DE10325562B4

DE10325562B4 - Steady-State-Pulssequenz mit verbesserter Unterdrückung von Inflow-effekten sowie Magnetresonanzgerät zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE10325562B4
Application number: DE10325562A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Deimling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: US7208950B2; DE10325562A1; KR20040105591A; CN1573351A; US20050007112A1

Abstract

Steady-State-Pulssequenz zum Betreiben eines Magnetresonanzgeräts (M), wobei abwechselnd ein schichtselektiv auf eine interessierende Schicht (33) wirkender HF-Puls (S_α–) und ein nicht-schichtselektiv auf diese Schicht (33) wirkender HF-Puls (N_α+) auf ein Untersuchungsobjekt (1) eingestrahlt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steady-State-Pulssequenz zum Betreiben eines Magnetresonanzgeräts. Außerdem betrifft die Erfindung ein Magnetresonanzgerät mit einer HF-Pulssequenzeinheit, einem Schichtselektionsgradienten und einem Auslesegradienten.
Schnelle Bildgebungsverfahren ermöglichen durch eine erheblich reduzierte Repetitionszeit zwischen aufeinanderfolgenden Aufnahmezyklen die Durchführung von Magnetresonanzuntersuchungen in erheblich verkürzten Zeitspannen. Sie basieren auf der Einnahme eines dynamischen Gleichgewichts der (Längs- und Quer-)Magnetisierung eines Untersuchungsobjekts mithilfe von Steady-State-Pulssequenzen, beispielsweise unter Verwendung von Gradientenechos. Dabei nimmt die Magnetisierung nach jedem HF-Puls wieder denselben Wert an, d. h., nach einer bestimmten Einschwingdauer wird ein sogenanntes Steady-State-Signal (Gleichgewichtssignal) erzeugt. Der Mechanismus der Gleichgewichtsbildung ist z. B. in ”Bildgebende Systeme für medizinische Diagnostik”, H. Morneburg (Hrsg.), 1995, Publicis MCD Verlag, in Kapitel 6.1.8 erläutert.
Das Gleichgewicht der Magnetisierung wird nach einer Folge von HF-Pulsen mit einem Pulsabstand der Repetitionszeit TR erreicht, die die Magnetisierung des Spinnsystems um einen Winkel α aus ihrer Ausrichtung entlang eines Grundmagnetfelds (Z-Richtung) auslenkt. Dabei erlaubt die Repetitionszeit TR keine vollständige Relaxation der Magnetisierung. Allerdings bewirken schon kleine Auslenkwinkel eine verhältnismäßig große Quermagnetisierung, welche zu einer entsprechend hohen Signalintensität führt.
Verschiedenste Bildgebungsverfahren sind mithilfe unterschiedlicher Steady-State-Pulssequenzen verwirklicht worden, z. B. Fast Low Angle Shot (FLASH), Fast Imaging with Steady State Precession (FISP) und Abwandlungen dieser Sequenzen PSIF, True-FISP. Die Pulssequenzen unterscheiden sich beispielsweise in der Anzahl der räumlichen Komponenten der Magnetisierung, die sich im Gleichgewicht befinden. Beispielsweise wird in der True-FISP-Pulssequenz eine Quermagnetisierung M_XY mithilfe eines Phasenkodiergradienten, eines Auslesegradienten und eines Schichtselektionsgradienten refokussiert und in den Gleichgewichtzustand gebracht. Des Weiteren unterscheiden sich die verschiedenen HF-Pulssequenzen beispielsweise in ihrem Einschwingverhalten in den dynamischen Gleichgewichtszustand. Einen Überblick über die verschiedenen HF-Pulssequenzen auf der Basis einer dynamischen Gleichgewichtsmagnetisierung gibt W. Nitz in ”Imaging Sequences in Magnetic Resonance Tomography and their Clinical Application”, electromedica 64 (1996) Nr. 1, S. 23–29 (Teil 1), electromedica 64 (1996) Nr. 2, S. 48–51 (Teil 2), electromedica 65 (1997) Nr. 1, S. 8–14 (Teil 3). Die True-FISP-Pulssequenz ist ausführlich in US 4 769 603 beschrieben.
