DE10063676A1

DE10063676A1 - Multiecho-Bildgebungsverfahren

Info

Publication number: DE10063676A1
Application number: DE10063676A
Authority: DE
Inventors: Peter Heubes
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: KR100669567B1; CN1389740A; DE10063676B4; CN1244821C; JP2002200057A; JP3987337B2; US6667617B2; KR20020070771A; US20020135366A1

Abstract

Ein Multiecho-Bildgebungsverfahren mittels magnetischer Resonanz enthält mehrere Hochfrequenzpulse, die einen Hochfrequenz-Anregungspuls (100) und mehrere darauffolgende Hochfrequenz-Refokussierungspulse (102) umfassen, wobei zwischen den Hochfrequenz-Refokussierungspulsen (102) jeweils mindestens zwei Phasenkodiergrandientenpulse (106, 108) erzeugt werden. Zwischen dem Hochfrequenz-Anregungspuls (100) und dem ersten Hochfrequenz-Refokussierungspuls (102) werden mindestens zwei Kompensations-Phasenkodiergradientenpulse (116, 118) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Multiecho-Bildgebungsverfahren mittels magnetischer Resonanz mit mehreren Hochfrequenzpul sen, die einen Hochfrequenz-Anregungspuls und mehrere darauf folgende Hochfrequenz-Refokussierungspulse umfassen, wobei zwischen den Hochfrequenz-Refokussierungspulsen jeweils min destens zwei Phasenkodiergradientenpulse erzeugt werden.

Bildgebungstechniken auf der Basis von Magnetresonanzsignalen (MR-Signale) werden im medizinischen Bereich verwendet, um Bilddatensätze eines Zielgebiets zu erstellen. Dazu wird der zu untersuchende Bereich in einem starken homogenen Magnet feld eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts (MR-Gerät) positioniert. Die Anregung der Magnetresonanzsignale erfolgt mit einem Hochfrequenz-Anregungspuls, dessen Frequenz durch die Larmorfrequenz bestimmt ist. Nach der Anregung und nach einer Refokussierungmaßnahme, wie beispielsweise ein Hochfre quenz-Refokussierungspuls, wird ein Magnetresonanzsignal emp fangen, dessen Stärke proportional der Dichte der angeregten Teilchen ist. Bei Multiecho-Bildgebungsverfahren werden durch wiederholte Refokussierungsmaßnahmen nach einer einmaligen Anregung weitere Magnetresonanzsignale empfangen. Die Ort kodierung der Magnetresonanzsignale erfolgt über zusätzliche magnetische Gradientenfelder, die die Frequenz und die Phase der Magnetresonanzsignale ortabhängig ändern.

Allerdings besitzen Multiecho-Bildgegebungsverfahren eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Nichtidealitäten an Magnet resonanzgeräten. Die hieraus resultierenden, strengen Anfor derungen an die Gerätetechnik betreffen auch die "Feldrein heit" des Gradientensystems, das neben dem gewünschten Nutz feld auch immer unerwünschte zeitdynamische Störfelder er zeugt. Letztere verursachen beim MR-Signal Phasenfehler mit unterschiedlichen Auswirkungen auf die Bildqualität. Die Pha- Pasenfehler führen zu Interferenzen, wodurch die Signale nicht mehr konstruktiv, sondern destruktiv überlagert werden. Das wirkt sich beispielsweise aus in eine positionsabhängige Signalauslöschung kombiniert mit einem verstärkten Segmen tierungs-Ringing (an den Erfinder: Segmentierungs-Ringing bitte kurz erläutern!).

Für die Entstehung der vorstehend angesprochenen zeitdynami schen Störfelder können mehrere Ursachen verantwortlich sein, wie etwa Wirbelströme aller Art und Hysterese-Effekte und damit verbundenene remanante Magnetisierungen.

Ein Multiecho-Bildgebungsverfahren der eingangs genannten Art ist aus der US 5 729 139 bekannt. Das dort beschriebene Ver fahren soll verhindern, dass Wirbelströme und Remanenz- Magnetisierung die Bildquälität beeinträchtigen. Dazu wird nach dem Empfang des Magnetresonanzsignals ein modifizierter Rücksetzgradient in Phasenkodierrichtung erzeugt wird. Der Rücksetzgradient besteht aus einer Gradientenkomponente mit entgegengesetzter Polarität und einem entsprechenden Wert der Gradientenzeitfläche des vorangegangenen Phasenkodiergradien ten und einer Korrekturkomponente zur Korrektur des Einflus ses von Wirbelströmen oder Remanenz-Magnetisierung, die von dem vorangegangenen Phasenkodiergradienten verursacht wurde. Nachteilig ist hierbei, dass die Störkomponente bekannt sein muss. Die Zusatzinformation über die Störgröße wird vor Be ginn der Bilderstellung gemessen. Die dafür benötigte Zeit geht für die eigentliche Bilddatenermittlung verloren.

