt und zumindest ein Ausleseschritt der Ausleseschritt-Menge auf den zumindest einen Sättigungspuls folgt, wobei die mehreren Ausleseschritte derart auf den Herzschlag des Untersuchungsobjekts abgestimmt werden, dass die mehreren Ausleseschritte zu jeweils der gleichen Herzphase aufeinanderfolgender Herzzyklen des Untersuchungsobjekts erfolgen.
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Das Untersuchungsobjekt kann ein Patient sein. Eine Aufnahmesequenz umfasst typischerweise eine Pulssequenz und/oder ist eine Pulssequenz. Ein Aufnahmezyklus kann eine Abfolge von Anregungspulsen und Ausleseschritten umfassen, welche zyklisch wiederholt wird. Ein Aufnahmezyklus der Aufnahmesequenz kann mit einer relaxierten Längsmagnetisierung, auch Magnetisierung in z-Richtung oder Longitudinalmagnetisierung genannt, starten. Die Längsmagnetisierung kann dafür beim Start eines Aufnahmezyklus von Inversionspulsen, Sättigungspulsen und/oder Auslesepulsen unbeeinflusst sein. Um dies zu erreichen, kann ein Aufnahmezyklus lange genug nach der Anwendung von Inversionspulsen, Sättigungspulsen und/oder Auslesepulsen starten. Der Start eines Aufnahmezyklus kann auch auf den Herzschlag eines Untersuchungsobjekts getriggert sein. In einem Aufnahmezyklus kann eine Schicht eines Magnetresonanz-Bilds, insbesondere einer T1-Karte, aufgenommen werden. In der Aufnahmesequenz können mehrere Aufnahmezyklen durchgeführt werden und somit mehrere Schichten eines Magnetresonanz-Bilds aufgenommen werden. Ein Aufnahmezyklus kann während eines Atemanhaltevorgangs des Untersuchungsobjekts durchgeführt werden.
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Ein Aufnahmezyklus umfasst typischerweise maximal einen Inversionspuls. Ein Inversionspuls kann die Längsmagnetisierung um mindestens 150° und maximal 210°, insbesondere um 180°, drehen. Der Inversionspuls kann somit eine Umkehrung der Längsmagnetisierung von positiven zu negativen Werten bewirken. Ein Sättigungspuls kann bewirken, dass die Längsmagnetisierung weitgehend auf Null gesetzt wird. Nach Anwendung eines Sättigungspulses liegt typischerweise nur noch eine Quermagnetisierung vor. Ein Sättigungspuls kann dafür einen Spoilergradienten zur Dephasierung der Längsmagnetisierung umfassen. Ein Sättigungspuls löscht somit typischerweise jegliche Historie in der Längsmagnetisierung, da der Sättigungspuls die Längsmagnetisierung ohne Berücksichtigung der vorhergehenden Werte der Längsmagnetisierung typischerweise auf Null setzt.
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Der zumindest eine Ausleseschritt der Ausleseschritt-Menge kann direkt, insbesondere ohne einen dazwischengeschalteten Inversionspuls, auf den zumindest einen Sättigungspuls folgen. Die Ausleseschritte können eine Aufnahme von Magnetresonanz-Signalen oder Magnetresonanz-Daten umfassen. Die Ausleseschritte können eine True-Fisp-Sequenz, oder eine spezielle Gradientenschaltung und Auslesepulse umfassen. Die Ausleseschritte umfassen jedoch keine Inversionspulse oder Sättigungspulse. Die Auslesepulse der Ausleseschritte können einen geringen Flipwinkel, insbesondere von kleiner als 50°, vorteilhafterweise von kleiner als 40°, höchst vorteilhafterweise von kleiner als 30° aufweisen. Dies führt dazu, dass die Auslesepulse nur einen geringen Effekt auf die Längsmagnetisierung ausüben. Auch können Auslesepulse im Gegensatz zu einer kontinuierlichen Aufnahme von Magnetresonanz-Signalen den Effekt des Aufnehmens von Magnetresonanz-Signalen auf die Längsmagnetisierung gering halten.