Allgemein weisen schnelle Bildgebungsverfahren den Nachteil möglicher Bildartefakte auf, die z. B. aufgrund einer statischen Magnetfeldinhomogenität oder aufgrund einer vorliegenden chemischen Verschiebung entstehen. Ein weiterer Nachteil sind Beiträge einer Magnetisierung, welche in der Umgebung der zu messenden Schicht erzeugt wird. Diese kann beispielsweise zusätzlich durch sogenannte Inflow-Effekte in die zu messende Schicht gelangen, bei denen außerhalb der interessierenden Schicht erzeugte Magnetisierung während der Bildgebung in die interessierende Schicht einströmt.
Die im Folgenden beschriebenen Verfahren beruhen auf einfachen M_Z-Präparationspulsen, die das Blut dunkel erscheinen lassen.
J. F. Glockner et al. vergleichen in ”Cardiac Imaging with Single Shot Black Blond FIESTA: A Comparison with Double Inversion Fast Spin Echo Imaging”, ISMRM 2002 (Hawaii), S. 1724, eine FIESTA-Sequenz mit einer Double Inversion Fast Spin Echo-Sequenz. Dabei verwendet die Black Blond FIESTA-Sequenz einen nichtselektiven RF-Inversionspuls, auf den ein schichtselektiver Inversionspuls folgt.
K. S. Nayak et al. beschreiben in ”Real-Time Black-Blond MRI Using Spatial Presaturation” JMRI 13, S. 807 (2001), ein Echtzeitverfahren zur Schwarzblutdarstellung mithilfe räumlicher Sättigungspulse.
M. Stuber et al. weisen in ”High Resolution 3D Fast Spin-Echo Black Blond Coronary MRA” ISMRM 2001 (Glasgow), S. 170, darauf hin, dass die Erweiterung der sogenannten ”Black Blond Coronary” Bildgebung um eine 3D-Aufnahmetechnik weitere Verbesserungen im Signal zu Rauschverhältnis bewirken kann. Dies würde zu einer verbesserten räumlichen Auflösung führen. Eine Kombination eines ”3D-Fast-Spin-Echo-Verfahrens” mit einem Doppelinversionsvorpuls wird dazu vorgestellt.
R. M. Botnar et al. deuten in ”Initial Experiences with Coronary Vessel Wall Imaging an a 3T Whole Body System”, ISMRM 2002 (Hawaii), S. 370, an, dass die koronale ”Vessel Wall”-Darstellung aufgrund der geringen Größe eine hohe räumliche Auflösung voraussetzt.
Aus der US 6,498,946 B1 ist eine Multischicht-Spinecho-Sequenz mit „black blond”-Kontrast bekannt. In einer dort beschriebenen Ausführungsform werden zunächst in einer Präparationsphase ein nicht selektiver Inversionspuls und anschließend ein schichtselektiver Re-Inversionspuls in das Untersuchungsgebiet eingestrahlt. Nach der Inversionszeit erfolgt dann eine schichtselektive Hochfrequenzanregung. In einer zweiten dort beschriebenen Ausführungsform erfolgt nach einer Präparationsphase eine Multischichtanregung mit mehreren schichtselektiven Hochfrequenzanregungen.
