DE10114318A1 - Kernspinresonanzbildartefaktkorrektur unter Verwendung von Navigatorechoinformationen - Google Patents
Kernspinresonanzbildartefaktkorrektur unter Verwendung von NavigatorechoinformationenInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Kennzeichnung und Korrektur von Instabilitäten oder Variationen bei einem Magnetsystem einer MRI-Abtasteinrichtung bereitgestellt. Das Verfahren verwendet einen Navigatorimpuls zum Auslesen von Navigatorechodaten, wobei eine Phasencodierung fehlt oder Phasencodierungswirkungen zurückgespult sind. Die Navigatordaten werden zur Kennzeichnung mehrerer potentieller Wirkungen von Magnetsysteminstabilitäten oder -variationen wie beispielsweise Phasenverschiebungen nullter Ordnung, (linearen) Phasenverschiebungen erster Ordnung, umfangreichen Positionsverschiebungen und Amplitudenwirkungen verwendet. Die Wirkungen der Instabilitäten können daraufhin zur Korrektur von während einer Untersuchung erfaßten Bilddaten verwendet werden.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das
Gebiet der Kernspintomographiesysteme wie beispielsweise
der bei medizinischen Abbildungsanwendungen verwendeten
Kernspintomographiesysteme. Insbesondere betrifft die
Erfindung ein Verfahren zur Korrektur von sich aus
Unbeständigkeiten bzw. Instabilitäten bei einem
Magnetsystem ergebenden Bildartefakten unter Verwendung von
Phasen-, Positions- und Amplitudeninformationen, die aus
einem in eine Impulssequenzbeschreibung einer
Abbildungsuntersuchung integrierten Navigatorecho gewonnen
werden.
Nachstehend als MRI-Systeme bezeichnete
Kernspintomographiesysteme sind zu einem äußerst nützlichen
Werkzeug für medizinische Anwendungen geworden, das eine
nichtinvasive Diagnose bei einer Reihe von Anatomien und
Geweben ermöglicht. Im allgemeinen erzeugen MRI-Systeme
Anregungen bei gyromagnetischem Material in einem
ausgewählten Schnitt eines Patienten und erfassen daraufhin
zur Rekonstruktion eines verwendbaren Bilds Emissionen von
dem gyromagnetischen Material. Im allgemeinen wird durch
einen eine Patientenbohrung oder einen anderen Bereich, in
dem die abzubildende Anatomie positioniert ist, umgebenden
starken Magneten ein Haupt- oder Primärmagnetfeld erzeugt.
Gradientenspulen erzeugen Gradientenmagnetfelder, die zur
Auswahl eines abzubildenden Gewebeschnitts, zur
Phasencodierung spezifischer Orte oder nachstehend als
Voxel bezeichneter Volumenelemente in dem Gewebe und zur
Frequenzcodierung der Voxel passend orientiert sind.
Funkfrequenzimpulse regen das gyromagnetische Material an,
und eine Empfängerspule erfaßt die sich ergebenden
Emissionen. Das verwendbare Bild kann im Anschluß an eine
Konditionierung bzw. Aufbereitung der sich ergebenden
Signale und eine zweidimensionale schnelle
Fouriertransformation (FFT) rekonstruiert werden, wobei
einzelne Bildelemente oder Pixel den Voxeln des
ausgewählten Schnitts entsprechen.
Es wurde herausgefunden, daß bei MRI-Systemen
Instabilitäten in einem Magnetsystem zeitabhängige
Variationen bei dem Hauptmagnetfeld erzeugen können. Das
Hauptmagnetfeld wird wieder durch einen ziemlich starken
Magneten erzeugt, dessen Feld horizontal (wie
beispielsweise bei den meisten bekannten
Abtasteinrichtungen) oder vertikal (wie beispielsweise bei
"offenen" Abtasteinrichtungen) orientiert ist. Zusätzlich
zu den Variationen bei dem Hauptmagnetfeld können derartige
Instabilitäten auch zu zeitabhängigen Variationen bei den
durch die Gradientenspulen erzeugten räumlich linearen
Feldern führen. Derartige Variationen bewirken, daß das.
abzubildende gyromagnetische Material auf eine Art und
Weise angeregt oder codiert wird, die sich von der bei
einer Begründung der zur Ansteuerung der Spulen und
Erzeugung der Magnetfelder verwendeten
Impulssequenzbeschreibung vorhergesagten Art und Weise
unterscheidet. Folglich können Artefakte bei dem
rekonstruierten Bild sichtbar sein, die die Bildklarheit
nachteilig beeinflussen und die Nützlichkeit bzw.
Verwendbarkeit des Bilds verringern können.
Daher besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren
zur Korrektur oder Kompensation von Instabilitäten bei
einem MRI-Magnetsystem, das die Bildqualität verbessern
kann. Insbesondere ist ein gegenwärtiger Bedarf an einem
einfachen System vorhanden, das zur Erfassung und
Kompensation von Magnetsysteminstabilitäten zur Beseitigung
oder wesentlichen Verringerung des Auftretens von
Abbildungsartefakten bei einer breiten Vielfalt von
Systemen realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt ein zur Reaktion auf diese
Anforderungen entworfenes Korrektur- oder
Kompensationsverfahren für MRI-Systeme bereit. Das
Verfahren kann auf neue und vorhandene Systeme angewendet
werden und kann durch Software realisiert werden, die zur
Definition einer Impulssequenzbeschreibung verwendet wird,
auf der die Gradienten- und Funkfrequenzimpulse basieren.
Während Varianten des Verfahrens zur Korrektur von
Abweichungen bei Ausdrücken räumlich höherer Ordnung bei
dem Magnetsystem verwendet werden können, ist das Verfahren
besonders gut zur Erfassung und Korrektur von Störungen bei
der Magnetsystemleistung geeignet, die durch Variationen
nullter Ordnung und durch die Gradientenspulen erzeugter
räumlich linearer Felder und Umgebungsfaktoren wie
beispielsweise Stützstrukturen, Böden usw. verursacht
werden. Das Verfahren ermöglicht eine Kennzeichnung
verschiedener Magnetsysteminstabilitätseffekte bzw.
Magnetsysteminstabilitätswirkungen und eine auf diesen
Kennzeichnungen basierende Korrektur von Bilddaten.
Gemäß gewissen Ausgestaltungen des Verfahrens werden
Phasen-, Positions- und Amplitudeninformationen von einem
zusammen mit Bilddaten bei einer Abbildungssequenz erfaßten
Navigatorecho gesammelt. Das Navigatorecho kennzeichnet die
Abbildungswirkung von zeitabhängigen Feldänderungen. Im
allgemeinen handelt es sich bei dem Navigatorecho um ein
Echosignal, das ohne eine Anwendung bzw. Anlegung von
Phasencodierungsgradienten oder mit der Wirkung von vor der
Datenerfassung zurückgespulten (rewound)
Phasencodierungsgradienten erfaßt wird. Die Anordnung des
Navigatorechos bei der Impulssequenz kann derart sein, daß
das Echo sich zeitlich nahe bei dem regulären Bildecho
befindet, derart daß die Kennzeichnung genau und
vollständig ist, was eine genaue Korrektur von Variationen
bei der Magnetsystemleistung bei den sich ergebenden
Bilddaten ermöglicht. Die sich ergebenden Korrekturen
können die Wirkungen der Instabilitäten auf Parameter der
erfaßten Daten wie beispielsweise Amplitude,
Phasenverschiebungen nullter Ordnung und
Phasenverschiebungen erster Ordnung klären. Ferner können
die Kennzeichnungen Positionsverschiebungen und
Kombinationen dieser Wirkungen bei den sich ergebenden
Bilddaten korrigieren.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines MRI-Systems zur
Verwendung bei der medizinischen diagnostischen Abbildung,
das gewisse Ausgestaltungen des vorliegenden Verfahrens
realisiert;
Fig. 2 ein Blockschaltbild funktioneller Komponenten eines
Impulssequenzbeschreibungsmoduls und einer
Steuereinrichtung für ein System der in Fig. 1
veranschaulichten Art;
Fig. 3 eine grafische Darstellung einer beispielhaften
Impulssequenzbeschreibung für eine MRI-Untersuchung, die
ein Verfahren des kennzeichnenden Navigatorechos gemäß
Ausgestaltungen der Erfindung realisiert;
Fig. 4 eine Tabelle, die typische kennzeichnende Störungen
oder Abweichungen angibt, die sich in dem Zeitbereich und
in dem Raumbereich aus gewissen Variationen oder
Instabilitäten bei einem Magnetsystem eines MRI-Systems
ergeben können;
Fig. 5 eine grafische Darstellung der typischen
kennzeichnenden Wirkungen des Systems, wie sie in Fig. 4
zusammengefaßt sind;
Fig. 6 eine grafische Darstellung von durch eine
Abbildungssequenz unter Integration eines
Navigatorechoverfahrens wie in Fig. 3 veranschaulicht
gesammelten k-Raum-Daten; und
Fig. 7 ein Flußdiagramm, das eine beispielhafte Steuerlogik
zur Ausführung einer Bilderfassungssequenz unter
Integration eines derartigen Navigatorechoverfahrens
veranschaulicht.