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Die Ausleseschritte können zum Abtasten der Relaxationskurve der mittels des Inversionspulses und der Sättigungspulse angeregten Längsmagnetisierung ausgestaltet sein. Anhand der in den Ausleseschritten gemessenen Abtastwerte kann dann eine T1-Relaxationszeit rekonstruiert werden. Bei der Bestimmung von T1-Relaxationszeiten, beispielsweise des Herzens, sollte dabei ein breiter Wertebereich von T1-Relaxationszeiten abgedeckt werden. Der Grund dafür ist, dass das Bestimmen der T1-Relaxationszeiten typischerweise vor und nach Kontrastmittelgabe durchgeführt wird und für bestimmte Parameter auch die T1-Relaxationszeit von Blut in die Auswertung mit einbezogen wird. Es sollte ein Wertebereich der T1-Relaxationszeiten von 100 ms bis 2000 ms, insbesondere ein Wertebereich von 200 ms bis 1500 ms, abgedeckt werden.
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Um die T1-Relaxationszeiten zu bestimmen, werden typischerweise Magnetresonanz-Signale mit verschiedenen Inversionszeiten, d. h. Zeiten zwischen der Präparation der Längsmagnetisierung und dem Auslesen des Magnetresonanz-Signals, aufgenommen. Um insbesondere kleine Inversionszeiten abzudecken, kann innerhalb eines kurzen Zeitraums, beispielsweise eines Herzschlags, nach einem Präparationspuls das Magnetresonanz-Signal ausgelesen werden. Das Auslesen der Magnetresonanz-Signale wird typischerweise mit mehreren verschiedenen Inversionszeiten wiederholt, um eine breite Verteilung der Abtastwerte der Relaxationskurve für eine gute Validität der ermittelten T1-Relaxationszeiten zu erhalten. Werden gemäß den genannten Druckschriften ausschließlich Inversionspulse zur Präparation der Längsmagnetisierung verwendet, muss nach jedem Inversionspuls lange gewartet werden, um für den folgenden Inversionspuls die nahezu gleiche Ausgangsmagnetisierung zu erhalten. Dies führt zu einer langen Messzeit. Werden gemäß den Druckschriften ausschließlich Sättigungspulse zur Präparation der Längsmagnetisierung verwendet, wird der dynamische Bereich und somit das Signal-Rausch-Verhältnis der gemessenen Magnetresonanz-Signale verringert.
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Vorteilhafterweise dienen sowohl ein Inversionspuls als auch Sättigungspulse zur Präparation der Längsmagnetisierung. Der Inversionspuls und die Sättigungspulse sind dafür vorteilhafterweise aufeinander abgestimmt. Zunächst kann der Inversionspuls erfolgen, um den vollen dynamischen Bereich der Relaxation der Längsmagnetisierung nach dem Inversionspuls auszunutzen. Der Inversionspuls führt somit zu einem guten Signal-zu-Rausch-Verhältnis in den gemessenen T1-Relaxationszeiten. Das Signal kann dann ausgelesen werden, bis die Längsmagnetisierung einen bestimmten Wert, beispielsweise im positiven Bereich, erreicht hat. Anstatt die volle Relaxation nach dem Inversionspuls abzuwarten, kann dann eine Serie von Sättigungspulsen erfolgen, auf welche jeweils Ausleseschritte mit verschiedenen Inversionszeiten folgen. Damit kann die Relaxationskurve der Längsmagnetisierung, insbesondere im Bereich niedriger Inversionszeiten, vorteilhaft abgetastet werden. Mittels der vorgeschlagenen Kombination von einem Inversionspuls und Sättigungspulsen kann die Wartezeit bis zum nächsten Inversionspuls umgangen werden. Somit kann die Messzeit verkürzt werden. Auch können die Vorteile des Inversionspulses, nämlich der hohe Dynamikbereich der Relaxation der Längsmagnetisierung nach dem Inversionspuls, und die Vorteile der Sättigungspulse, nämlich die schnelle Abfolge der Sättigungspulse und Ausleseschritte zum Abdecken von kurzen Inversionszeiten, miteinander kombiniert werden. Die Signaleffizienz kann somit maximiert werden und es kann eine geeignete Abdeckung der Relaxationskurve erreicht werden. Somit können T1-Relaxationszeiten mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.