In der DE 37 24 157 A1 ist eine Pulssequenz beschrieben, die eine Folge von nicht-selektiven und selektiven Hochfrequenzpulsen umfasst, die wie ein einziger selektiver 180°-Hochfrequenz wirken. Damit haben Inhomogenitäten des stationären Magnetfeldes praktisch keine Auswirkungen auf die Kernmagnetisierung im angeregten Bereich. Besondere Eigenschaften dieser Pulsfolge bei der Anwendung auf Steady-State-Sequenzen sind dort nicht beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steady-State-Pulssequenz zum Betreiben eines Magnetresonanzgeräts sowie ein Magnetresonanzgerät anzugeben, welche in einem Untersuchungsobjekt mithilfe einer HF-Pulssequenz eine Magnetisierung außerhalb einer interessierenden Schicht reduzieren.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Steady-State-Pulssequenz zum Betreiben eines Magnetresonanzgeräts, wobei abwechselnd eine Schicht selektiv auf eine interessierende Schicht wirkender HF-Puls und nicht-Schicht selektiv auf die interessierende Schicht wirkender HF-Puls auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt werden. Zugrunde können dabei z. B. die in der Einleitung beschriebenen Steady-State-Pulssequenzen liegen.
Die Steady-State-Pulssequenz nach der Erfindung hat den Vorteil, dass einerseits die Magnetisierung außerhalb der interessierenden Schicht – bei der Magnetresonanztomographie ist dies die bildgebende Schicht – stark reduziert wird und dass gleichzeitig andererseits innerhalb der interessierenden Schicht eine Gleichgewichtsmagnetisierung eingenommen wird.
Ersteres wird dadurch bewirkt, dass durch die nicht-schichtselektiven HF-Pulse eine wechselnde Richtung der T1- und T2-Relaxation für die Magnetisierung im Außenvolumen vorliegt. T1 und T2 beziehen sich dabei auf die Längs- bzw. Querrelaxationszeiten. Dies führt zu einer starken Signalreduktion aufgrund einer nicht ausgerichteten Magnetisierung.
Die konsekutiven nicht-schichtselektiven und selektiven HF-Pulse bewirken dagegen in der interessierenden Schicht den Gleichgewichtszustand der Magnetisierung.
In der normalen True-FISP-Sequenz verursacht beispielsweise in die Schicht einfließendes Blut Bildartefakte, da die hohe Magnetisierung des Blutes z. B. keinen α/2-Präparationspuls erfahren hat. Demzufolge werden Magnetisierungsoszillationen in der Schicht mitgemessen, die zu Bildstörungen führen. Nicht nur einfließendes Blut, sondern auch aus der Schicht herausfließendes Blut kann Artefakte erzeugen, da diese Magnetisierung für einige Zeit auch ohne HF-Anregung signalgebend sein kann.
Die Steady-State-Pulssequenz unterdrückt dagegen vorteilhaft starke Signalbeiträge aufgrund von Inflow-Effekten. Dies beruht darauf, dass außerhalb der interessierenden Schicht keine Magnetisierung gebildet wird, die nach Einströmen in die interessierende Schicht zur Bildgebung beitragen könnte. Dadurch wird z. B. bei dynamischen Herzuntersuchungen mit einer nach der Erfindung modifizierten True-FISP-Sequenz das in die Schicht einströmende Blut dunkel dargestellt. Durch die Beimischung des dunklen Bluts werden z. B. Ventrikelfülldefekte, Klappendefekte usw. deutlicher dargestellt. Dabei erfolgt die Dunkel-Darstellung nicht mithilfe einer MZ-Präparation, sondern die einströmende Blutmagnetisierung wird durch die Steady-State-Pulssequenz zerstört.
Ebenso kann das sogenannte ”late enhancement”-Areal nach Kontrastmittelgabe mit erhöhtem Kontrast dargestellt werden. In der MR-Bildgebung wird als ”late enhancement” das Phänomen bezeichnet, das die Kontrastanhebung eines ischämischen Areals des Myocards nach vielen Minuten nach Kontrastmittelgabe beschreibt. Mit den üblichen True-FISP-Sequenzen für die MR-Kardiologie wird wegen des geringen T1/T2 Verhältnisses (ca. 1200 msec/200 msec) das Blut des Herzbinnenraums (Ventrikel) mit hohem Signal dargestellt. Da die ischämischen Areale oft von der Innenwand des Myokards ausgehen, lassen sich die se Gebiete mit dem geringen True-FISP-Signal der neuen Sequenz besser abgrenzen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Steady-State-Pulssequenz bewirken die HF-Pulse jeweils eine Auslenkung des Magnetisierungsvektors um einen Winkel +α bzw. –α, wobei insbesondere 0° < |α| ≤ 180° ist. Dies hat den Vorteil, dass die HF-Pulssequenz des Verfahrens einer True-FISP-Pulssequenz entspricht, bei der ein schichtselektierendes Gradientenfeld nur bei jedem zweiten Puls eingeschaltet wird.