In der US 6 043 656 ist MR-Bildgebungssystem mit einem Gra dientenkompensationssystem beschrieben, was ebenfalls rema nente Magnetisierungen kompensiert. Das Gradientenkompensati onssystem fügt den bildgebenden Gradientenpulsen Rücksetzgra dientenpulse zu, womit die Remanenz-Magnetisierung auf einen konstanten Wert gehalten wird. Der Rücksetzgradientenpuls wird entweder nach jedem bildgebenden Gradient ausgeführt o der nur, wenn der bildgebende Gradientenpuls eine andere Po larität aufweist als die gewählte remanente Magnetisierung. Bildartefakte werden so reduziert. Dieses Verfahren stellt jedoch eine Einschränkung bei der Entwicklung von Pulssequen zen dar, weil für die Zusatzpulse eine entsprechende Zeit be reitgestellt werden muss.

Auch bei dem in der EP 0 752 596 A beschriebenen MR-Bildge bungsverfahren werden Gradientenzusatzpulse an die zur Bild gebung benötigten Gradientenpulse angehängt, um die remanente Magnetisierung auf Null zurückzusetzen. Multiechosequenzen sind dort allerdings nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Multiecho- Bildgebungsverfahren anzugeben, mit dem Bildartefakte auf grund von remanenten Magnetisierungen ohne Verlängerung der Messzeit reduziert sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen dem Hochfre quenz-Anregungspuls und dem ersten Hochfrequenz-Refokussie rungspuls mindestens zwei Kompensations-Phasenkodiergradien tenpulse erzeugt werden. Dadurch wird gezielt dem Einfluss der remanenten Magnetisierung als Störfeld auf die Echopfade so entgegengewirkt, dass Signalauslöschungen aufgrund von de struktiven Interferenzen zumindest bei den Echopfaden mit ho her Signalstärke nicht mehr auftreten. Das Hinzufügen von Gradientenpulsen zwischen dem Hochfrequenz-Anregungspuls und dem ersten Hochfrequenz-Refokussierungspuls verschlechert die Eigenschaften der Sequenz, beispielsweise im Hinblick auf die Repetitionszeit, Echozeit, Anzahl der Schichten usw., nicht. Für die Bemessung der Kompensations-Phasenkodiergradienten pulse ist die Kenntnis der Größe der Störung nicht erforder lich, die Größe der Störung muss folglich auch nicht vor der eigentlichen Messung bestimmt werden.

Die Amplituden der Kompensations-Phasenkodiergradientenpulse sind einfach zu bestimmen, wenn sie gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Amplitude des nachfolgenden Phasenkodier gradientenpulses entsprechen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeich net sich dadurch aus, dass der zeitliche Abstand der Kompen sations-Phasenkodiergradientenpulse zueinander halb so groß ist wie der zeitliche Abstand der nachfolgenden beiden Pha senkodiergradientenpulse zueinander. Damit wird erreicht, dass der zwischen dem Hochfrequenz-Anregungspuls und dem ers ten Hochfrequenz-Refokussierungspuls erzeugte Phasenfehler halb so groß ist wie der maximale Phasenfehler. Der maximale Phasenfehler tritt zwischen dem ersten Hochfrequenz-Refokus sierungpuls und dem zweiten Hochfrequenz-Refokussierungpuls auf.

Wie nachfolgend noch genauer ausgeführt wird, werden damit die Unterschiede bei den Phasenfehlern der für die Bildquali tät maßgeblichen Echopfade auf ein Minimum eingestellt und so die störenden Signalinterferenzen erheblich reduziert.