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Das erste erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass zumindest ein Ausleseschritt der Ausleseschritt-Menge vor dem Inversionspuls erfolgt. Während dieses Ausleseschritts können Magnetresonanz-Signale ohne Präparation der Längsmagnetisierung, das heißt im relaxierten Zustand der Längsmagnetisierung, aufgenommen werden. Der Ausleseschritt kann direkt, insbesondere ohne zwischengeschalteten Inversionspuls oder Sättigungspuls, nach dem Start des Aufnahmezyklus erfolgen. Die in diesen Ausleseschritt aufgenommenen Magnetresonanz-Signale werden somit mit einer Inversionszeit gegen unendlich aufgenommen und beschreiben somit vorteilhaft den Grenzwert der Konvergenz der Relaxationskurve gegen hohe Inversionszeiten.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass innerhalb des Aufnahmezyklus nach dem Inversionspuls zumindest zwei Sättigungspulse der Sättigungspuls-Menge und zumindest zwei Ausleseschritte der Ausleseschritt-Menge ohne zwischengeschalteten Inversionspuls erfolgen. Die zumindest zwei Sättigungspulse und die zumindest zwei Ausleseschritte können insbesondere abwechselnd erfolgen. In den Ausleseschritten können somit Magnetresonanz-Signale mit einer direkt mittels des Sättigungspulses präparierten Längsmagnetisierung aufgenommen werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die zumindest zwei Sättigungspulse und die zumindest zwei Ausleseschritte abwechselnd erfolgen und derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Ausleseschritte auf die jeweils vorangehenden Sättigungspulse derart folgen, dass sich unterschiedliche Inversionszeiten einstellen. Eine Inversionszeit ist dabei typischerweise die Zeit zwischen einem Ausleseschritt und der direkt vorangegangenen Präparation der Längsmagnetisierung mittels eines Inversionspulses oder eines Sättigungspulses. Wenn die Ausleseschritte in einem festgelegten Zeitabstand erfolgen, weisen die Sättigungspulse vorteilhafterweise verschiedene Zeitabstände auf, so dass sich unterschiedliche Inversionszeiten einstellen. Das Auslesen der Magnetresonanz-Signale mit verschiedenen Inversionszeiten führt zu einer Erhöhung der Zahl der Abtastpunkte auf der Relaxationskurve der Längsmagnetisierung, und somit zu einer genaueren Bestimmung der T1-Relaxationszeit.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Ausführung der Aufnahmesequenz derart auf dem Herzschlag des Untersuchungsobjekts abgestimmt wird, dass innerhalb des Aufnahmezyklus der erste der zumindest einen Sättigungspulse innerhalb eines Zeitraums von maximal vier Herzzyklen nach dem Inversionspuls erfolgt. Die Messung von T1-Relaxationszeiten des Herzens ist vorteilhaft, da mit ihr Erkrankungen des Herzens genauer in den T1-Karten festgestellt werden können. Ein Herzzyklus ist die sich wiederholende Einheit des Herzschlags. Ein Herzzyklus umfasst die Systole und die Diastole. Ein Herzzyklus ist in einem Elektrokardiogramm der Zeitraum zwischen zwei R-Zacken. Der erste der zumindest einen Sättigungspulse kann vorteilhafterweise innerhalb eines Zeitraums von maximal drei Herzzyklen, höchst vorteilhafterweise innerhalb eines Zeitraums von maximal zwei Herzzyklen, nach dem Inversionspuls erfolgen. Innerhalb der zwei bis vier Herzzyklen nach dem Inversionspuls kann dann die mittels des Inversionspulses präparierte Längsmagnetisierung ausgelesen werden. Insbesondere können dabei längere Inversionszeiten gemessen werden. Das Warten von maximal zwei bis vier Herzzyklen bis zu einer erneuten Präparation der Längsmagnetisierung mittels eines Sättigungspulses führt zu einer kürzeren Messzeit der Aufnahmesequenz. Die Relaxation der Längsmagnetisierung muss nicht vollständig erfolgt sein, bevor der erste der zumindest einen Sättigungspulse angewandt wird.