Diese Ausführungsform ist gerade in Hinblick auf die spezifische Absorptionsrate (SAR) vorteilhaft, da diese bei 3T-Grundfeldmagneten ein großes Problem bei True-FISP-Sequenzen darstellt. So muss z. B. der Flipwinkel von ca. 80° bei 1.5 T auf ca. 45° bei 3 T reduziert werden. Dies verringert aber auch den Kontrast zwischen Myokard und Herzbinnenraum (helles Blut). Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform erreicht man durch die alternierenden nichtselektiven und selektiven Pulse eine SAR-Reduktion von ca. 33%.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Steady-State-Pulssequenz wird zur Schichtselektion ein Schichtselektionsgradient zeitgleich mit einem der HF-Pulse eingeschaltet, so dass dieser selektiv auf die interessierende Schicht wirkt. Dies hat den Vorteil, dass üblicherweise verwendete Schichtselektionsgradienten im Verfahren verwendet werden können.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Steady-State-Pulssequenz wird zum beschleunigten Einnehmen eines Gleichgewichtszustands der Magnetisierung ein nicht-selektiv auf die interessierende Schicht wirkender α/2-HF-Puls, der eine Auslenkung des Magnetisierungsvektors um einen Winkel mit dem Betrag α/2 bewirkt, zu Beginn der Pulssequenz eingestrahlt. Dies hat den Vorteil, dass sich der Gleichgewichtszustand schneller einstellt, da der α/2-HF-Puls Magnetisierungsoszillationen zu Beginn der Sequenz reduziert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Steady-State-Pulssequenz wird zur Magnetisierungspräparation ein nichtselektiv auf die interessierende Schicht wirkender β-HF-Puls, der eine Auslenkung des Magnetisierungsvektors um einen Winkel β bewirkt, zu Beginn der Pulssequenz eingestrahlt. Dabei ist β z. B. durch die Gleichgewichtsmagnetisierung M_GG, die Ausgangsmagnetisierung M₀ und den Winkel α folgendermaßen gegeben:
Dies hat den Vorteil, dass die Einschwingzeit reduziert wird, da die Magnetisierung insbesondere in Kombination mit dem α/2-HF-Puls an den Gleichgewichtszustand angepasst wird. Dabei wird vorzugsweise zusätzlich ein Spoiler-Gradientenfeld mittels des Schichtselektionsgradienten eingestrahlt, um die Quermagnetisierung nach dem β-HF-Puls außer Phase zu bringen.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Magnetresonanzgerät mit einer HF-Pulssequenzeinheit zur Durchführung der soeben beschriebenen Steady-State-Pulssequenz sowie geeignet zur Durchführung eines Schichtselektionsgradienten und eines Auslesegradienten.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Es folgt die Erläuterung von mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der 1 bis 6. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Magnetresonanzgeräts nach dem Stand der Technik zur Durchführung der Steady-State-Pulssequenz,
2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Abfolge von HF-Pulsen und der verwendeten Gradientenfelder in der Steady-State-Pulssequenz,
3 eine Schema zur Verdeutlichung der Auswirkung der Steady-State-Pulssequenz aus 2 auf die Magnetisierung,
4 den Verlauf des Betrags der Quermagnetisierung in und außerhalb einer interessierenden Schicht bei HF-Pulsen mit |α| = 90° bei einer Steady-State-Pulssequenz entsprechend 2,
5 eine Steady-State-Pulssequenz entsprechend 2 mit zusätzlich einem nicht-schichtselektiven β-HF-Puls und einem nicht-schichtselektiven α/2-HF-Puls und
6 einen Verlauf des Betrags der Quermagnetisierung in und außerhalb der interessierenden Schicht bei einer Steady-State-Pulssequenz entsprechend 5.