Unabhängig von den Remanenzeffekten gibt es ähnliche Einflüs se auf die Bildqualität durch die sogenannten Maxwellterme (quadratische Gradiententerme). Um auch die hieraus resultie renden Störungen zu vermeiden, ist bei einer weiteren vor teilhaften Ausgestaltung die Pulsdauer der Kompensations- Phasenkodiergradientenpulse halb so groß ist wie die Pulsdau er der beiden nachfolgenden Phasenkodiergradientenpulse.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Pulsdauern der Phasenkodiergradienten pulse zwischen den einzelnen Hochfrequenz-Refokussierungs pulsen variiert, wobei die Pulsamplituden im wesentlichen gleich groß sind. Insbesondere werden damit hohe remanente Störfelder vermieden. Die Pulsdauern und die Pulsamplitude werden so gewählt, dass die Zeitintegrale der Gradientenpulse gegenüber der nicht kompensierten Ursprungssequenz unverän dert bleiben.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeich net sich dadurch aus, dass die Phasenkodiergradientenpulse zwischen den Hochfrequenzpulsen jeweils einen Zeitintegral wert besitzen, der dem vorzeicheninvertierten Zeitintegral wert von Störfeldern zwischen den entsprechenden Hochfre quenzpulsen entspricht. Die Größe der Störfelder muss bei dieser speziellen Ausgestaltung bekannt sein oder ermittelt werden, jedoch ist so die Kompensation nahezu ideal durchzu führen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung von vier Ausführungsbeispielen in Verbin dung mit den dazugehörigen Figuren. Es zeigen:

Fig. 1A bis 1E Zeitdiagramme einer Turbospinecho-Sequenz mit sieben Echos und monotoner k-Raum-Belegung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2A bis 2B ein Phasenzeitdiagramm von idealen Echopfaden bei der Turbospinecho-Sequenz nach Fig. 1, die einen Signalbeitrag zum vierten Echo liefern,

Fig. 3A bis 3C ein durch remanente Restfelder gestörtes Pha senzeitdiagramm der Turbospinecho-Sequenz nach Fig. 1,

Fig. 4A bis 4C Zeitdiagramme eines ersten Ausführungsbei spiels einer modifzierten Turbospinecho- Sequenz mit zusätzlichen Kompensations-Phasen kodiergradientenpulsen zwischen dem Hochfre quenz-Anregungspuls und dem Hochfrequenz- Refokussierungspuls,

Fig. 5A bis 5C eine zweites Ausführungsbeispiel einer modifi zierten Turbospinecho-Sequenz aufbauend auf der Turbospinecho-Sequenz nach Fig. 4A bis 4C, wobei die Amplituden der Phasenkodiergradien tenpulse im wesentlichen gleich sind,

Fig. 6A bis 6C ein drittes Ausführungsbeispiel einer modifi zierten Turbospinecho-Sequenz aufbauend auf der Turbospinecho-Sequenz nach Fig. 4A bis 4C, wobei zwischen den Phasenkodiergradient enpul sen Phasenkodier-Kompensationspulse zeitgleich und vorzeicheninvertiert zum Störfeld erzeugt werden, und

Fig. 7A bis 7C ein viertes Ausführungsbeispiel einer modifi zierten Turbospinecho-Sequenz aufbauend auf der Turbospinecho-Sequenz nach Fig. 4A bis 4C, wobei der Zeitintegralwert der Phasenkodier gradientenpulse zwischen den Hochfrequenzpul sen dem Zeitintegral des Störfeldes ent spricht.

Fig. 1A bis 1E zeigen den prinzipiellen Aufbau einer Turbo spinecho Sequenz am Beispiel einer 7-Echo-Sequenz, bei der die k-Raum Belegung mit monoton aufsteigenden Echonummern er folgt. In dem in Fig. 1A dargestellten Zeitdiagramm erzeugt ein erster Hochfrequenzpuls 100 als Hochfrequenz-Anregungs puls eine Quermagnetisierung in einem Zielgebiet, die durch mehrere nachfolgende Hochfrequenz-Refokussierungspulse 102 (7 in diesem Beispiel) wiederholt rephasiert wird und damit messbare Magnetresonanz-Echosignale 104 erzeugt, deren Zeit verlauf in Fig. 1C dargestellt ist. Individuelle Phasenkodie rungen erfolgen derart, dass jedem k-Raum-Segment das ent sprechende Magnetresonanz-Echosignal 104 zugeordnet wird. Da zu wird unmittelbar nach jedem Hochfrequenz-Rephasierpuls 102 die Phasenkodierung mit einem ersten Phasenkodiergradienten puls 106 eingestellt, nach dem Empfang des Magnetresonanz- Echosignals 104 wird die Phasenkodierung durch einen entge gengesetzt gleichgroßen zweiten Phasenkodiergradientenpuls 108 wieder zurückgesetzt. Nach jedem Hochfrequenz-Refokussierungspuls 102 wird die Phase entsprechend der vorgesehenen k- Raum-Belegung anders kodiert. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Segmente vollständig mit Messdaten aufge füllt sind und in ihrer Gesamtheit den k-Raum lückenlos abde cken. Fig. 1B zeigt der Vollständigkeit halber den Zeitverlauf der dazugehörigen Schichtselektionsgradientenpulse 110 und Fig. 1D den Zeitverlauf der dazugehörigen Frequenzkodiergra dienten 112.