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Das zweite erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die Ausleseschritt-Menge mehrere Ausleseschritte umfasst und die mehreren Ausleseschritte derart auf den Herzschlag des Untersuchungsobjekts abgestimmt werden, dass die mehreren Ausleseschritte zu jeweils der gleichen Herzphase aufeinanderfolgender Herzzyklen des Untersuchungsobjekts erfolgen. Die Ausleseschritte können demnach in verschiedenen Herzzyklen erfolgen. Die Ausleseschritte können zu dem gleichen Zeitpunkt in einem Herzzyklus und/oder in dem gleichen Zeitraum in einem Herzzyklus, relativ zum Beginn des Herzzyklus, erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass die in den Ausleseschritten aufgenommenen Magnetresonanz-Signale in jeweils der gleichen Herzphase aufgenommen werden. Somit befindet sich das Herz beim Aufnehmen der Magnetresonanz-Signale immer in weitgehend der gleichen Position. Damit wird der Einfluss der Bewegung des Herzens auf die in mehreren Ausleseschritten aufgenommenen Magnetresonanz-Signale vermindert.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Ausleseschritt-Menge mehrere Ausleseschritte umfasst, wobei eine Registrierung der aus den in den mehreren Ausleseschritten aufgenommenen Magnetresonanz-Signalen rekonstruierten Magnetresonanz-Bilder erfolgt. Dies ist besonders dann notwendig, wenn die Ausleseschritte zu verschiedenen Herzphasen aufeinanderfolgender Herzzyklen des Untersuchungsobjekts erfolgen. Dann kann mittels der Registrierung die Bewegung des Herzens kompensiert werden. Abgesehen davon ist generell eine Registrierung der Magnetresonanz-Bilder sinnvoll, da somit ein unregelmäßiger Herzschlag und/oder eine Atembewegung des Untersuchungsobjekts kompensiert werden kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass aus den in den Ausleseschritten der Ausleseschritt-Menge aufgenommenen Magnetresonanz-Signalen eine quantitative, ortsaufgelöste Bestimmung der T1-Relaxationszeit zur Erstellung einer T1-Karte erfolgt. Aus den in den zumindest einen Ausleseschritt aufgenommenen Magnetresonanz-Signalen kann somit ein Magnetresonanz-Bild rekonstruiert werden, wobei für jeden Bildpunkt des Magnetresonanz-Bildes eine T1-Relaxationszeit bestimmt wird.
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Das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät weist eine Steuerungsvorrichtung auf, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die Steuerungsvorrichtung des Magnetresonanzgeräts kann somit ein Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts unter Verwendung einer Aufnahmesequenz, welche zumindest einen Aufnahmezyklus umfasst, ausführen. Dafür weist die Steuerungsvorrichtung einen Inversionspulsgenerator zum Generieren eines Inversionspulses des Aufnahmezyklus, einen Sättigungspulsgenerator zum Generieren einer Sättigungspuls-Menge des Aufnahmezyklus von einem oder mehreren Sättigungspulsen und ein Auslesemodul zum Generieren einer Ausleseschritt-Menge des Aufnahmezyklus von einem oder mehreren Ausleseschritten auf. Der Inversionspulsgenerator, der Sättigungspulsgenerator und das Auslesemodul sind derart aufeinander abgestimmt, dass innerhalb des Aufnahmezyklus zumindest ein Sättigungspuls der Sättigungspuls-Menge auf den Inversionspuls folgt und zumindest ein Ausleseschritt der Ausleseschritt-Menge auf den zumindest einen Sättigungspuls folgt.
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Der Inversionspulsgenerator, der Sättigungspulsgenerator und das Auslesemodul sind gemäß eines ersten erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts derart aufeinander abgestimmt, dass zumindest ein Ausleseschritt der Ausleseschritt-Menge vor dem Inversionspuls erfolgt. Der Inversionspulsgenerator, der Sättigungspulsgenerator und das Auslesemodul sind gemäß einer Ausführungsform derart aufeinander abgestimmt, dass innerhalb des Aufnahmezyklus nach dem Inversionspuls zumindest zwei Sättigungspulse der Sättigungspuls-Menge und zumindest zwei Ausleseschritte der Ausleseschritt-Menge ohne zwischengeschalteten Inversionspuls erfolgen. Der Inversionspulsgenerator, der Sättigungspulsgenerator und das Auslesemodul sind gemäß einer Ausführungsform derart aufeinander abgestimmt, dass die zumindest zwei Sättigungspulse und die zumindest zwei Ausleseschritte abwechselnd erfolgen und derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Ausleseschritte auf die jeweils vorangehenden Sättigungspulse derart folgen, dass sich unterschiedliche Inversionszeiten einstellen. Der Inversionspulsgenerator, der Sättigungspulsgenerator und das Auslesemodul sind gemäß einer Ausführungsform derart aufeinander abgestimmt, dass die Ausführung der Aufnahmesequenz derart auf einen Herzschlag des Untersuchungsobjekts abgestimmt wird, dass innerhalb des Aufnahmezyklus der erste der zumindest einen Sättigungspulse innerhalb eines Zeitraums von maximal vier Herzzyklen nach dem Inversionspuls erfolgt. Der Inversionspulsgenerator, der Sättigungspulsgenerator und das Auslesemodul sind gemäß eines zweitem erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts derart aufeinander abgestimmt, dass die Ausleseschritt-Menge mehrere Ausleseschritte umfasst und die mehreren Ausleseschritte derart auf einen Herzschlag des Untersuchungsobjekts abgestimmt werden, dass die mehreren Ausleseschritte zu jeweils der gleichen Herzphase aufeinanderfolgender Herzzyklen des Untersuchungsobjekts erfolgen.