In 1 ist schematisch ein Magnetresonanzgerät M zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Ein Untersuchungsobjekt 1 wird in einem Magneten 3 positioniert. Im Magneten 3 sind Gradientenspulen 5 und Hochfrequenzsende- und -empfangsantennen 7 eingebaut. Die Gradientenspulen 5, von denen drei Sätze für die drei Raumrichtungen vorhanden sind, werden von einem Gradientenverstärker 9 angesteuert. Die HF-Pulse werden von einer HF-Pulssequenzeinheit 11 zur Anregung der Kernspins des Untersuchungsobjekts 1, d. h. zur Magnetisierungsauslenkung, gesteuert. Die Hochfrequenzempfangseinheit 13 empfängt die durch die Relaxation der Magnetisierung erzeugten Kernresonanzsignale und führt eine phasenempfindliche Demodulation sowie eine Abtastung des Ortsraums durch. Eine Hochfrequenzsende- und -empfangseinheit 15, welche durch die Hochfrequenzsende- und -empfangsantennen 7, die HF-Pulssequenzeinheit 11 und die Hochfrequenzempfangseinheit 13 gebildet wird, sowie der Gradientenverstärker 9, sind mit einer Steuerungseinheit 17 verbunden, welche entsprechend der vorgegebenen HF-Pulssequenz, beispielsweise einer Steady-State-Pulssequenz nach der Erfindung, den Gradientenverstär ker 9 und die HF-Pulssequenzeinheit 11 ansteuert. Die empfangenen Kernresonanzsignale werden an eine Bildgebungseinheit (nicht dargestellt) zur Erzeugung der Magnetresonanzaufnahme weitergeleitet.
Das Magnetresonanzgerät M ermöglicht die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sowohl im Fall einer Magnetresonanztomographie als auch im Fall einer Magnetresonanzspektroskopieuntersuchung.
2 verdeutlicht eine beispielhafte Steady-State-Pulssequenz zur alternierenden schichtselektiven und nicht-schichtselektiven HF-Anregung nach der Erfindung. Aufgetragen über die Zeit T ist zum einen eine Abfolge von HF-Pulsen S_α– und N_α+, die abwechselnd entweder selektiv auf die interessierende Schicht wirken (HF-Puls S_α–) oder nicht-selektiv auf die interessierende Schicht wirken (nicht-schichtselektiver HF-Puls N_α+). Letztere wirken im Wesentlichen auf das gesamte zu untersuchende Objekt und sind durch einen rechteckigen Balken schematisch dargestellt. Ersterer wird durch einen schematisierten HF-Puls angedeutet.
Neben den HF-Pulsen S_α–, N_α+ sind in 1 die Schaltzeiten des Schichtselektionsgradienten 5_S und des Auslesegradienten 5_R eingezeichnet. Der Schichtselektionsgradient 5_S wird jeweils während der Einstrahlung des HF-Pulses S_α– aktiviert. Der Auslesegradient 5_R wird nach jedem der HF-Pulse S_α–, N_α+ geschaltet. Zusätzlich ist zur Verdeutlichung des Auslesegradienten 5_R jeweils während seiner Aktivierung ein schematisches Magnetresonanzsignal 21 dargestellt. Die HF-Pulse S_α–, N_α+ werden mit einer Repetitionszeit TR eingestrahlt.
Im Sinne einer übersichtlichen Darstellung wurde in 2 kein Phasenkodierungsgradient eingezeichnet, obwohl zur Ortskodierung der Magnetresonanzsignale 21 Phasenkodiergradientenpulse verwendet werden.