Nachstehend auf die Zeichnung und zuerst auf Fig. 1 Bezug
nehmend, ist ein Kernspintomographiesystem (MRI-System) 10
schematisch veranschaulicht, das eine Abtasteinrichtung 12,
Abtasteinrichtungssteuerschaltungen 14 und
Systemsteuerschaltungen 16 aufweist. Während das MRI-System
10 jede geeignete MRI-Abtasteinrichtung oder MRI-
Erfassungseinrichtung aufweisen kann, umfaßt das System bei
dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel eine
Ganzkörperabtasteinrichtung mit einer Patientenbohrung 18,
in der zur Anordnung eines Patienten 22 in einer
gewünschten Position zur Abtastung ein Tisch 20 angeordnet
werden kann. Die Abtasteinrichtung 12 kann von jeder
geeigneten Art von Nennleistung sein, was von 0,5 Tesla
(Vsm-2) Nennleistung bis 1,5 Tesla (Vsm-2) Nennleistung und
darüber hinaus variierende Abtasteinrichtungen einschließt.
Die Abtasteinrichtung 12 umfaßt eine Reihe von zugeordneten
Spulen zur Erzeugung gesteuerter Magnetfelder, zur
Erzeugung von Funkfrequenzanregungsimpulsen und zur
Erfassung von Emissionen von gyromagnetischem Material in
dem Patienten im Ansprechen auf derartige Impulse. Bei der
schematischen Ansicht gemäß Fig. 1 ist eine
Primärmagnetspule 24 zur Erzeugung eines im allgemeinen
nach der Patientenbohrung 18 ausgerichteten
Primärmagnetfelds bereitgestellt. Eine Reihe von
Gradientenspulen 26, 28 und 30 sind zur Erzeugung
gesteuerter Magnetgradientenfelder während
Untersuchungssequenzen, wie es nachstehend ausführlicher
beschrieben ist, in einem Spulenaufbau gruppiert. Eine
nachstehend als RF-Spule bezeichnete Funkfrequenzspule 32
ist zur Erzeugung von Funkfrequenzimpulsen zur Anregung des
gyromagnetischen Materials bereitgestellt. Bei dem in Fig.
1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel dient die Spule 32
auch als Empfangsspule. Somit kann die RF-Spule 32 zum
Empfang von Emissionen von dem gyromagnetischen Material
bzw. zur Ausgabe von Funkfrequenzanregungsimpulsen in
passiven und aktiven Betriebsarten mit Ansteuer- und
Empfangsschaltungen gekoppelt sein. Alternativ können
verschiedene Konfigurationen von Empfangsspulen getrennt
von der RF-Spule 32 bereitgestellt sein. Derartige Spulen
können speziell an Zielanatomien angepaßte Strukturen wie
beispielsweise Kopfspulenaufbauten usw. aufweisen. Ferner
können Empfangsspulen in jeder geeigneten physikalischen
Konfiguration einschließlich Spulen mit synchronisierter
regelmäßiger Anordnung usw. bereitgestellt sein.
Die Spulen der Abtasteinrichtung 12 werden zur Erzeugung
gewünschter Felder und Impulse und zum Lesen von Emissionen
von dem gyromagnetischen Material auf eine gesteuerte Art
und Weise durch externe Schaltungen gesteuert. Wenn das
typischerweise in Gewebe des Patienten gebundene Material
dem Primärfeld ausgesetzt wird, versuchen einzelne
magnetische Momente der paramagnetischen Kerne in dem
Gewebe, sich an dem Feld auszurichten, aber weisen bei
ihrer Eigenfrequenz oder Larmor-Frequenz eine Präzession in
einer zufälligen Größenordnung auf, wie es von Fachleuten
zu erkennen ist. Während in der Richtung des
polarisierenden Felds ein magnetisches Nettomoment erzeugt
wird, heben sich die zufällig orientierten Komponenten des
Moments in einer senkrechten Ebene im allgemeinen
gegenseitig auf. Während einer Untersuchungssequenz wird
ein RF-Frequenzimpuls bei oder nahe der Larmor-Frequenz des
Materials von Interesse erzeugt, was zu einer Drehung des
ausgerichteten Nettomoments zur Erzeugung eines
magnetischen Nettoquermoments führt. Im Anschluß an die
Beendung der Anregungssignale werden Funksignale emittiert.
Dieses Kernspinresonanzsignal wird bei der
Abtasteinrichtung erfaßt und zur Rekonstruktion des
gewünschten Bilds verarbeitet.
Die Gradientenspulen 26, 28 und 30 dienen zur Erzeugung
genau gesteuerter Magnetfelder, deren Stärke über ein
vordefiniertes Gesichtsfeld variiert, typischerweise mit
positiver und negativer Polarität. Wenn jede Spule mit
einem bekannten elektrischen Strom versorgt wird, wird der
sich ergebende Magnetfeldgradient über das Primärfeld
überlagert und erzeugt eine lineare Variation bei der
Gesamtmagnetfeldstärke quer über das Gesichtsfeld.
Kombinationen derartiger Felder, die mit Bezug aufeinander
orthogonal angeordnet sind, ermöglichen die Erzeugung eines
linearen Gradienten in jeder Richtung durch eine
Vektoraddition der einzelnen Gradientenfelder.
Die Gradientenfelder können sowohl als in physikalischen
Ebenen als auch mit logischen Achsen orientiert angesehen
werden. In dem physikalischen Sinn sind die Felder zur
Bildung eines Koordinatensystems, das durch eine geeignete
Manipulation des an die einzelnen Feldspulen angelegten
gepulsten Stroms gedreht werden kann, orthogonal zueinander
orientiert. In einem logischen Sinn definiert das
Koordinatensystem Gradienten, auf die typischerweise als
Schnittauswahlgradienten, Frequenzcodierungsgradienten und
Phasencodierungsgradienten Bezug genommen wird.
Der Schnittauswahlgradient bestimmt eine bei dem Patienten
abzubildende Scheibe Gewebe oder Anatomie. Das
Schnittauswahlgradientenfeld kann somit gleichzeitig mit
einem auswählenden RF-Impuls angelegt werden, um ein
bekanntes Volumen von Drallen bzw. Spins in einem
gewünschten Schnitt anzuregen, die bei der gleichen
Frequenz eine Präzession aufweisen. Die Schnittdicke wird
durch die Bandbreite des RF-Impulses und die
Gradientenstärke quer über das Gesichtsfeld bestimmt.
Eine zweite logische Gradientenachse, die
Frequenzcodierungsgradientenachse, ist auch als die
Auslesegradientenachse bekannt und wird in einer zu dem
Schnittauswahlgradienten senkrechten Richtung angelegt. Im
allgemeinen wird der Frequenzcodierungsgradient vor und
während der Erzeugung des sich aus der RF-Anregung
ergebenden MR-Echosignals angelegt. Spins des
gyromagnetischen Materials unter dem Einfluß dieses
Gradienten werden gemäß ihrer räumlichen Position quer über
das Gradientenfeld frequenzcodiert. Durch eine
Fouriertransformation können erfaßte Signale analysiert
werden, um ihren Ort in dem ausgewählten Schnitt aufgrund
der Frequenzcodierung zu identifizieren.
Schließlich wird der Phasencodierungsgradient bei einer
Sequenz im allgemeinen vor dem Auslesegradienten und nach
dem Schnittauswahlgradienten angelegt. Eine Lokalisierung
von Spins in dem gyromagnetischen Material in der
Phasencodierungsrichtung wird erreicht, indem sequentiell
Variationen bei der Phase der eine Präzession aufweisenden
Protonen des Materials bewirkt werden, indem leicht
unterschiedliche Gradientenamplituden verwendet werden, die
während der Datenerfassungssequenz sequentiell angelegt
werden. Somit werden Phasenvariationen quer über das
Gesichtsfeld linear auferlegt, und die räumliche Position
in dem Schnitt wird durch die Polarität und den Grad der
relativ zu einer Nullposition angesammelten Phasendifferenz
codiert. Der Phasencodierungsgradient ermöglicht es,
Phasendifferenzen unter den Spins des Materials gemäß ihrer
Position in der Phasencodierungsrichtung zu erzeugen.