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Der Inversionspulsgenerator, der Sättigungspulsgenerator und das Auslesemodul sind gemäß einer Ausführungsform derart aufeinander abgestimmt, dass die Ausleseschritt-Menge mehrere Ausleseschritte umfasst, wobei eine Registrierung der aus den in den mehreren Ausleseschritten aufgenommenen Magnetresonanz-Signalen rekonstruierten Magnetresonanz-Bilder erfolgt. Der Inversionspulsgenerator, der Sättigungspulsgenerator und das Auslesemodul sind gemäß einer Ausführungsform derart aufeinander abgestimmt, dass aus den in den Ausleseschritten der Ausleseschritt-Menge aufgenommenen Magnetresonanz-Signalen eine quantitative ortsaufgelöste Bestimmung der T1-Relaxationszeit zur Erstellung einer T1-Karte erfolgt.
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Die Steuerungsvorrichtung kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nötig und/oder vorteilhaft sind. Auch kann die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, Steuerungssignale an das Magnetresonanzgerät zu senden und/oder Steuerungssignale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Auf einer Speichereinheit der Steuerungsvorrichtung können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer ein Prozessor der Steuerungsvorrichtung einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuert und/oder ausführt. Die Steuerungsvorrichtung kann in das Magnetresonanzgerät integriert sein. Die Steuerungsvorrichtung kann auch separat von dem Magnetresonanzgerät installiert sein. Die Steuerungsvorrichtung kann mit dem Magnetresonanzgerät verbunden sein. Das Magnetresonanzgerät kann mit der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft ausführen. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts sind analog zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Somit kann das Magnetresonanzgerät eine verbesserte Aufnahmesequenz zum Erstellen einer T1-Karte mit einer vorteilhaften Kombination von Sättigungspulsen und Inversionspulsen zur Präparation der Längsmagnetisierung ausführen.
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Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Recheneinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Recheneinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Recheneinheit geladen werden kann, der mit dem Magnetresonanzgerät direkt verbunden oder als Teil des Magnetresonanzgeräts ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbarer Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronische lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder ein USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert sind. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung und/oder Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Somit kann das eine Magnetresonanzgerät eine verbesserte Aufnahmesequenz zum Erstellen einer T1-Karte mit einer vorteilhaften Kombination von Sättigungspulsen und Inversionspulsen zur Präparation der Längsmagnetisierung ausführen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen:
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1 schematisch ein Magnetresonanzgerät zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 einen Aufnahmezyklus einer Aufnahmesequenz einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
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3 einen Aufnahmezyklus einer Aufnahmesequenz einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 5 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Magnetresonanzgerät 5 umfasst im Wesentlichen einen Tomograph 3 mit einer Magneteinheit 17, und einem Gradientensystem 16, mit welchen das für die Magnetresonanz-Untersuchung notwendige Magnetfeld und Gradientenfeld in einem Messraum 4 erzeugt wird. Das Magnetresonanzgerät 5 umfasst weiterhin eine Sende-/Empfangsvorrichtung 12 zum Senden von Hochfrequenz-Anregungspulsen, beispielsweise Inversionspulsen, Sättigungspulsen oder Auslesepulsen, und Aufnehmen von Magnetresonanz-Signalen. Weiterhin umfasst das Magnetresonanzgerät 5 einen Tisch 2 und eine Steuerungsvorrichtung 6, mit welcher der Tomograph 3 gesteuert wird und Magnetresonanz-Signale von dem Tomograph 3 erfasst werden, und ein an die Steuerungsvorrichtung 6 angeschlossenes Terminal 7.