3 verdeutlicht die Auswirkung der Steady-State-Pulssequenz aus 2 auf die Magnetisierung, welche durch einen Magnetisierungsvektor 31 dargestellt ist. Ein Auslenkungswinkel α der Magnetisierung aufgrund der schichtselektiven Pulse S_α– und der nicht-schichtselektiven Pulse N_α+ hat einen Betrag von beispielsweise |90°|. Zur Vermeidung von Magnetisierungsoszillationen wird zur Zeit T = 0 ein nicht-schichtselektiver HF-Puls N_α+/2 auf das Untersuchungsobjekt eingestrahlt, der zu einer Auslenkung der Magnetisierungsvektoren 31₀ um einen Winkel von +45° zum Zeitpunkt T = 0 führt.
Zur Verdeutlichung der verschiedenen Auswirkungen der HF-Pulse auf die Magnetisierung in und außerhalb der interessierenden Schicht wird in 3 das Untersuchungsobjekt in die interessierende Schicht 33 und das beidseitig außerhalb der interessierenden Schicht 33 liegende Volumen 35 unterteilt.
Im Abstand einer halben Repetitionszeit TR auf den HF-Puls N_α+/2 wird nun ein erster schichtselektiver HF-Puls S_α– eingestrahlt. Dieser wirkt nur auf die Schicht 33 mit der Schichtdicke ΔZ. In der Schicht 33 wird der Magnetisierungsvektor 31₀ um den Winkel –90° ausgelenkt. Im Volumen 35 werden die Magnetisierungsvektoren dagegen nicht beeinflusst. Man erhält die Magnetisierungsvektoren 31_1,V bzw. 31_1,S .
Nach der Repetitionszeit TR wird ein erster nicht-schichtselektiver HF-Puls N_α+ auf das Untersuchungsobjekt eingestrahlt. Entsprechend werden sowohl die Magnetisierungsvektoren des Volumens 35 als auch der Magnetisierungsvektor in der Schicht 33 um einen Winkel von +90° ausgelenkt. Man erhält die Magnetisierungsvektoren 31_2,V bzw. 31_2,S .
Nach der Repetitionszeit TR wird ein weiterer schichtselektiver HF-Puls S_α– eingestrahlt und nach einer weiteren Repetitionszeit TR der nächste nichtschichtselektive HF-Puls N_α+ usw. Man erkennt nun deutlich, dass in der Schicht 33 der Magnetisierungsvektor seinen dynamischen Gleichgewichtszustand eingenommen hat, da er immer um einen Winkel ±α/2 von der Grundmagnetfeldrichtung ausgelenkt ist. Dagegen zirkulieren im Volumen 35 die Magnetisierungsvektoren aufgrund der nicht schichtselektiven HF-Pulse N_α+ in ihrer Ausrichtung. Dies führt zu einer wechselnden Richtung der T1- und T2-Relaxation auf die Magnetisierung und bewirkt so die starke Signalreduktion im Volumen 35.
4 zeigt das zeitliche Verhalten des Betrags der Quermagnetisierungen M_XY,V und M_XY,S im Volumen 35 bzw. in der Schicht 33 bei HF-Pulsen S_α–, N_α+ mit einem Auslenkungswinkel α von ±90°. Dabei wurde eine Längsrelaxationszeit T1 von 1200 ms, eine Querrelaxationszeit T2 von 200 ms und eine Repetitionszeit TR von 5 ms angenommen. Die Quermagnetisierungen M_XY,V und M_XY,S sind über die Zeit T in Einheiten der Repetitionszeit von 5 ms aufgetragen.