Wie es von Fachleuten zu erkennen ist, kann eine große
Anzahl von Variationen für Impulssequenzen unter Verwendung
der vorstehend beschriebenen logischen Achsen erdacht
werden. Ferner können Anpassungen bei den Impulssequenzen
ausgeführt werden, um sowohl den ausgewählten Schnitt als
auch die Frequenz- und Phasencodierung zur Anregung des
gewünschten Materials und zur Erfassung sich ergebender MR-
Signale zur Verarbeitung geeignet zu orientieren.
Die Spulen der Abtasteinrichtung 12 werden zur Erzeugung
des gewünschten Magnetfelds und der gewünschten
Funkfrequenzimpulse durch die
Abtasteinrichtungssteuerschaltungen 14 gesteuert. Bei der
schematischen Ansicht gemäß Fig. 1 umfassen somit die
Steuerschaltungen 14 eine Steuerschaltung 36 zur
Befehligung der während der Untersuchungen verwendeten
Impulssequenzen und zur Verarbeitung empfangener Signale.
Die Steuerschaltung 36 kann jede geeignete programmierbare
logische Vorrichtung wie beispielsweise eine CPU oder einen
Digitalsignalprozessor, die universell verwendbar sind,
oder einen anwendungsspezifischen Computer aufweisen. Die
Steuerschaltung 36 umfaßt ferner Speicherschaltungen 38 wie
beispielsweise flüchtige und nichtflüchtige
Speichervorrichtungen zur Speicherung von
Konfigurationsparametern physikalischer und logischer
Achsen, Untersuchungsimpulssequenzbeschreibungen, erfaßten
Bilddaten, Programmierroutinen usw., die während den durch
die Abtasteinrichtung realisierten Untersuchungssequenzen
verwendet werden.
Die Schnittstelle zwischen der Steuerschaltung 36 und den
Spulen der Abtasteinrichtung 12 wird durch Verstärkungs-
und Steuerschaltungen 40 sowie durch Sende- und
Empfangsschnittstellenschaltungen 42 verwaltet. Die
Schaltungen 40 umfassen Verstärker für jede
Gradientenfeldspule zur Zuführung eines Ansteuerstroms zu
den Feldspulen im Ansprechen auf Steuersignale von der
Steuerschaltung 36. Die Schnittstellenschaltungen 42
umfassen zusätzliche Verstärkungsschaltungen zur
Ansteuerung der RF-Spule 32. Wenn die RF-Spule sowohl zur
Emission der Funkfrequenzanregungsimpulse als auch zum
Empfang von MR-Signalen dient, umfassen die Schaltungen 42
ferner typischerweise eine Umschaltvorrichtung zur
Umschaltung der RF-Spule zwischen einer aktiven oder
sendenden Betriebsart und einer passiven oder empfangenden
Betriebsart. Eine in Fig. 1 allgemein durch ein
Bezugszeichen 34 bezeichnete Energieversorgung ist zur
Versorgung des Primärmagneten 24 bereitgestellt.
Schließlich umfassen die Schaltungen 14
Schnittstellenkomponenten 44 zum Austausch von
Konfigurations- und Bilddaten mit den
Systemsteuerschaltungen 16. Es ist zu beachten, daß das
vorliegende Verfahren auf verschiedene andere
Konfigurationen wie beispielsweise vertikale Felder mit
Permanentmagneten und Elektromagneten verwendende
Abtasteinrichtungen angewendet werden kann, während bei der
vorliegenden Beschreibung auf ein einen supraleitenden
Primärfeldmagnetaufbau verwendendes Abbildungssystem mit
zylindrischer Bohrung Bezug genommen wird.
Die Systemsteuerschaltungen 16 können ein breites Spektrum
von Vorrichtungen zur Vereinfachung der Schnittstelle
zwischen einer Bedienperson oder einem Radiologen und der
Abtasteinrichtung 12 über die
Abtasteinrichtungssteuerschaltungen 14 umfassen. Bei dem
veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist z. B. eine
Bedienpersonsteuereinrichtung 46 in Form einer einen
universell verwendbaren oder anwendungsspezifischen
Computer verwendenden Computerworkstation bereitgestellt.
Die Station umfaßt typischerweise auch Speicherschaltungen
zur Speicherung von
Untersuchungsimpulssequenzbeschreibungen,
Untersuchungsprotokollen, Benutzer- und Patientendaten,
sowohl unverarbeiteten als auch verarbeiteten Bilddaten
usw.. Die Station kann ferner verschiedene Schnittstellen-
und Peripherietreiber zum Empfang und Austausch von Daten
mit lokalen und entfernten Vorrichtungen umfassen. Bei dem
veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfassen derartige
Vorrichtungen eine bekannte Computertastatur 50 und eine
alternative Eingabevorrichtung wie beispielsweise eine Maus
52. Ein Drucker 54 ist zur Erzeugung einer Ausdruckausgabe
von aus den erfaßten Daten rekonstruierten Dokumenten und
Bildern bereitgestellt. Ein Computermonitor 48 ist zur
Vereinfachung der Bedienpersonschnittstelle bereitgestellt.
Darüber hinaus kann ein System 10 verschiedene lokale und
entfernte Bildzugriffs- und
Untersuchungssteuervorrichtungen umfassen, die in Fig. 1
allgemein durch ein Bezugszeichen 56 dargestellt sind.
Derartige Vorrichtungen können Bildarchivierungs- und
Kommunikationssysteme, Teleradiologiesysteme und
dergleichen umfassen.
Im allgemeinen sind die bei dem MRI-System realisierten
Impulssequenzen durch sowohl logische als auch
physikalische Konfigurationssätze und
Parametereinstellungen definiert, die in den
Steuerschaltungen 14 gespeichert sind. Fig. 2 stellt
Beziehungen zwischen funktionellen Komponenten der
Steuerschaltung 36 und mit den Speicherschaltungen 38
gespeicherten Konfigurationskomponenten schematisch dar.
Die funktionellen Komponenten erleichtern die Koordination
der Impulssequenzen zur Anpassung an vorbegründete
Einstellungen für sowohl logische als auch physikalische
Achsen des Systems. Im allgemeinen umfassen die durch ein
Bezugszeichen 58 gemeinsam bezeichneten Achsensteuermodule
ein Logisch-Zu-Physikalisch-Modul 60, das typischerweise
über durch die Steuerschaltung 36 ausgeführte
Softwareroutinen realisiert ist. Insbesondere ist das
Wandlungsmodul durch Steuerroutinen realisiert, die
spezielle Impulssequenzen gemäß vorbegründeten
Abbildungsprotokollen definieren.
Wenn er aufgerufen wird, nimmt das Wandlungsmodul
definierender Code auf logische Konfigurationssätze 62 und
physikalische Konfigurationssätze 64 Bezug. Die logischen
Konfigurationssätze können Parameter wie beispielsweise
Impulsamplituden, Anfangszeiten, Zeitverzögerungen usw. für
die vorstehend beschriebenen verschiedenen logischen Achsen
umfassen. Demgegenüber umfassen die physikalischen
Konfigurationssätze typischerweise die physikalischen
Beschränkungen der Abtasteinrichtung selbst betreffende
Parameter einschließlich maximaler und minimaler zulässiger
Ströme, Umschaltzeiten, Verstärkung, Skalierung usw. Das
Wandlungsmodul 60 dient zur Erzeugung der Impulssequenz zur
Ansteuerung der Spulen der Abtasteinrichtung 12 gemäß in
diesen Konfigurationssätzen definierten Beschränkungen. Das
Wandlungsmodul dient auch zur Definition angepaßter Impulse
für jede physikalische Achse zur passenden Orientierung
(z. B. Drehung) von Schnitten und zur Codierung
gyromagnetischen Materials gemäß gewünschten Drehungen oder
Neuorientierungen der physikalischen Achsen des Bilds.