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Die Steuerungsvorrichtung 6 umfasst ihrerseits eine Ansteuereinheit 11, und eine Auswertevorrichtung 13. Während der Erstellung von Magnetresonanz-Bildern werden Magnetresonanz-Signale mittels des Tomographen 3 von der Sende-/Empfangsvorrichtung 12 erfasst. Dabei werden der Tomograph 3, der Tisch 2 sowie das Gradientensystem 16 und die Sende-/Empfangsvorrichtung 12 von der Ansteuereinheit 11 derart angesteuert, dass Magnetresonanz-Signale in einem Messvolumen mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst werden. Das Messvolumen kann sich dabei im Körperinneren eines auf dem Tisch 2 liegenden Patienten 1 befinden. Die Ansteuerung erfolgt gemäß einer Aufnahmesequenz, welche zumindest einen Aufnahmezyklus umfasst, welcher wiederholt ausgeführt werden kann. Die Ansteuereinheit 11 umfasst einen Inversionspulsgenerator 19 zum Generieren von Inversionspulsen. Die Ansteuereinheit 11 umfasst weiterhin einen Sättigungspulsgenerator 20 zum Generieren von Sättigungspulsen. Die Ansteuereinheit 11 umfasst weiterhin ein Auslesemodul 21 zum Generieren von Auslesepulsen der Ausleseschritte. Der Inversionspulsgenerator 19, der Sättigungspulsgenerator 20 und das Auslesemodul 21 sind derart aufeinander abgestimmt und so ausgebildet, dass das Magnetresonanzgerät 5 ein erfindungsgemäßes Verfahren in allen seinen Ausführungsformen ausführen kann.
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Mittels eines EKG-Geräts 18 kann ein Elektrokardiogramm des Patienten 1 aufgenommen werden. Das Elektrokardiogramm kann Aufschluss über den Herzschlag des Patienten 1 liefern. Das Elektrokardiogramm kann gleichzeitig während der Aufnahme der Magnetresonanz-Signale aufgenommen werden. Die Ausführung der Aufnahmesequenz kann auf das mittels des EKG-Geräts 18 aufgenommene Elektrokardiogramm und somit auf den Herzschlag des Patienten 1 abgestimmt sein.
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Die Auswertevorrichtung 13 erfasst die aufgenommenen Magnetresonanz-Signale und speichert und verarbeitet diese. Die Auswertungsvorrichtung 13 kann eine Registrierung der in den mehreren Ausleseschritten aufgenommenen Magnetresonanz-Bilder durchführen. Weiterhin kann die Auswertungsvorrichtung 13 aus den aufgenommenen Magnetresonanz-Signalen eine quantitative ortsaufgelöste Bestimmung der T1-Relaxationszeit durchführen und somit eine T1-Karte erstellen. Insbesondere verarbeitet die Auswertevorrichtung 13 die ausgelesenen Magnetresonanz-Signale mittels Rekonstruktion derart, dass sie auf einer Darstellungseinrichtung 8, z. B. auf einem Bildschirm 8 des Terminals 7, grafisch dargestellt werden können. Neben der grafischen Darstellung der aus den Magnetresonanz-Signalen rekonstruierten Magnetresonanz-Bilder kann mit dem Terminal 7, welches neben dem Bildschirm 8 eine Eingabevorrichtung wie z. B. eine Tastatur 9 und/oder eine Computermaus 10 umfasst, von einem Anwender z. B. ein zu vermessender dreidimensionaler Volumenabschnitt als Messvolumen vorgegeben werden und weitere Parameter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können bestimmt werden.
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Über das Terminal 7 kann auch die Software für die Steuereinrichtung 6 in die Steuerungsvorrichtung 6 geladen werden. Diese Software der Steuerungsvorrichtung 6 kann dabei auch ein erfindungsgemäßes Verfahren umfassen. Es ist dabei auch möglich, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer Software enthalten ist, welche in dem Terminal 7 abläuft. Unabhängig davon, in welcher Software das erfindungsgemäße Verfahren enthalten ist, kann die Software auf einem elektronisch lesbaren Datenträger, wie z. B. einer DVD 14, gespeichert sein, so dass diese Software dann von dem Terminal 7 von der DVD 14 gelesen und entweder in die Steuerungsvorrichtung 6 oder in eine Recheneinheit des Terminals 7 selbst kopiert werden kann.