Zum Zeitpunkt T = 0 ms weisen beide Quermagnetisierungen M_XY,V und M_XY,S im Volumen 35 wie in der Schicht 33 die maximale Ausgangsmagnetisierung M₀ auf. Die Quermagnetisierung M_XY,S in der Schicht nimmt zunächst ab und nähert sich der Gleichgewichtsmagnetisierung M_GG. Die Quermagnetisierung M_XY,S im Volumen 35 fällt stark ab. Nach ca. 300 Repetitionszeiten TR weist sie einen sehr kleinen Betrag ε auf. Die Quermagnetisierung M_XY,S weist nach ca. 190 Repetitionszeiten TR etwa ein Viertel der Ausgangsmagnetisierung M₀ auf. Die Phasenkodierung beginnt dann typischerweise nach dem Einschwingvorgang. Deutlich erkennt man, dass nach dem Einschwingvorgang so gut wie keine Signalbeträge aus dem Volumen 35 empfangen werden. Würde schon während dem Einschwingen gemessen, wären entsprechend zusätzliche Artefakte möglich.
Das mit den Empfangsantennen gemessene Magnetresonanzsignal weist demnach verschiedene Signalbeiträge auf, die sich in ihrer Stärke mit der Zeit T verändern können. Sie enthalten immer einen Signalanteil, der aus der interessierenden Schicht stammt.
Während des Einschwingens wird zusätzlich aus dem die Schicht umgebenden Volumen nach den nicht schichtselektiven Anregungen ein Signalanteil empfangen. Dieser nimmt schnell ab, so dass im Gleichgewichtszustand der Magnetisierung der Signalbeitrag vom Volumen auf eine meist zu vernachlässigende Größe ε reduziert ist. Das heißt, sobald die HF-Pulse ein Steady-State-Signal in der interessierenden Schicht erzeugen, ist die Magnetisierung im Untersuchungsobjekt außerhalb der interessierenden Schicht erheblich reduziert.
In 5 ist die beispielhafte Steady-State-Sequenz aus 2 um den nicht-schichtselektiven α/2-HF-Puls N_α+/2 und einen nicht-schichtselektiven β-HF-Puls Nβ erweitert worden. Der α/2-HF-Puls N_α+/2 erfolgt vor dem ersten HF-Puls S_α– im zeitlichen Abstand TR/2 und bewirkt ein schnelleres Einschwingen aufgrund von reduzierten Magnetisierungsoszillationen in der Einschwingzeit.
Der β-HF-Puls N_β erfolgt noch vor dem α/2-HF-Puls N_α+/2 im zeitlichen Abstand δ und reduziert in Kombination mit einem im Anschluss erzeugten Spoiler-Gradientenfeld des Schichtselektionsgradienten 5_S die Längsmagnetisierung und damit die Magnetisierungseinschwingzeit.
Auch in 5 wurde kein Phasenkodierungsgradient zur übersichtlichen Darstellung eingezeichnet.
6 zeigt bei Simulationsparametern entsprechend 4 das Verhalten der Quermagnetisierungen M_XY,S,β und M_XY,V,β bei Verwendung eines Magnetisierungspräparationspulses um den Winkel β = 80° zu Beginn der Steady-State-Pulssequenz gemäß 5.
Deutlich erkennt man wieder den starken Abfall der Quermagnetisierung M_XY,V,P im Volumen 35 auf eine vernachlässigbare Größe. Ein Unterschied ergibt sich im Verhalten der Quermagnetisierung M_XY,S,β. Diese sinkt zur Zeit T = 0 aufgrund der Magnetisierungspräparation mit dem Winkel β unterhalb die Gleichge wichtsmagnetisierung M_GG und steigt anschließend auf den Wert der Gleichgewichtsmagnetisierung M_GG an. Nach 190 Repetitionszeiten TR hat sie die Gleichgewichtsmagnetisierung nahezu erreicht. Man erkennt deutlich, dass durch eine Magnetisierungspräparation mit einem nicht-schichtselektiven HF-Puls N_β das Steady-State-Signal des Außenvolumens 35 schneller gegen Null und das Signal der Schicht 33 schneller zum Gleichgewicht gezwungen wird.