Für das Verständnis der hier behandelten Bildqualitätsproble me ist die Betrachtung der zentralen Fourierzeilen im k-Raum wesentlich. Bei dem in Fig. 1A bis Fig. 1E dargestellten Se quenzbeispiel ist dem zentralen k-Raum-Segment das vierte E cho zugeordnet. Fig. 2A und 2B ist eine Ausschnittsvergröße rung der Sequenz nach Fig. 1A bis Fig. 1E von der Anregung bis zu diesem 4. Echo und zeigt dessen exakte Signalentstehung mit allen Signalkomponenten. Die Dauer der Hochfrequenzpulse 100, 102 ist mit senkrechten Strichen 109 begrenzt.

Jeder Hochfrequenzpuls 102 spaltet eine bestehende Magneti sierung in drei Pfade auf, die hier durch die Indices q = {-1, 0, +1} unterschieden werden können. Dabei bedeutet der In dex:
q = -1 transversale Komponente mit Phaseninvertierung
q = 0 longitudinale Komponente
q = +1 transversale Komponente ohne Phaseninvertierung.

Nach Anwendung von n Hochfrequenzpulsen 102 existieren somit 3ⁿ Magnetisierungspfade

M (q₁. . . q_i. . . q_n) mit q_i = {-1, 0, +1}

wobei q_i die Wirkung des i-ten Hochfrequenzpulses 102 ent sprechend obiger Definition beschreibt. Von diesen 3ⁿ Magne tisierungspfaden tragen jedoch nur diejenigen zum n-ten Echo bei, die bei Einwirkung eines statischen Feldes und der gepulsten Auslesegradienten mit ausgeglichener De-/Rephasie rungsbilanz zum Echozeitpunkt beobachtbar sind (transversale Magnetisierung).

Das erste Echo 104 enthält somit nur eine Komponente, nämlich M (-1), und das zweite Echo 104 zwei Komponenten, nämlich M (-1 -1) und M (0 -1). Das dritte Echo 104 besteht bereits aus 5 Komponenten, nämlich M (-1 -1 -1), M (-1 0 -1), M (0 -1 -1), M (0 0 -1) und M (+1 -1 +1). Beim vierten Echo 104 gibt es schließlich 13 Pfade, und zwar:
M (-1 -1 -1 -1), M (0 -1 -1 -1), M (+1 -1 0 +1), M (-1 -1 0 -1), M (0 -1 0 -1), M (+1 -1 +1 -1), M (-1 0 -1 -1), M (0 0 -1 -1), M (+1 0 -1 +1). M (-1 0 0 -1), M (0 0 0 -1), M (-1 +1 -1 +1), M (0 +1 -1 +1),

Das Phasendiagramm in Fig. 2B zeigt die Phasenentwicklung der einzelnen Echopfade 113 über der Zeit. Die vorstehend identi fizierten 13 Echopfade 113 interferieren konstruktiv zum Zeitpunkt 111 des vierten Echos 104. Die Signalstärke des vierten Echos 104 entspricht dann der Betragssumme aller Ein zelbeiträge. Die Transversalkomponenten sind mit durchgezoge nen Linien und die Longitudinalkompnonenten mit unterbroche nen Linien dargestellt.

Diese Idealsituation setzt allerdings eine perfekte MR-Anlage voraus. Reale Anlagen zeigen auf Grund von unvermeidbaren zeitdynamischen Störfeldern mehr oder weniger große Abwei chungen von dieser Idealsituation. Untersuchungen haben ge zeigt, dass ein mögliches und tatsächlich auftretendes Feh lerbild auf unerwünschte Hysterese-Effekte beim Gradienten system zurückzuführen ist. Nach einem Gradientenpuls kehrt die räumliche Magnetfeldverteilung im Zielgebiet oder Abbil dungsvolumen nicht exakt zu dem ursprünglichen Ausgangszu stand zurück, sondern es verbleibt ein remanenter Restgra dient. Bei bipolaren Pulsfolgen mit wechselndem Vorzeichen ist der verbleibende Restgradient vorzeichengleich und im we sentlichen amplitudenproportional zum letzten Puls. Bei uni polaren Pulsen variierender Größe ist der remanente Restgrä dient im wesentlichen proportional zur größten Pulsamplitude in dieser vorzeichengleichen Pulsserie.