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2 zeigt einen Aufnahmezyklus einer Aufnahmesequenz einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In der ersten Zeile 20 ist der zeitliche Verlauf eines mit einem EKG-Gerät 18 aufgenommenen EKG-Signals eines Patienten 1 gezeigt. Die Herzzyklen des Herzschlags des Patienten 1 beginnen jeweils mit einer R-Zacke 21 des EKG-Signals. Der Beginn eines Herzzyklus ist jeweils mittels eines vertikalen Strichs über alle Zeilen angedeutet. In der zweiten Zeile 22 ist der zeitliche Verlauf der Längsmagnetisierung aufgetragen. In der dritten Zeile 23 sind die Zeitpunkte angegeben, bei welchen Präparationspulse, nämlich Inversionspulse 24 und Sättigungspulse 25, mittels der Sende-/Empfangsvorrichtung 12 angewandt werden. In der vierten Zeile 26 sind die Zeiträume angegeben, in welchen Ausleseschritte 27, 28, 29 erfolgen, in welchen Magnetresonanz-Signale mittels der Sende-/Empfangsvorrichtung 12 ausgelesen werden. Der gezeigte Aufnahmezyklus erstreckt sich über neun Herzzyklen und umfasst die Aufnahme einer Schicht eines Magnetresonanz-Bildes, insbesondere einer T1-Karte. Er kann beliebig oft zur Aufnahme weiterer Schichten wiederholt werden.
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Der Aufnahmezyklus wird mit dem Auftreten einer R-Zacke 21 des EKG-Signals gestartet. Der Aufnahmezyklus beginnt mit der R-Zacke 21 des EKG-Signals, welcher einer weiteren R-Zacke des EKG-Signals unmittelbar vorangeht, wobei auf die weitere R-Zacke unmittelbar der Inversionspuls 24 des Aufnahmezyklus folgt. Zum Beginn des Aufnahmezyklus ist die Längsmagnetisierung vollständig relaxiert, d. h. im gezeigten Fall hat die Längsmagnetisierung einen maximal positiven Wert. Im ersten Herzzyklus erfolgt ein erster Ausleseschritt 27, welcher ohne Präparation der Längsmagnetisierung durchgeführt wird. Bei diesem Ausleseschritt werden mittels der Sende-/Empfangsvorrichtung 12 Magnetresonanz-Signale ausgelesen, welche eine Inversionszeit gegen unendlich und somit das Konvergenzverhalten der Relaxationskurve für sehr große Inversionszeiten beschreiben. Der erste Ausleseschritt 27 und die weiteren Ausleseschritte 28, 29 umfassen jeweils eine True-Fisp-Sequenz. Hierbei werden bei jedem Ausleseschritt Auslesepulse mittels der Sende-/Empfangsvorrichtung 12 mit einem geringen Flipwinkel von 35° aufgespielt. Der geringe Flipwinkel bewirkt nur eine geringe Veränderung der Längsmagnetisierung, die jeweils in der zweiten Zeile 22 angedeutet ist.
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Im zweiten Herzzyklus wird ein Inversionspuls 24 angewandt, welcher ein Kippen der Längsmagnetisierung vom positiven Bereich in den negativen Bereich bewirkt. Die Längsmagnetisierung relaxiert daraufhin wieder zu Ihrem Gleichgewichtszustand der vollständigen Relaxation, d. h. zu ihrem maximal positiven Wert. Während dieser Relaxation werden über zwei volle darauf folgende Herzzyklen Magnetresonanz-Signale in drei Ausleseschritten 28 mittels der Sende-/Empfangsvorrichtung 12 ausgelesen. Das Magnetresonanz-Signal wird solange ausgelesen, bis die Längsmagnetisierung einen bestimmten positiven Wert erreicht hat. Dabei wird fast der vollständige dynamische Bereich des Inversionspulses ausgenutzt. Die drei Ausleseschritte 28 erfolgen genauso wie der erste Ausleseschritt 27 immer zu jeweils der gleichen Herzphase aufeinanderfolgender Herzzyklen des Patienten 1. Damit wird sichergestellt, dass das Herz immer jeweils in seinem gleichen Bewegungszustand aufgenommen wird. Somit werden Bewegungsartefakte in den Magnetresonanz-Bildern, welche aus den in den mehreren Ausleseschritten 27, 28, 29 aufgenommenen Magnetresonanz-Signalen rekonstruiert werden, vermindert.