Fig. 3 veranschaulicht beispielhaft eine typische
Impulssequenz, die bei einem System wie beispielsweise dem
in Fig. 1 veranschaulichten System realisiert werden kann
und sich an Konfigurations- und Wandlungskomponenten wie
beispielsweise die in Fig. 2 gezeigten Konfigurations- und
Wandlungskomponenten wendet. Die in Fig. 3 veranschaulichte
und allgemein durch ein Bezugszeichen 66 bezeichnete
Impulssequenzbeschreibung umfaßt einen
Navigatorgradientenimpuls zur Erfassung von Echos, die zur
Kennzeichnung und Kompensation von Variationen oder
Instabilitäten bei dem Magnetsystem der MRI-
Abtasteinrichtung verwendet werden. Auf die
Impulssequenzbeschreibung gemäß Fig. 3 kann allgemein als
Gradientenechosequenz Bezug genommen werden. Es ist jedoch
zu beachten, daß ein ähnliches Kennzeichnungs- und
Korrekturverfahren für andere Impulssequenzen wie
beispielsweise Spinechosequenzen verwendet werden kann. Das
vorliegende Verfahren soll nicht auf eine spezielle Art von
Impulssequenz beschränkt sein.
Bei der beispielhaften Impulssequenz gemäß Fig. 3 können
Funkfrequenz- und Gradientenimpulse entlang logischer
Achsen einschließlich einer RF-Achse 68 und einer
Schnittauswahlachse 70, einer Ausleseachse 72 und einer
Phasencodierungsachse 74 dargestellt sein. Wie es von
Fachleuten zu erkennen ist, werden während der
Impulssequenzbeschreibung der Untersuchung verschiedene
Gradienten auf den logischen Achsen erstreckt (played out)
und basierend auf den Konfigurationssätzen 62 und 64 (Fig.
2) auf physikalische Achsen übertragen. Bei dem Beispiel
gemäß Fig. 3 beginnt die Impulssequenzbeschreibung 66 mit
einem RF-Anregungsimpuls 76 mit einer Dauer Δ1. Während
dieses Anregungsimpulses wird ein
Schnittauswahlgradientenimpuls 78 auf der logischen
Schnittauswahlachse 70 erzeugt, gefolgt von einem
Neusynchronisationsgradienten 80. Anschließend wird ein
Vorsynchronisationsgradient 82 auf der logischen
Ausleseachse 72 erzeugt. Diesem
Vorsynchronisationsgradienten folgt bei dem in Fig. 3
veranschaulichten Beispiel ein Auslesegradient 84. Ein
Zentralbereich des Auslesegradienten 84 wird im Anschluß an
die Beendung des Anregungsimpulses 76 zu einer Zeit TE
entsprechend der Echozeit der Impulssequenz koordiniert.
Ferner ist zu beachten, daß der Beginn des
Auslesegradienten 84 einer Zeit im Anschluß an die Beendung
des Anregungsimpulses entspricht, auf die in Fig. 3 als Δ2
Bezug genommen ist.
Zusätzlich zu den vorstehenden Impulsen umfaßt die
Impulssequenzbeschreibung 66 einen auf der logischen
Phasencodierungsachse 74 erzeugten
Phasencodierungsgradienten 86, der in einem im allgemeinen
dem Schnittneusynchronisationsgradienten 80 entsprechenden
Zeitraum angelegt wird. Die Kombination der in Fig. 3
veranschaulichten Gradienten führt zu Emissionen von dem
codierten gyromagnetischen Material, die während der
Auslesegradientenperiode 84 durch die RF-Spule erfaßt
werden. Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Nomenklatur ist
die Dauer des Auslesegradienten 84 allgemein als eine Zeit
Δ3 bezeichnet.
Es wurde herausgefunden, daß Variationen oder
Instabilitäten bei dem Magnetsystem der MRI-
Abtasteinrichtung zu Anomalien bei den gesammelten Daten
führen können, die ihrerseits zu Artefakten oder Fehlern
bei auf den Daten basierenden rekonstruierten Bildern
führen. In Fig. 3 sind derartige Variationen allgemein
durch Bezugszeichen 88, 90 und 92 dargestellt. Insbesondere
kann angenommen werden, daß Variationen 88 bei dem durch
die Primärmagnetspule 24 (siehe Fig. 1) und externe
Faktoren wie beispielsweise Stützstrukturen, Böden usw.
erzeugten Primärmagnetfeld auftreten. Ferner können weitere
Variationen 90 entlang der logischen Ausleseachse vorhanden
sein, wobei ihre Wirkungen den während der Ausleseperiode
gesammelten Daten auferlegt werden. Schließlich können
Variationen 92 bei entlang der logischen
Schnittauswahlachse und entlang der logischen
Phasencodierungsachse erzeugten Gradientenfeldern
auftreten. Wie es nachstehend zusammengefaßt ist, können
alle derartigen Variationen zu Anomalien bei den Bilddaten
führen, die sich potentiell selbst als unerwünschte
Artefakte bei den rekonstruierten Bildern manifestieren.
Zur Kennzeichnung und Korrektur derartiger Artefakte stellt
das vorliegende Verfahren einen Navigatorgradientenimpuls
in der Impulssequenzbeschreibung 66 bereit, der zur
Sammlung von zur Bestimmung kennzeichnender Wirkungen von
Feldvariationen und -instabilitäten verwendeten
zusätzlichen Daten (Navigatordaten) auf der Ausleseachse
erstreckt wird. Bei dem in Fig. 3 veranschaulichten
Ausführungsbeispiel umfaßt das Verfahren eine Anlegung
eines Neufokussierungsimpulses 94 entlang der logischen
Phasencodierungsachse 74. Der Neufokussierungsimpuls spult
vor der Erfassung der kennzeichnenden Navigatordaten die
Phasencodierungsgradienten effektiv zurück. Dem
Neufokussierungsimpuls 94 folgt ein Navigatorgradient 96,
der bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel eine der
Polarität des ursprünglichen Auslesegradienten 84
entgegengesetzte Polarität aufweist. Es ist jedoch zu
beachten, daß der Navigatorgradient die gleiche Polarität
wie der Auslesegradient aufweisen kann wie beispielsweise
durch die Verwendung eines Ausgleichsgradienten auf der
Ausleseachse zwischen dem Auslese- und Navigatorgradienten.
Es ist auch zu beachten, daß bei dem veranschaulichten
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Navigatorgradient zur
Sammlung von Daten auf eine dem Auslesegradienten ähnliche
Art und Weise und dem Auslesegradienten dicht folgend
verwendet wird. Somit kennzeichnen zur Kennzeichnung der
Anomalien bei den Feldern gesammelte Navigatordaten die
Feldvariationen genau, die während des
Bilddatenerfassungsabschnitts der Impulssequenzbeschreibung
vorhanden sein können. Ferner können die Auslesezeit und
die Gradientenamplitude des Navigatorgradienten denen des
Auslesegradienten gleich sein oder können sowohl in Zeit
als auch in Amplitude verringert sein wie beispielsweise
zur Minimierung von Zeitverlaufsbeschränkungen oder selbst
bewirkten zusätzlichen Feldstörungen.
Typische kennzeichnende Wirkungen von Variationen bei den
Primär- und Gradientenfeldern auf Bilddaten sind in der
Tabelle gemäß Fig. 4 zusammengefaßt. In Fig. 4 sind
Aufzeichnungen für kennzeichnende Änderungen oder Wirkungen
eines Zeitsignals (im k-Raum) sowie für Raumsignale (nach
einer Fouriertransformation) ausgebildet. Ferner sind in
Fig. 4 sowohl für die Zeitsignale als auch für die
Raumsignale kennzeichnende Wirkungen von Feldvariationen
für das Primärfeld, für das Ausleseachsenfeld, für das
Schnittauswahlachsenfeld und für das
Phasencodierungsachsenfeld getrennt angegeben.
Bei dem Fehlen derartiger Feldstörungen kann das sich aus
einer Anregung und Codierung während der
Impulssequenzbeschreibung ergebende Echosignal durch die
nachstehende Beziehung ausgedrückt werden:
S(t) ~ ∫ ρ(x)e-ik(t)xdx [1],
wobei
ρ der Spindichteparameter ist, x den
Raumparameter darstellt, t die Zeit darstellt und S das
Signal darstellt. Bei der Gleichung für k(t) stellt die
Konstante γ das gyromagnetische Verhältnis (eine Konstante
für die codierte Art) dar, G ist die Gradientenamplitude,
und τ ist ein Zeitparameter. Wenn jedoch Feldstörungen
vorhanden sind, kann ihre Wirkung auf das ideale Signal,
wie es durch die vorstehende Beziehung ausgedrückt ist,
folgendermaßen untersucht werden.