Als Ursache für ein solches Verhalten können beispielsweise Materialeigenschaften der Polschuhe identifiziert werden. Dieser Effekt kann auch durch Nichtidealitäten bei der Strom istwerterfassung der Gradientenströme verursacht werden. Die hier behandelten Bildstörungen und vorgestellten Abhilfemaß nahmen beschränken sich jedoch nicht auf eine dieser konkre ten Ursachen, sondern gelten allgemein für unerwünschte, re manente Restfelder nach Gradientenpulsen.

Entsprechend Fig. 1B und 1D wiederholen sich die Pulse des Schichtselektionsgradienten 110 und des Auslesegradienten 112 (Frequenzkodiergradienten) nach jedem Hochfrequenz-Refokus sierungspuls 102 in gleicher Weise. Remanente Restfelder er zeugen dann eine quasi-statische Feldstörung, die die De- /Rephasierungsbilanz der diversen Echopfade in gleicher Weise beeinflusst und daher keine relativen Phasenfehler zwischen den Signalkomponenten erzeugt. Anders beim Phasenkodiergra dientenpuls 106 und 108, der die einzelnen Echos 104 unter schiedlich kodiert. Die den unterschiedlichen Phasenhodier pulsen 106 und 108 nachfolgenden remanenten Restfelder stel len eine zeitdynamische Störung dar, die zu Phasendifferenzen zwischen den Echopfaden 113, also destruktiven Interferenzen führt und somit die positionsabhängigen Signalauslöschungen in den resultierenden Bildern verursacht.

Fig. 3C zeigt ähnlich zu Fig. 2B ein Phasendiagramm mit allen Signalkomponenten, die zum vierten Echo 104 beitragen. Die gezeigten Phasenevolutionen 113 sind eine Folge der uner wünschten remanenten Störfelder 114, deren Zeitverlauf in Fig. 3B dargestellt ist. Die Störfelder sind eine Folge der Pha senkodiergradientenpulse 106 und 108, die in Fig. 3A dargestellt sind. Zur Vereinfachung sind Effekte durch die kurzen negativen Störfelder während der Hochfrequenzpulse 100 und 102 in diesem Phasendiagramm nicht berücksichtigt, was insbe sondere dann erlaubt ist, wenn die Signalauslesedauer deut lich größer ist als die Hochfrequenz-Pulsdauer.

Die akkumulierten Phasenfehler Ψ (q₁ q₂ q₃ q₄) der individuel len Echopfade sind Linearkombinationen der zwischen benach barten Hochfrequenzpulsen i und i + 1 mit Zeitpunkten t_i und t_i+1 auftretenden Phasenfehler ϕ_i,i+1. Für letztere gilt, wenn der Anregungspuls 100 zum Zeitpunkt t₀, der erste Refokussie rungsungspuls 102 zum Zeitpunkt t₁, usw. erzeugt wird:

Hierbei bedeuten γ das gyromagnetische Verhältnis und r die betrachtete Ortsposition in Richtung des remanenten Gradien ten. ϕ = ϕ_1,2 ist der maximale Phasenfehler, der zwischen dem ersten und zweiten Rephasierungspuls 102 während des ersten Echos 104 wegen dessen maximaler Phasenkodierung entsteht. Für die akkumulierten Phasenfehler Ψ (q₁ q₂ q₃ q₄) der indivi duellen Echopfade folgt dann:

Die akkumulierten Phasenfehler dieser 13 Echopfade nehmen 10 verschiedene, äquidistante Werte an, von denen 3 doppelt be setzt sind. Die grösste Phasendifferenz beträgt 3 ϕ.

Ein Zahlenbeispiel soll dies noch weiter verdeutlichen. Die Maximalamplitude der Phasenkodierpulse beträgt beispielsweise 8,7 mT/m bei einer Matrixgröße von 512 × 512 und einem Field of View (FOV) von 360 mm. Dann beträgt die Größe des remanen ten Restgradienten beispielsweise 0,05% × 8,7 mT/m = 4,35 µT/m. Der Phasenfehler ϕ entsteht durch Einwirken während der Echoauslesedauer von 23,04 ms. Bei der Position r = 100 mm ist damit

und die größte Phasendifferenz 3 ϕ beträgt mehr als 450°. Streifenartige Signalauslöschungen treten also bereits bei Abständen weniger als 100 mm vom Bildzentrum auf.

Nachdem die Entstehung dieser Bildstörungen verstanden und quantitativ nachvollzogen werden kann, werden nachfolgend verschiedene Sequenzmodifikationen vorgestellt, die die schädlichen Auswirkungen auf die Bildqualität signifikant reduzieren oder vollkommen abstellen. Allen Varianten gemein sam ist die angestrebte Zielerreichung

Die akkumulierten Phasen Ψ(q₁ q₂ q₃ q₄) sind dann für alle E chopfade fast oder vollkommen identisch und die störenden Interferenzen treten zumindest nicht mehr im Bildbereich auf. Dies wird durch Hinzufügen zusätzlicher Pulse beim Phasenko diergradienten erreicht. Die Summenwirkung der Störfelder führt so zu einer geringeren Aufspaltung der durch die Indi ces (q₁ q₂ q₃ q₄) gekennzeichneten Echopfade. Durch geeignete Veränderung der bereits vorhandenen Pulse werden weiter die Einflüsse der remanenten Störfelder vermindert.

Ein erstes Sequenzbeispiel mit einer Kompensation der Ein flüsse der remanenten Störfelder soll anhand der Fig. 4A bis 4C erläutert werden. Zwischen dem Hochfrequenz-Anregungspuls 100 und dem ersten Hochfrequenz-Refokussierungspuls 102 sind, wie in Fig. 4A gezeigt, zwei zusätzliche Kompensations- Phasenkodiergradientenpulse 116 und 118 eingefügt. Ihre Amp lituden werden identisch zu denen der beiden nachfolgenden Phasenkodiergradientenpulse 106 und 108 zur Kodierung des ersten Echos 104 gewählt. Ihr zeitlicher Abstand 120 sollte - soweit es das bestehende Sequenzdesign zulässt - möglichst halb so gross sein wie der zeitliche Abstand 122 der nachfol genden Phasenkodiergradientepulse 106 und 108 zueinander. Da durch wird erreicht, dass ϕ_0,1 = 1/2 ϕ_1,2 gilt unabhängig von den dieser Sequenzrepetition vorausgehenden Pulsen. Die Puls dauern dieser Zusatzpulse 116, 118 sind zunächst unkritisch, solange die Amplitudenproportionalität der remanenten Stör felder zur den Phasenkodiergradientenfeldern erfüllt ist.

Unabhängig von den hier behandelten Remanenzeffekten gibt es allerdings ähnliche negative Einflüsse auf die Bildqualität durch die sogenannten Maxwellterme (quadratische Gradienten terme). Um auch die hieraus resultierenden Störungen zu ver meiden, werden die Pulsdauern 124 der Zusatzpulse 116, 118 vorteilhaft halb so groß wie die Pulsdauern 126 der nachfol genden Pulse 106, 108 zur Kodierung des ersten Echos 104 ge wählt.

Analog zu der Behandlung der nicht kompensierten Ursprungsse quenz nach Fig. 1 und Fig. 3 gilt jetzt für die Interpulsphasen ϕ_{i, i+1}:

und für die akkumulierten Gesamtphasen Ψ (q₁ q₂ q₃ q₄):

Die akkumulierten Phasenfehler der 13 Echopfade nehmen jetzt nur noch 6 verschiedene, äquidistante Werte an, von denen ein Wert vierfach, ein anderer Wert dreifach und zwei weiter Wer te doppelt besetzt sind. Die größte Phasendifferenz beträgt nur noch 5/3 ϕ. Der Zeitverlauf dieser Phasenentwicklung ist in Fig. 4C gezeigt.