Alternierende nicht schichtselektive und schichtselektive HF-Anregungen bei SSFP-Sequenzen (SSFP Steady State Free Precession) sind in ihrem Signalverhalten vor der Einnahme des Gleichgewichts nicht einfach zu beschreiben. Deshalb wurden die auftretenden Signale innerhalb der Sequenz nur schematisch dargestellt. Im etablierten Gleichgewichtszustand ergibt sich wieder die bekannte Steady-State-Beschreibung.
Durch nach der Erfindung angepasste SSFP-Sequenzen wird bei dynamischen Herzuntersuchungen, beispielsweise mit der angepassten True-FISP-Sequenz aus 2, Blut, das in die Schicht einströmt, dunkel dargestellt. Ventrikelfülldefekte, Klappendefekte usw. werden durch die Beimischung des dunklen Blutes deutlicher dargestellt. Wie oben beschrieben wurde, ist in Herzapplikationen die Dunkelblutdarstellung z. B. durch die erfindungsgemäß angepasste True-FISP-Sequenz vorteilhaft anwendbar, und es können die ”late enhancement”-Areale nach Kontrastmittelgabe mit stärkerem Kontrast dargestellt werden.
Ebenso kann bei der Darstellung von Gefäßablagerungen (Vesselwall- und Plaque-Darstellung) das Verfahren zu einer Kontrastverbesserung des Gefäßlumen im Vergleich zur Ablagerung führen.
Mithilfe des Verfahrens sind sequentielle Mehrschicht-2D- bzw. 3D-Messungen möglich. z. B. wird die Erweiterung der 2D-True-FISP-Sequenz auf die 3D Variante wie üblich durch eine zusätzliche Phasenkodierung in der Schichtrichtung realisiert.
Die Signalbetrachtung entspricht dabei der der vorgestellten Anregung.

Claims

Steady-State-Pulssequenz zum Betreiben eines Magnetresonanzgeräts (M), wobei abwechselnd ein schichtselektiv auf eine interessierende Schicht (33) wirkender HF-Puls (S_α–) und ein nicht-schichtselektiv auf diese Schicht (33) wirkender HF-Puls (N_α+) auf ein Untersuchungsobjekt (1) eingestrahlt werden.
Steady-State-Pulssequenz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Pulse (S_α–, N_α+) jeweils eine Auslenkung des Magnetisierungsvektors (31) um einen Winkel +α bzw. –α bewirken.
Steady-State-Pulssequenz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schichtselektion ein Schichtselektionsgradient (5_S ) zeitgleich mit dem schichtselektiv auf die interessierende Schicht (33) wirkenden HF-Puls (S_α–) eingeschaltet wird.
Steady-State-Pulssequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auslesen des steady-state-Signals nach jedem HF-Puls (S_α–, N_α+) ein Auslesegradient (5_R ) eingeschaltet wird.
Steady-State-Pulssequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum beschleunigten Einnehmen eines Gleichgewichtszustandes der Magnetisierung (M_GG) ein nicht schichtselektiv wirkender α/2-HF-Puls (N_α+/2), der eine Auslenkung des Magnetisierungsvektors (31) um einen Winkel mit dem Betrag |α/2| bewirkt, zu Beginn der HF-Pulssequenz eingestrahlt wird.
Steady-State-Pulssequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Magnetisierungspräparation ein nicht schichtselektiv wirkender β-HF-Puls (N_β), der eine Auslenkung des Magnetisierungsvektors (31) um einen Winkel β bewirkt, zu Beginn der HF-Pulssequenz eingestrahlt wird.
Steady-State-Pulssequenz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den β-HF-Puls (N_β) mittels des Schichtselektionsgradienten (5_S ) ein Spoiler-Gradientenfeld eingestrahlt wird.
Magnetresonanzgerät (M) mit einer HF-Pulssequenzeinheit (11) zur Durchführung einer Steady-State-Pulssequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, sowie geeignet zur Durchführung eines Schichtselektionsgradienten (5_S ) und eines Auslesegradienten (5_R )