Unter der Annahme, daß die Feldstörung während der RF-
Anregungsperiode Δ1 ziemlich konstant ist (auf die
Impulssequenzbeschreibung gemäß Fig. 3 und auf die Tabelle
gemäß Fig. 4 Bezug nehmen), werden die Position, die Dicke
und die Orientierung des idealen physikalischen Schnitts
durch die Variationen bei dem Primärmagnetfeld, dem
Schnittauswahlgradientenfeld und dem Auslese- bzw.
Phasencodierungsgradientenfeld geändert. Wenn die Störungen
bei dem Primärmagnetfeld verglichen mit der RF-Bandbreite
gering sind und die Variationen bei den Gradientenfeldern
gering sind (verglichen mit dem Schnittauswahlgradienten),
wird die Hauptwirkung auf das Signal bei einer
Signalamplitude erwartet, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.
Während der Zeit nach dem RF-Anregungsimpuls und vor dem
Datenerfassungs- oder Ausleseimpuls (siehe Δ2 in Fig. 3),
führen Variationen bei dem Primärmagnetfeld eine konstante
Phasenmodulation ein, die proportional ist zu:
Variationen bei dem Ausleseachsengradienten führen eine
(Zeit-) Positionsverschiebung zu dem Echosignal ein, die
proportional ist zu:
Schließlich führen Variationen bei dem Schnittauswahl- und
Phasencodierungsachsengradienten demgegenüber eine
voxelinterne Desynchronisation (intra-voxel de-phasing) und
somit eine Amplitudenmodulation bei dem Signal ein. Diese
kennzeichnenden Wirkungen sind ebenfalls in der Tabelle
gemäß Fig. 4 für jedes der Primär- und Gradientenfelder
unter den Spalten Δ2 zusammengefaßt.
Unter der Annahme, daß die Feldstörung während der in Fig.
3 durch Δ3 angegebenen Datenerfassungsperiode ziemlich
konstant ist, bewirken Variationen bei dem Primärmagnetfeld
eine lineare Phasenmodulation. Variationen bei dem
Ausleseachsengradientenfeld bewirken eine Änderung der
Echoposition sowie eine Änderung bei dem Gesichtsfeld
(FOV). Schließlich neigen Variationen bei dem
Schnittauswahlachsen- und
Phasencodierungsachsengradientenfeld den Auslesewinkel und
beaufschlagen das Signal somit (hauptsächlich) mit einer
Amplitudenmodulation. Diese Wirkungen sind ferner in Fig. 4
für jedes der variierenden Felder zusammengefaßt.
Die in Fig. 4 zusammengefaßten kennzeichnenden Wirkungen
oder Anomalien sind in Fig. 5 grafisch veranschaulicht und
durch ein Bezugszeichen 100 gemeinsam bezeichnet. Die
Anomalien sind für ein kugelförmiges Phantom 102 grafisch
veranschaulicht, für das Bilddaten und Navigatordaten
gesammelt werden. Wie es in Fig. 5 veranschaulicht ist,
können gewisse Anomalien als bei einer grafischen
Darstellung der Amplitude für die Bilddaten auftretend
gesehen werden, wie es bei einem Bezugszeichen 104
angegeben ist. Es können auch Phasenverschiebungen nullter
Ordnung auftreten, wie es in einer grafischen Darstellung
106 angegeben ist. Schließlich können lineare
Phasenverschiebungen erster Ordnung auftreten, wie es
entlang einer grafischen Darstellung 108 angegeben ist.
Die Wirkungen auf die Signalamplitude, wie sie in der
grafischen Darstellung 104 veranschaulicht sind, können
sich selbst auf mehrere Arten manifestieren. Beispielsweise
können Amplitudenvariationen (Zunahmen oder Abnahmen der
Amplitude) auftreten, wie es bei einem Bezugszeichen 120
angegeben ist. Ähnlich können Positionsverschiebungen 122
auftreten. Die Amplitudenvariationen und die
Positionsverschiebungen können auch gleichzeitig in
variierendem Ausmaß auftreten. Hinsichtlich der
Phasenverschiebung nullter Ordnung können gewisse
Variationen bei den Magnetfeldern zu einem Versatz von
Bilddaten gegenüber der gewünschten Achse (entlang der die
Phasenverschiebung im wesentlichen null ist) führen, wie es
in der grafischen Darstellung 106 veranschaulicht ist.
Ähnlich können hinsichtlich der Phasenverschiebung erster
Ordnung 108 die Variationen bei den Magnetfeldern bewirken,
daß die Bilddaten Neigungen 126 zeigen, die sich von den
für das Bild vorausgesehenen oder gewünschten Neigungen
unterscheiden.
Das vorliegende Verfahren, das den Navigatorgradienten zur
Erfassung, Kennzeichnung und Korrektur von derartigen
Magnetsysteminstabilitäten verwendet, realisiert einen
Prozeß, der in Fig. 6 grafisch veranschaulicht und in Fig.
7 durch eine Reihe von logischen Schritten zusammengefaßt
ist. Im allgemeinen sieht das Verfahren eine Erstreckung
eines Navigatorgradientenimpulses entlang der Ausleseachse
vor, wobei der Phasencodierungsgradient fehlt oder seine
Wirkung aufgehoben ist, wie es vorstehend zusammengefaßt
ist. Während der dem Auslesegradienten 84 (siehe Fig. 3)
entsprechenden Bilddatenerfassungsperiode werden Bilddaten
gesammelt, wie es durch k-Raum-Daten 128 in Fig. 6
angegeben ist. Daraufhin werden während der Periode des
Navigatorgradienten 96 Navigatordaten gesammelt, wie es
durch k-Raum-Daten 130 in Fig. 6 angegeben ist. Es ist
jedoch zu beachten, daß der Neusynchronisation
zuzuschreibend alle Navigatordaten entlang einer ky-
Nullinie gesammelt werden. Für jeden der Datensätze werden
Datenzeilen 132 bzw. 134 gesammelt, wie es in Fig. 6 im k-
Raum dargestellt ist. Es ist zu beachten, daß die Daten in
der Praxis in verschiedenen Sequenzen oberhalb und
unterhalb einer Zentralposition entlang der Richtung ky
gesammelt werden können. Jede Zeile 134 des
Navigatordatensatzes 130 wird zur Kennzeichnung von
Variationen bei den Magnetfeldern und zur Korrektur
entsprechender Zeilen 132 des Bilddatensatzes 128
verwendet. Fig. 7 gibt Schritte bei einer beispielhaften
Steuerlogik zur Ausführung dieses Kennzeichnungs- und
Korrekturprozesses an.
Nachstehend auf Fig. 7 Bezug nehmend ist die Steuerlogik,
auf die allgemein durch ein Bezugszeichen 136 Bezug
genommen ist, in den Speicherschaltungen 38 oder einer
anderen Speichervorrichtung programmiert (und kann von
einem entfernten Ort geladen werden wie beispielsweise über
das Internet) und wird durch die Steuerschaltung 36 oder
durch andere Verarbeitungseinheiten ausgeführt. Die Logik
beginnt mit einer Erfassung von Bilddaten in einem Schritt
138. Wie es vorstehend erwähnt ist, können verschiedene
Impulssequenzbeschreibungen zur Erfassung der Bilddaten
verwendet werden. Im allgemeinen werden jedoch die
Bilddaten zur Füllung von Zeilen des k-Raums erfaßt, wobei
die sich ergebenden Signale zur Verarbeitung gespeichert
werden. In einem Schritt 140 werden die Navigatordaten
erfaßt, wie es vorstehend beschrieben ist. Wieder werden
die Navigatordaten bei einem gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsbeispiel erfaßt, indem ein Navigatorgradient auf
einer logischen Ausleseachse angelegt wird, wobei kein
Phasencodierungsgradient angelegt wird oder der
Phasencodierungsgradient vor der Datenerfassung
zurückgespult wird. Ferner werden die Navigatordaten
zeitsequentiell, aber entlang ky = 0 und entsprechend den k-
Raum-Bilddaten erfaßt.
In einem Schritt 142 gemäß Fig. 7 fährt das Verfahren durch
eine eindimensionale schnelle Fouriertransformation der
beiden in den Schritten 138 und 140 erfaßten Datensätze
fort. Wieder werden die sich aus dem Schritt 142 ergebenden
Werte zur weiteren Verarbeitung gespeichert. In einem
Schritt 144 wird die Phasenverschiebung nullter Ordnung von
den transformierten Navigatordaten gekennzeichnet. Bei
einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
typischerweise erwartet, daß sich die Phasenverschiebung
nullter Ordnung, wie es in Fig. 4 zusammengefaßt ist, aus
Magnetsystemvariationen sowohl während des Zeitraums
zwischen dem Anregungsimpuls und dem Auslesen als auch
während der Ausleseperiode ergibt und durch eine Anwendung
eines kennzeichnenden Algorithmus wie beispielsweise eines
Algorithmus der Einstellung nach dem Verfahren der
kleinsten Quadrate gekennzeichnet wird. Derartige
Algorithmen sind Fachleuten allgemein bekannt. In dem
vorliegenden Kontext werden die Algorithmen zur
Kennzeichnung der Phasenverschiebung nullter Ordnung als
Versatz einer eingestellten Linie oder Kurve gegenüber
einer Phasenachse verwendet, wie es in Fig. 5
veranschaulicht ist.
In einem Schritt 146 wird die Phasenverschiebung erster
Ordnung von den transformierten Navigatordaten
gekennzeichnet. Wie es in Fig. 4 zusammengefaßt ist, wird
erwartet, daß sich derartige Phasenverschiebungen aus
Primärmagnetfeldvariationen für das Zeitsignal während der
Ausleseperiode sowie aus Variationen bei dem
Ausleseachsengradientenfeld während der Periode zwischen
dem Anregungsimpuls und der Ausleseperiode für das
Raumsignal ergeben. Wie für die Phasenverschiebung nullter
Ordnung wird die Phasenverschiebung erster Ordnung
vorzugsweise in dem Schritt 146 durch eine Verwendung eines
kennzeichnenden Algorithmus wie beispielsweise eines
Algorithmus der Einstellung nach dem Verfahren der
kleinsten Quadrate gekennzeichnet. Die Phasenverschiebung
erster Ordnung wird daraufhin zur späteren Verwendung
gespeichert.
In einem Schritt 148 wird eine umfangreiche
Positionsverschiebung (bulk position shift) von den
transformierten Navigatordaten gekennzeichnet. Wie es in
Fig. 4 angegeben ist, wird erwartet, daß sich derartige
Positionsverschiebungen aus Variationen bei dem
Primärmagnetfeld und bei dem Auslesegradientenfeld ergeben,
insbesondere während der Ausleseperiode bzw. während der
Zeit zwischen dem Anregungsimpuls und der Auslesesequenz.
Bei einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
die umfangreiche Positionsverschiebung durch eine
Kreuzkorrelation bestimmt, ein Fachleuten bekanntes
Verfahren. Die sich ergebenden Positionsverschiebungsdaten
werden zur späteren Verwendung gespeichert.
In einem Schritt 150 wird eine Amplitudenwirkung von den
transformierten Navigatordaten gekennzeichnet. Wie es in
Fig. 4 zusammengefaßt ist, wird erwartet, daß sich
derartige Amplitudenwirkungen aus Variationen bei allen
Gradientenfeldern während der Ausleseperiode ergeben,
insbesondere für das Raumsignal. Derartige
Amplitudenwirkungen können die effektive Amplitude des
Signals herabsetzen oder erhöhen, wie es in Fig. 5 grafisch
dargestellt ist, und neigen dazu, bei den integrierten
Navigatorechosignalen nach der Fouriertransformation
Änderungen darzustellen. Bei einem gegenwärtig bevorzugten
Verfahren wird in diesem Schritt der Bereich unter der
Amplitudenkurve bestimmt, um derartige
Amplitudenvariationen bei den Navigatordaten zu
identifizieren und zu kennzeichnen.
In einem Schritt 152 werden die in den Schritten 144 bis
150 gekennzeichneten Wirkungen von Magnetfeldinstabilitäten
oder -variationen zur Korrektur der transformierten
Bilddaten verwendet. Bei einem vorliegenden
Ausführungsbeispiel wird diese Korrektur wie folgt
ausgeführt.
Unter der Annahme, daß das erfaßte unverarbeitete
Datenraster (entlang Richtungen kx und ky des k-Raums, wie
es in Fig. 6 gezeigt ist) durch das Signal oder den
Datensatz S(kx, ky) dargestellt wird, können die
Navigatorechodaten für eine gegebene Zeile ky als Z(kx)
dargestellt werden. Ohne Berücksichtigung einer
Magnetsysteminstabilität wie vorstehend erörtert ergibt
eine zweidimensionale Fouriertransformation von S(kx, ky)
eine wahre Darstellung des abgebildeten Objekts:
Wenn jedoch eine Magnetsysteminstabilität vorhanden ist,
erscheinen Artefakte wie beispielsweise ein Nachleuchten
(ghosting), da der Datensatz S(kx, ky) korrupt wird. Zur
Korrektur der Daten werden daraufhin die Navigatorechodaten
verwendet, die als Z(kx) bezeichnet werden können.
Insbesondere können, wie es vorstehend erwähnt ist, die aus
jedem Navigatorecho extrahierten Informationen 1) eine
relative Amplitudenänderung, 2) eine Phasenverschiebung
oder einen Phasenfehler nullter Ordnung, 3) eine lineare
Phasenverschiebung oder einen linearen Phasenfehler und 4)
eine Positionsverschiebung umfassen.
Die Korrekturprozedur umfaßt eine Bestimmung der vier
Parameter aus den Navigatorechodaten (wie es vorstehend
unter Bezugnahme auf die Schritte 144 bis 150 beschrieben
ist) und eine Korrektur der Bildsatzdaten S(kx, ky)
entsprechend jeder Zeile ky:
wobei es sich bei δA um die relative Amplitudenänderung
jedes Navigatorechos (d. h., durch den integrierten Bereich
der transformierten Daten dargestellt), bei lx um die
lineare Phasenverschiebung, bei Δ um die
Positionsverschiebung und bei ϕ0 um die Phasenverschiebung
nullter Ordnung handelt.
Basierend auf dem korrigierten Datensatz S' (kx, ky) wird
eine weitere eindimensionale schnelle Fouriertransformation
wie bei dem Schritt 154 angegeben ausgeführt, um einen
korrigierten oder artefaktfreien Bilddatensatz entsprechend
der vorstehenden Beziehung [4] zu erhalten. Der korrigierte
Datensatz wird daraufhin gespeichert und wird zur
Rekonstruktion eines verwendbaren Bilds auf eine bekannte
Art und Weise verwendet.
Es ist zu beachten, daß der vorstehende Prozeß gewissen
Variationen oder Anpassungen unterworfen werden kann wie
beispielsweise zur Kennzeichnung von einzelnen Wirkungen
oder von weniger Wirkungen als allen vorstehend erörterten
Wirkungen. Ferner können ähnliche Prozesse zur
Kennzeichnung von Wirkungen räumlich höherer Ordnung von
Magnetsysteminstabilitäten verwendet werden. Ähnlich kann,
wie es vorstehend angeführt ist, das Verfahren an
spezifische Impulssequenzbeschreibungen angepaßt werden und
soll nicht auf die beschriebene Impulssequenz oder auf eine
spezielle Impulssequenzbeschreibung beschränkt sein.
Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und
alternativen Formen zugänglich ist, sind spezifische
Ausführungsbeispiele beispielhaft in der Zeichnung gezeigt
und ausführlich beschrieben. Es ist jedoch
selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die
offenbarten speziellen Formen beschränkt sein soll.
Vielmehr sind bei der Erfindung verschiedene Modifikationen
im Rahmen des Inhalts und Schutzbereichs der beigefügten
Ansprüche möglich.
Es wird ein Verfahren zur Kennzeichnung und Korrektur von
Instabilitäten oder Variationen bei einem Magnetsystem
einer MRI-Abtasteinrichtung bereitgestellt. Das Verfahren
verwendet einen Navigatorimpuls zum Auslesen von
Navigatorechodaten, wobei eine Phasencodierung fehlt oder
Phasencodierungswirkungen zurückgespult sind. Die
Navigatordaten werden zur Kennzeichnung mehrerer
potentieller Wirkungen von Magnetsysteminstabilitäten oder
-variationen wie beispielsweise Phasenverschiebungen
nullter Ordnung, (linearen) Phasenverschiebungen erster
Ordnung, umfangreichen Positionsverschiebungen und
Amplitudenwirkungen verwendet. Die Wirkungen der
Instabilitäten können daraufhin zur Korrektur von während
einer Untersuchung erfaßten Bilddaten verwendet werden.
Claims (38)
1. Verfahren zur Kennzeichnung von
Magnetsysteminstabilitäten bei einem
Kernspintomographiesystem mit den Schritten:
Anlegen von Magnetfeldgradienten und einem Funkfrequenzanregungsimpuls an gyromagnetisches Material eines Objekts von Interesse;
Anlegen eines Bildechoauslesegradienten und Erfassen von ersten Kernspinresonanzsignalen von dem Objekt;
Anlegen eines Navigatorechogradienten und Erfassen von Magnetsysteminstabilitäten darstellenden zweiten Kernspinresonanzsignalen; und
Analysieren der zweiten Kernspinresonanzsignale zur Kennzeichnung einer Vielzahl von Wirkungen von Magnetsysteminstabilitäten.
Anlegen von Magnetfeldgradienten und einem Funkfrequenzanregungsimpuls an gyromagnetisches Material eines Objekts von Interesse;
Anlegen eines Bildechoauslesegradienten und Erfassen von ersten Kernspinresonanzsignalen von dem Objekt;
Anlegen eines Navigatorechogradienten und Erfassen von Magnetsysteminstabilitäten darstellenden zweiten Kernspinresonanzsignalen; und
Analysieren der zweiten Kernspinresonanzsignale zur Kennzeichnung einer Vielzahl von Wirkungen von Magnetsysteminstabilitäten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der
Navigatorechogradient ohne Anlegung eines
Phasencodierungsgradienten angelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der
Navigatorechogradient im Anschluß an einen
Phasencodierungszurückspulungsimpuls zur Beseitigung von
Wirkungen eines vor dem Bildechoauslesegradienten
angelegten Phasencodierungsgradienten angelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der
Navigatorechogradient unmittelbar im Anschluß an den
Zurückspulungsimpuls angelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von
Wirkungen durch eine Ausführung einer eindimensionalen
Fouriertransformation entlang einer Ausleserichtung bei die
zweiten Kernspinresonanzsignale darstellenden Daten und
durch eine Analyse sich ergebender Daten gekennzeichnet
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von
Wirkungen eine Phasenverschiebung nullter Ordnung von
Navigatorechosignalen nach der Fouriertransformation
umfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von
Wirkungen eine Phasenverschiebung erster Ordnung von
Navigatorechosignalen nach der Fouriertransformation
umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von
Wirkungen eine umfangreiche Positionsverschiebung von
Navigatorechosignalen nach der Fouriertransformation
umfaßt.
9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von
Wirkungen eine Amplitude von integrierten
Navigatorechosignalen nach der Fouriertransformation
umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der
Navigatorechogradient eine einer Polarität des
Bildechoauslesegradienten entgegengesetzte Polarität
aufweist.
11. Verfahren zur Erzeugung von Kernspinresonanzbilddaten
von einer Kernspinresonanzabtasteinrichtung mit den
Schritten:
Anlegen von Gradientenimpulsen und einem Funkfrequenzimpuls an ein Objekt von Interesse zur Erzeugung von Emissionen von gyromagnetischen Materialien in dem Objekt;
Erfassen der Emissionen und Erzeugen von diese darstellenden Bilddaten;
Anlegen eines Navigatorgradientenimpulses an das Objekt von Interesse;
Erfassen von sich aus einem Navigatorechoimpuls ergebenden Navigatorechosignalen und Erzeugen von diese darstellenden Navigatorechodaten;
Analysieren der Navigatorechodaten zur Kennzeichnung einer Vielzahl von Wirkungen von Anomalien bei einem Magnetsystem der Abtasteinrichtung; und
Korrigieren der Bilddaten basierend auf der Analyse zur Erzeugung korrigierter Bilddaten.
Anlegen von Gradientenimpulsen und einem Funkfrequenzimpuls an ein Objekt von Interesse zur Erzeugung von Emissionen von gyromagnetischen Materialien in dem Objekt;
Erfassen der Emissionen und Erzeugen von diese darstellenden Bilddaten;
Anlegen eines Navigatorgradientenimpulses an das Objekt von Interesse;
Erfassen von sich aus einem Navigatorechoimpuls ergebenden Navigatorechosignalen und Erzeugen von diese darstellenden Navigatorechodaten;
Analysieren der Navigatorechodaten zur Kennzeichnung einer Vielzahl von Wirkungen von Anomalien bei einem Magnetsystem der Abtasteinrichtung; und
Korrigieren der Bilddaten basierend auf der Analyse zur Erzeugung korrigierter Bilddaten.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der
Navigatorgradientenimpuls im Anschluß an einen an eine
logische Phasencodierungsachse angelegten
Neufokussierungsgradienten angelegt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der
Navigatorgradientenimpuls eine einer Polarität eines zur
Erfassung der Emissionen verwendeten Bildausleseimpulses
entgegengesetzte Polarität aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Wirkungen eine
Phasenverschiebung nullter Ordnung von
Navigatorechosignalen nach einer eindimensionalen
Fouriertransformation der Navigatorechodaten umfassen.
15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Wirkungen eine
Phasenverschiebung erster Ordnung von Navigatorechosignalen
nach einer eindimensionalen Fouriertransformation der
Navigatorechodaten umfassen.
16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Wirkungen eine
umfangreiche Positionsverschiebung von
Navigatorechosignalen nach einer eindimensionalen
Fouriertransformation der Navigatorechodaten umfassen.
17. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Wirkungen eine
Amplitudenänderung von integrierten Navigatorechosignalen
nach einer eindimensionalen Fouriertransformation der
Navigatorechodaten umfassen.
18. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Korrekturschritt
im Anschluß an eine eindimensionale Fouriertransformation
der Bilddaten entlang einer Ausleserichtung ausgeführt wird
und wobei das Verfahren den weiteren Schritt des Ausführens
einer eindimensionalen Fouriertransformation der
korrigierten Bilddaten entlang einer
Phasencodierungsrichtung umfaßt.
19. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Wirkungen
Wirkungen von Variationen von zumindest einem
Primärmagnetfeld der Abtasteinrichtung umfassen.
20. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Wirkungen
Wirkungen von Variationen von zumindest einem Magnetfeld
einer logischen Achse der Abtasteinrichtung umfassen.
21. Verfahren zur Korrektur von Bilddaten bei einem
Kernspintomographiesystem mit den Schritten:
Anlegen einer Impulssequenz an Gradientenspulen zur Erzeugung von Gradientenfeldern und an eine Funkfrequenzspule zur Erzeugung von Emissionen von einem Objekt von Interesse, bei Vorhandensein eines Primärmagnetfelds;
Erfassen der Emissionen und Erzeugen von diese darstellenden Bilddaten;
Anlegen eines Navigatorausleseimpulses an das Objekt;
Erfassen eines Navigatorechosignals und Erzeugen von dieses darstellenden Navigatordaten;
Ausführen einer eindimensionalen Fouriertransformation in einer Ausleserichtung bei den Bilddaten und den Navigatordaten;
Analysieren der transformierten Navigatordaten zur Kennzeichnung von Wirkungen von Variationen bei den Primär- oder Gradientenmagnetfeldern;
Korrigieren der transformierten Bilddaten basierend auf den gekennzeichneten Wirkungen; und
Ausführen einer eindimensionalen Fouriertransformation in einer Phasencodierungsrichtung bei den korrigierten Bilddaten.
Anlegen einer Impulssequenz an Gradientenspulen zur Erzeugung von Gradientenfeldern und an eine Funkfrequenzspule zur Erzeugung von Emissionen von einem Objekt von Interesse, bei Vorhandensein eines Primärmagnetfelds;
Erfassen der Emissionen und Erzeugen von diese darstellenden Bilddaten;
Anlegen eines Navigatorausleseimpulses an das Objekt;
Erfassen eines Navigatorechosignals und Erzeugen von dieses darstellenden Navigatordaten;
Ausführen einer eindimensionalen Fouriertransformation in einer Ausleserichtung bei den Bilddaten und den Navigatordaten;
Analysieren der transformierten Navigatordaten zur Kennzeichnung von Wirkungen von Variationen bei den Primär- oder Gradientenmagnetfeldern;
Korrigieren der transformierten Bilddaten basierend auf den gekennzeichneten Wirkungen; und
Ausführen einer eindimensionalen Fouriertransformation in einer Phasencodierungsrichtung bei den korrigierten Bilddaten.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Wirkungen eine
Phasenverschiebung nullter Ordnung der Navigatorechosignale
nach der eindimensionalen Fouriertransformation der
Navigatordaten umfassen.
23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Wirkungen eine
Phasenverschiebung erster Ordnung der Navigatorechosignale
nach der eindimensionalen Fouriertransformation der
Navigatordaten umfassen.
24. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Wirkungen eine
umfangreiche Positionsverschiebung der Navigatorechosignale
nach der eindimensionalen Fouriertransformation der
Navigatordaten umfassen.
25. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Wirkungen eine
Amplitudenänderung von integrierten Navigatorechosignalen
nach einer eindimensionalen Fouriertransformation der
Navigatordaten umfassen.
26. Kernspintomographiesystem mit:
einem zur Erzeugung eines Primärmagnetfelds konfigurierten Magneten;
einem Satz von zur Erzeugung von Gradientenfeldern bei Vorhandensein des Primärmagnetfelds konfigurierten Gradientenspulen;
einem zur Erzeugung von Funkfrequenzimpulsen und zur Erfassung von Funkfrequenzemissionen von einem Objekt von Interesse im Ansprechen auf die Funkfrequenzimpulse konfigurierten Funkfrequenzsende- und -empfangsvorrichtungssatz; und
einem mit den Gradientenspulen und dem Funkfrequenzsende- und -empfangsvorrichtungssatz gekoppelten Steuersystem, wobei das Steuersystem zur Anlegung einer Impulssequenz an die Gradientenspulen und an den Funkfrequenzsende- und -empfangsvorrichtungssatz zur Erzeugung von Bildechosignalen und Navigatorechosignalen bei dem Objekt von Interesse, zur Erfassung der Bild- und Navigatorechosignale und Erzeugung von diese darstellenden Bild- und Navigatordaten sowie zur Analyse der Navigatordaten zur Kennzeichnung von Wirkungen von Variationen bei dem Primärmagnetfeld und den Gradientenfeldern während der Impulssequenz konfiguriert ist.
einem zur Erzeugung eines Primärmagnetfelds konfigurierten Magneten;
einem Satz von zur Erzeugung von Gradientenfeldern bei Vorhandensein des Primärmagnetfelds konfigurierten Gradientenspulen;
einem zur Erzeugung von Funkfrequenzimpulsen und zur Erfassung von Funkfrequenzemissionen von einem Objekt von Interesse im Ansprechen auf die Funkfrequenzimpulse konfigurierten Funkfrequenzsende- und -empfangsvorrichtungssatz; und
einem mit den Gradientenspulen und dem Funkfrequenzsende- und -empfangsvorrichtungssatz gekoppelten Steuersystem, wobei das Steuersystem zur Anlegung einer Impulssequenz an die Gradientenspulen und an den Funkfrequenzsende- und -empfangsvorrichtungssatz zur Erzeugung von Bildechosignalen und Navigatorechosignalen bei dem Objekt von Interesse, zur Erfassung der Bild- und Navigatorechosignale und Erzeugung von diese darstellenden Bild- und Navigatordaten sowie zur Analyse der Navigatordaten zur Kennzeichnung von Wirkungen von Variationen bei dem Primärmagnetfeld und den Gradientenfeldern während der Impulssequenz konfiguriert ist.
27. System nach Anspruch 26, wobei das Steuersystem einen
zur Ausführung der Analyse der Navigatordaten
konfigurierten Computer und eine Speicherschaltung umfaßt,
wobei die Speicherschaltung zur Speicherung der Bild- und
Navigatordaten konfiguriert ist.
28. System nach Anspruch 27, wobei der Computer zur
Korrektur von aus den Bilddaten abgeleiteten
Zwischenbilddaten und zur Speicherung korrigierter
Bilddaten in der Speicherschaltung konfiguriert ist.
29. System nach Anspruch 28, wobei die Analyse der
Navigatordaten im Anschluß an eine eindimensionale
Fouriertransformation der Navigatordaten entlang einer
Ausleserichtung ausgeführt wird.
30. System nach Anspruch 28, wobei die Zwischenbilddaten
durch eine eindimensionale Fouriertransformation der
Bilddaten entlang einer Ausleserichtung aus den Bilddaten
abgeleitet werden.
31. System nach Anspruch 26, wobei die Wirkungen eine
Phasenverschiebung nullter Ordnung von Echosignalen nach
einer eindimensionalen Fouriertransformation, eine
Phasenverschiebung erster Ordnung von Echosignalen nach
einer eindimensionalen Fouriertransformation, eine
umfangreiche Positionsverschiebung von Echosignalen nach
einer eindimensionalen Fouriertransformation und eine
Amplitudenänderung von integrierten Echosignalen nach einer
eindimensionalen Fouriertransformation umfassen.
32. Computerprogramm zur Steuerung eines Betriebs eines
Kernspintomographiesystems mit einem zur Erzeugung eines
Primärmagnetfelds konfigurierten Magneten, einem Satz von
zur Erzeugung von Gradientenfeldern bei Vorhandensein des
Primärmagnetfelds konfigurierten Gradientenspulen, einem
zur Erzeugung von Funkfrequenzimpulsen und zur Erfassung
von Funkfrequenzemissionen von einem Objekt von Interesse
im Ansprechen auf die Funkfrequenzimpulse konfigurierten
Funkfrequenzsende- und -empfangsvorrichtungssatz sowie
einem mit den Gradientenspulen und dem Funkfrequenzsende-
und -empfangsvorrichtungssatz gekoppelten Steuersystem,
mit:
einem maschinell lesbaren Träger, der zur Codierung einer Steuerroutine konfiguriert ist; und
einer auf dem maschinell lesbaren Träger gespeicherten Steuerroutine, wobei die Routine Anweisungen zur Befehligung des Steuersystems zur Anlegung einer Impulssequenz an die Gradientenspulen und an den Funkfrequenzsende- und -empfangsvorrichtunossatz zur Erzeugung von Bildechosignalen und Navigatorechosignalen bei dem Objekt von Interesse, zur Erfassung der Bild- und Navigatorechosignale und Erzeugung von diese darstellenden Bild- und Navigatordaten sowie zur Analyse der Navigatordaten zur Kennzeichnung von Wirkungen von Variationen bei dem Primärmagnetfeld und den Gradientenfeldern während der Impulssequenz umfaßt.
einem maschinell lesbaren Träger, der zur Codierung einer Steuerroutine konfiguriert ist; und
einer auf dem maschinell lesbaren Träger gespeicherten Steuerroutine, wobei die Routine Anweisungen zur Befehligung des Steuersystems zur Anlegung einer Impulssequenz an die Gradientenspulen und an den Funkfrequenzsende- und -empfangsvorrichtunossatz zur Erzeugung von Bildechosignalen und Navigatorechosignalen bei dem Objekt von Interesse, zur Erfassung der Bild- und Navigatorechosignale und Erzeugung von diese darstellenden Bild- und Navigatordaten sowie zur Analyse der Navigatordaten zur Kennzeichnung von Wirkungen von Variationen bei dem Primärmagnetfeld und den Gradientenfeldern während der Impulssequenz umfaßt.
33. Computerprogramm nach Anspruch 32, wobei der maschinell
lesbare Träger sich entfernt von dem Tomographiesystem
befindet.
34. Computerprogramm nach Anspruch 32, wobei der maschinell
lesbare Träger sich lokal bei dem Tomographiesystem
befindet und die Steuerroutine über eine Netzverbindung von
einem entfernten Ort auf dem maschinell lesbaren Träger
gespeichert wird.
35. Computerprogramm nach Anspruch 32, wobei die Routine
Anweisungen zur Korrektur von aus den Bilddaten
abgeleiteten Zwischenbilddaten und zur Speicherung
korrigierter Bilddaten in einer Speicherschaltung umfaßt.
36. Computerprogramm nach Anspruch 35, wobei die Routine
Anweisungen zur Ausführung einer eindimensionalen
Fouriertransformation der Navigatordaten entlang einer
Ausleserichtung vor der Analyse umfaßt.
37. Computerprogramm nach Anspruch 36, wobei die Routine
Anweisungen zur Ableitung der Zwischenbilddaten aus den
Bilddaten durch eine eindimensionale Fouriertransformation
der Bilddaten entlang einer Ausleserichtung umfaßt.
38. Computerprogramm nach Anspruch 32, wobei die Wirkungen
eine Phasenverschiebung nullter Ordnung von Echosignalen
nach einer eindimensionalen Fouriertransformation, eine
Phasenverschiebung erster Ordnung von Echosignalen nach
einer eindimensionalen Fouriertransformation, eine
umfangreiche Positionsverschiebung von Echosignalen nach
einer eindimensionalen Fouriertransformation und eine
Amplitudenänderung von integrierten Echosignalen nach einer
eindimensionalen Fouriertransformation umfassen.
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US09/540820 | 2000-03-31 | ||
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