Um die Wirksamkeit dieser Sequenzmodifikation vollständig be werten zu können, müssen auch die Signalstärken der 13 Echo pfade betrachtet werden. Diese hängen ab von den durch die Hochfrequenzpulse erzeugten Flipwinkeln. Da es sich um schichtselektive Hochfrequenzpulse handelt, ergibt sich eine Flipwinkelverteilung mit variierenden Werten entlang des Schichtprofils, die von den verwendeten Hochfrequenzpulsfor men abhängt. Typischerweise erfolgt die Hochfrequenzpulsfor mung derart, dass die angestrebten Werte (Anregung mit 90°, Rephasierung mit 180°) möglichst gut erreicht werden. Daraus folgt, dass die Echopfade mit Indices q₁ = -1 ein höheres Signal zeigen als solche mit q_i = 0. Pfade mit q_i = +1 haben die geringste Signalstärke.

Echopfade mit hohem Signal, die vorrangig betrachtet werden müssen, haben bei der nicht kompensierten Ursprungssequenz eine typische Phasendifferenz von 2 ϕ. Durch die in Fig. 4 ge zeigte Sequenzmodifikation schrumpft dieser Wert auf 1/3 ϕ, d. h. es wird eine Verbesserung um den Faktor 6 erzielt.

Die Summenwirkung der Störfelder führt praktisch zu keiner Aufspaltung der Echopfade mehr.

Ausgehend von dem ersten Ausführungsbeispiel der störkompen sierten Sequenz nach Fig. 4 werden in einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel die unterschiedlichen Phasenkodierungen der E chos dadurch erzeugt, dass im wesentlichen die Pulsdauern 124, 126 der Kompensations-Phasenkodiergradientenpulse 116, 118 und der Phasenkodiergradientenpulse 106, 108 variieren und die Pulsamplituden nicht oder nur geringfügig verändert werden. Dies ist Fig. 5A gezeigt. Die Höhe der Amplituden bei konstanten Pulsdauer 124, 126 wie sie bei der Sequenz nach Fig. 4 verwendet wurde zeigen gestrichelte Linien 128. Insbe sondere werden bei der Variante nach Fig. 5 die hohen Pulsamp lituden und damit die hohen remanenten Störfelder vollständig vermieden. Die dabei auftretenden remanenten Störfelder sind in Fig. 5B gezeigt. Die Pulsdauern und -amplituden werden so gewählt, dass die Pulsintegrale gegenüber der nicht kompen sierten Ursprungssequenz, wie sie in Fig. 1 und Fig. 3 darge stellt ist, unverändert bleiben.

Durch die verlängerten Phasenkodiergradientenpulse 106, 108 steht allerdings weniger Zeit für den Signalauslesevorgang zur Verfügung, insbesondere bei den Fourierzeilen am Rand des k-Raums. Dem kann durch eine kreisförmige Abtastung des k- Raums begegnet werden. Dies ist sogar vorteilhaft gegenüber einer Rechteckabtastung, da hierdurch praktisch kein Informa tionsverlust entsteht und gleichzeitig das Signal-Rausch- Verhältnis gesteigert wird.

Im in Fig. 5C dargestellten Phasendiagramm der Summenwirkung von Stör- und Kompensationsgradienten treten überhaupt keine Phasenfehler mehr auf.

Wegen der annähernd konstanten und kleinen Amplituden aller Phasenkodiergradientenpulse und damit der Störfelder wird bei den Interpulsphasen ϕ_i,i+1 praktisch der Idealzustand er reicht:

Die akkumulierten Phasen Ψ (q₁ q₂ q₃ q₄) sind für alle Echo pfade gleich und die störenden Interferenzen treten nicht auf.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird zusätzlich eine aktive Kompensation durchgeführt, die die Kenntnis der Größe der remanenten Störfelder voraussetzt. Ausgehend von dem Se quenzbeispiel nach Fig. 4 werden entsprechend Fig. 6A beim Pha senkodiergradienten weitere Phasenkodier-Kompensationspulse 130 hinzugefügt, und zwar zeitgleich und vorzeicheninvertiert zu den Störfeldern 114, dessen Zeitverlauf in Fig. 6B gezeigt ist. Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Sequenzaus führungsbeispielen erfordert eine derartige Kompensation al lerdings die Kenntnis der Effektgröße (das remanente Stör feld).

Sollte die Effektgröße keine universelle Systemeigenschaft sein, sondern individuell von Anlage zu Anlage variieren, dann erfordert diese Art der Kompensation eine Systemjustage, bei der diese individuelle Effektgröße einmalig bestimmt und zur nachfolgenden Verwendung bei der Bildgebung abgelegt wird.

Die Interpulsphasen ϕ_i,i+1 verschwinden durch die Summenwir kung von Stör- und Kompensationsgradienten. Damit verschwin den auch die akkumulierten Phasen Ψ (q₁ q₂ q₃ q₄) für alle E chopfade und die störenden Interferenzen treten nicht auf, siehe das Phasendiagramm in Fig. 6C.

In Abwandlung von dem vorstehend beschriebenen Sequenzbei spiel nach Fig. 6 werden in einer Variante davon Phasenkodier- Kompensationspulse 132 auch mit anderen Pulsdauern und -amp lituden wie die remanenten Störfelder gestaltet, derart, dass ihre zeitintegrale Wirkungen zwischen den Hochfrequenzpulsen 100, 102 gleich bleibt. Insbesondere können die Kompensati onspulse 132 und 134 entsprechend der in Fig. 7 gezeigten Se quenzvariante zeitgleich mit dem ersten Kompensations-Phasen kodiergradientenpuls 116 und den jeweils ersten Phasenkodier gradientenpulsen 106 nach jedem Hochfrequenzpuls 100, 102 er folgen. Dies ist gleichbedeutend mit einer geeigneten Ampli tudenreduktion dieser Pulse 116 und 106. Den Zeitverlauf der Phasenkodiergradienten zeigt Fig. 7A. Fig. 7B zeigt den dadurch verursachten Zeitverlauf des remanenten Störfeldes. Wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel erfordert eine derartige Kompensation die Kenntnis der Effektgröße.

Ebenso wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ver schwinden die Interpulsphasen ϕ_i,i+1 durch die Summenwirkung von Stör- und Kompensationsgradienten. Damit verschwinden auch die akkumulierten Phasen Ψ (q₁ q₂ q₃ q₄) für alle Echo pfade und die störenden Interferenzen treten nicht auf, siehe Fig. 7C.

Claims

1. Multiecho-Bildgebungsverfahren mittels magnetischer Reso nanz mit mehreren Hochfrequenzpulsen, die einen Hochfrequenz- Anregungspuls (100) und mehrere darauffolgende Hochfrequenz- Refokussierungspulse (102) umfassen, wobei zwischen den Hoch frequenz-Refokussierungspulsen (102) jeweils mindestens zwei Phasenkodiergradientenpulse (106, 108) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hochfrequenz-Anregungspuls (100) und dem ersten Hochfrequenz-Refokussierungspuls (102) mindestens zwei Kom pensations-Phasenkodiergradientenpulse (116, 118) erzeugt werden.

2. Multiecho-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden der Kompensations-Phasenkodiergradientenpulse (116, 118) den Amplituden der nachfolgenden Phasenkodiergra dientenpulse (106, 108) entsprechen.

3. Multiecho-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand (120) der Kompensations-Phasenkodiergra dientenpulse (116, 118) zueinander halb so groß ist wie der zeitliche Abstand (122) der nachfolgenden beiden Phasenko diergradientenpulse (106, 108) zueinander.

4. Multiecho-Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Pulsdauer (124) der Kompensations-Phasenkodier gradientenpulse (116, 118) halb so groß ist wie die Pulsdauer (126) der beiden nachfolgenden Phasenkodiergradientenpulse (106, 108).

5. Multiecho-Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die Pulsamplituden der Phasenkodiergradientenpulse (106, 108) zwischen den einzelnen Hochfrequenz-Refokussie rungspulsen (102) variiert werden.

6. Multiecho-Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauern (126) der Phasenkodiergradientenpul se (106, 108) zwischen den einzelnen Hochfrequenz-Refokussie rungspulsen (102) variiert werden.

7. Multiecho-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsamplituden der Phasenkodiergradientenpulse (106, 108) im wesentlichen gleich groß sind.

8. Multiecho-Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenkodiergradientenpulse (106, 108) zwischen den Hochfrequenzpulsen (102) jeweils einen Zeitintegralwert besitzen, der dem vorzeicheninvertierten Zeitintegralwert von Störfeldern (114) zwischen den entsprechenden Hochfre quenzpulsen (102) entspricht.

9. Multiecho-Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Hochfrequenzpulsen (100, 102) zeit gleich und vorzeicheninvertiert zu Störfeldern (114) weitere Phasenkodier-Kompensationspulse (130, 132) erzeugt werden.

10. Multiecho-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Phasenkodier-Kompensationspulse (132) zwischen Hoch frequenzpulsen gleiche und vorzeicheninvertierte Zeitinter gralwerte besitzen wie die zwischen den Phasenkodiergradien tenpulsen (106, 108, 116, 118) auftretenden Störfelder (114).