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Bevor die Relaxation der Längsmagnetisierung nach dem Inversionspuls 24 komplett abgeschlossen ist, wird im fünften Herzzyklus ein Sättigungspuls 25 angewandt, welcher die Längsmagnetisierung auf einen Wert von Null setzt. Die Längsmagnetisierung beginnt wieder zu ihrem Gleichgewichtszustand zu relaxieren. Unmittelbar darauf wird ein weiterer Ausleseschritt 29 durchgeführt. Dieser Ausleseschritt 29 dient besonders dazu, die Relaxationskurve im Bereich niedriger Inversionszeiten abzutasten. In den vier folgenden Herzzyklen erfolgen in jedem Herzzyklus jeweils abwechselnd ein Sättigungspuls 25 und ein weiterer Ausleseschritt 29. Die Sättigungspulse 25 und die weiteren Ausleseschritte 29 sind derart aufeinander abgestimmt, dass die weiteren Ausleseschritte 29 auf die jeweils vorangehenden Sättigungspulse 25 derart folgen, dass sich unterschiedliche Inversionszeiten einstellen. Da die weiteren Ausleseschritte 29 wiederum in der gleichen Herzphase in den aufeinanderfolgenden Herzzyklen angewandt werden, werden dafür die Sättigungspulse 25 in verschiedenen Herzphasen angewandt.
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Aus den in den Ausleseschritten 27, 28, 29 aufgenommenen Magnetresonanz-Signalen kann schließlich mittels der Auswertungsvorrichtung 13 eine T1-Relaxationszeit bestimmt werden, welche in Form einer T1-Karte ortsaufgelöst abgespeichert wird.
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3 zeigt einen Aufnahmezyklus einer Aufnahmesequenz einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Aufnahmezyklus dieser Aufnahmesequenz unterscheidet sich von dem in 2 gezeigten Aufnahmezyklus dadurch, dass er nur sieben Herzzyklen umfasst. Die ersten vier Herzzyklen sind hierbei identisch zu den ersten vier Herzzyklen des in 2 gezeigten Aufnahmezyklus. Im Gegensatz zu dem in 2 gezeigten Aufnahmezyklus werden dann allerdings nur drei Herzschläge lang jeweils drei Sättigungspulse 25 und drei weitere Ausleseschritte 29 angewandt. Die Folge daraus ist, dass weniger Messpunkte für die Bestimmung der T1-Relaxationszeiten zur Verfügung stehen. Allerdings erfordert der in 3 gezeigte Aufnahmezyklus eine deutlich verkürzte Messzeit. Denkbar wäre im Gegensatz zu den in 2 und 3 gezeigten Aufnahmezyklen auch ein nicht gezeigter Aufnahmezyklus, welcher nur fünf Herzzyklen dauert und nur einen Sättigungspuls 25 mit einem zugehörigen weiteren Ausleseschritt 29 nach dem Sättigungspuls 25 umfasst. Auch wäre es denkbar, nach dem Inversionspuls 24 nur einen Herzzyklus zu warten, bevor der erste Sättigungspuls 25 angewandt wird, was zu einer weiteren Verkürzung der Messzeit führt. Selbstverständlich sind auch beliebige weitere erfindungsgemäße Kombinationen der Inversionspulse 24, Sättigungspulse 25 und Ausleseschritte 27, 28, 29 denkbar.
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Die in 2 und 3 gezeigten Aufnahmezyklen der Aufnahmesequenzen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von der Steuerungsvorrichtung 6 zusammen mit dem Magnetresonanzgerät 5 ausgeführt. Hierzu umfasst die Steuerungsvorrichtung 6 erforderliche Software und/oder Computerprogramme, die in einer Speichereinheit der Steuerungsvorrichtung 6 gespeichert sind. Die Software und/oder Computerprogramme umfassen Programmmittel, die dazu ausgelegt sind, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm und/oder die Software in der Steuerungsvorrichtung 6 mittels einer Prozessoreinheit des Magnetresonanzgeräts 5 ausgeführt wird.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden.