DE10161925B4

DE10161925B4 - Verfahren zum Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen eines Objekts mittels einer Magnetresonanzanlage und Rekonstruieren eines Bildes anhand der aufgenommenen Magnetresonanzsignale, sowie Computerprogrammprodukt und Magnetresonanzanlage

Info

Publication number: DE10161925B4
Application number: DE10161925A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dr. Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: DE10161925A1; US20030114746A1; US6801036B2; CN1288454C; CN1430068A

Abstract

Verfahren zum Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen eines Objekts (3) mittels einer Magnetresonanzanlage und Rekonstruieren eines Bildes anhand der aufgenommenen Magnetresonanzsignale,
– wobei einer Steuereinrichtung (10) für die Magnetresonanzanlage von einer Bedienperson (12) in einer Phasencodierrichtung (x) ein Rekonstruktionsbereich (13) vorgegeben wird, innerhalb dessen anhand der aufzunehmenden Magnetresonanzsignale das Bild rekonstruiert werden soll,
– wobei von der Steuereinrichtung (10) die Aufnahme der Magnetresonanzsignale in der Phasencodierrichtung (x) im Rekonstruktionsbereich (13) und über den Rekonstruktionsbereich (13) hinaus auch in zwei in der Phasencodierrichtung (x) beidseits des Rekonstruktionsbereichs (13) gelegenen, an diesen unmittelbar angrenzenden Zusatzbereichen (14, 15) bewirkt wird,
– wobei die Zusatzbereiche (14, 15) unabhängig voneinander wählbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen eines Objekts mittels einer Magnetresonanzanlage und Rekonstruieren eines Bildes anhand der aufgenommenen Magnetresonanzsignale,

– wobei einer Steuereinrichtung für die Magnetresonanzanlage von einer Bedienperson in einer Phasencodierrichtung ein Rekonstruktionsbereich vorgegeben wird, innerhalb dessen anhand der aufzunehmenden Magnetresonanzsignale das Bild rekonstruiert werden soll,
– wobei von der Steuereinrichtung die Aufnahme der Magnetresonanzsignale in der Phasencodierrichtung im Rekonstruktionsbereich und über den Rekonstruktionsbereich hinaus auch in zwei in der Phasencodierrichtung beidseits des Rekonstruktionsbereichs gelegenen, an diesen unmittelbar angrenzenden Zusatzbereichen bewirkt wird.

Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus dem Fachbuch „Magnetic Resonance Imanging – Physical Principles and Sequence Design" von E. M. Haacke et al., WILEY-LISS, New York, 1999, Seiten 234 bis 239, bekannt.

Bei der Magnetresonanztomographie erfolgt in der Regel die Ortsauflösung bzw. Codierung in drei Schritten.

Zunächst wird beim Aussenden eines Magnetresonanzanregungssignals einem homogenen Grundmagnetfeld in einer Anregungsrichtung ein Gradientenfeld überlagert. Das Magnetresonanzsignal regt daher nur Elemente zu Magnetresonanzen an, die in einer zur Anregungsrichtung senkrechten Ebene angeordnet sind. Das gesamte später empfangene Nutzsignal stammt von diesen angeregten Elementen.

Beim Empfang der Magnetresonanzsignale wird ebenfalls dem Grundmagnetfeld ein Gradientenfeld überlagert. Dieses Gra dientenfeld ist aber in einer Empfangsrichtung orientiert, die von der Anregungsrichtung verschieden ist. In der Regel ist die Empfangsrichtung senkrecht zur Anregungsrichtung. Aufgrund der Überlagerung dieses Gradientenfelds oszillieren die angeregten Spins mit einer Frequenz, die von der Lage der angeregten Spins innerhalb der angeregten Ebene vom Empfangsgradientenfeld abhängig ist. Durch eine spätere Frequenzanalyse des empfangenen Magnetresonanzsignals ist somit eine weitere Auflösung in einer Achsrichtung auf eine einzelne Achse möglich.

Um innerhalb der so voneinander erhaltenen Magnetresonanzsignale auch einzelne Punkte (Volumenelemente, Voxel) voneinander unterscheiden zu können, wird zwischen dem Aussenden des Magnetresonanzanregungssignals und dem Empfangen des Magnetresonanzsignals in einer weiteren Richtung, die linear unabhängig zur Anregungsrichtung und zur Empfangsrichtung ist (in der Regel wieder senkrecht zu diesen beiden Richtungen) dem Grundmagnetfeld ein kurzzeitiger Gradientenpuls überlagert. Die verschiedenen Orte in dieser Richtung, üblicherweise als Phasencodierrichtung bezeichnet, unterscheiden sich durch die Phase ihrer Spins. Die Zahl der in Phasencodierrichtung auflösbarer Voxel korrespondiert dabei mit der Anzahl der mit verschiedenen Phasencodierungen aufgenommenen Magnetresonanzsignale (sogenannte Rohdatenzeilen). Aufgrund des Umstandes, dass eine Phasencodierung auf maximal 2π (bzw. 360°) genau bestimmbar ist, darf die maximale Phasencodierung in Phasencodierrichtung daher lediglich 360° sein.

Oftmals ist nur ein Teil des erfassbaren Messvolumens in Phasencodierrichtung von Bedeutung. Beispielsweise interessiert einen Betrachter nur der linke Lungenflügel eines Patienten. Es ist daher im Stand der Technik bekannt, der Steuereinrichtung den interessierenden Rekonstruktionsbereich vorzugeben, innerhalb dessen das Bild rekonstruiert werden soll.

Für die Aufnahme der Magnetresonanzsignale sind mehrere Varianten bekannt.

Zunächst besteht die Möglichkeit, aus dem gesamten in Phasencodierrichtung erfassbaren Messbereich Magnetresonanzsignale aufzunehmen. Dies erfordert aber die Aufnahme vieler Rohdatenzeilen. Somit muss zum einen der Patient eine relativ lange Zeit im Magnetresonanztomographen verbringen, was persönlich oftmals als sehr unangenehm empfunden wird. Darüber hinaus fallen bei dieser Vorgehensweise sehr große zu verarbeitende Datensätze an.

Es wäre selbstverständlich möglich, eine geringere Anzahl von Rohdatenzeilen des gesamten erfassbaren Messbereichs aufzunehmen. In diesem Fall ergäbe sich aber nur eine geringe Auflösung, die oftmals unzureichend ist.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Rohdatenzeilen nur aus dem Rekonstruktionsbereich aufzunehmen und die Phase von maximal 2π auf diesen Bereich zu beziehen. In diesem Fall kann es aber geschehen, dass durch außerhalb des Rekonstruktionsbereichs, aber innerhalb des erfassten Messbereichs liegende Objekte Artefakte im rekonstruierten Bild generiert werden. Diese Artefakte können aufgrund des Umstands, dass der Phasenversatz nur auf 2π genau bestimmbar ist, bei dieser Vorgehensweise nicht vermieden werden.

Im Stand der Technik wird daher in der Regel von der Steuereinrichtung die Aufnahme der Magnetresonanzsignale in der Phasencodierrichtung über den Rekonstruktionsbereich hinaus auch in zwei in der Phasencodierrichtung beidseits des Rekonstruktionsbereichs gelegenen, an diesen unmittelbar angrenzenden Zusatzbereichen bewirkt. Die beiden Zusatzbereiche sind dabei im Stand der Technik gleich groß. Sie werden derart bestimmt, dass außerhalb der Zusatzbereiche keine Elemente angeordnet sind, die störende Artefakte hervorrufen können. Die maximale Phasencodierung von 2π bezieht sich in die sem Fall auf die Grenzen der Zusatzbereiche. In der Regel werden sie der Steuereinrichtung von der Bedienperson vorgegeben. Diese Vorgehensweise stellt bereits einen einigermaßen effizienten Betrieb der Magnetresonanzanlage sicher. Insbesondere findet bereits eine Teiloptimierung der Anzahl der erforderlichen Rohdatenzeilen statt, um im Rekonstruktionsbereich eine hinreichend hochauflösende Rekonstruktion bei gleichzeitiger Vermeidung von Artefakten zu ermöglichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren noch weiter zu verbessern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Zusatzbereiche unabhängig voneinander wählbar sind.

Denn dann kann die Größe der Zusatzbereiche unabhängig von der Lage des Rekonstruktionsbereichs relativ zum zu erfassenden Objekt optimiert werden. Beim Stand der Technik ist dies nur bei einer zufälligerweise symmetrischen Lage des Rekonstruktionsbereichs relativ zum zu erfassenden Objekt möglich.

Die Zusatzbereiche können gegebenenfalls von der Steuereinrichtung selbsttätig bestimmt werden. Dies kann beispielsweise durch einen Probescan in einer einzelnen Ebene oder einer einzelnen Zeile erfolgen. Einfacher aber ist es, wenn die Zusatzbereiche der Steuereinrichtung von der Bedienperson vorgegeben werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
1 schematisch eine Magnetresonanzanlage,
2 ein Ablaufdiagramm und
3 einen Rekonstruktions- und zwei Zusatzbereiche.
Gemäß 1 weist eine Magnetresonanzanlage ein Untersuchungsvolumen 1 auf. Mittels einer Patientenliege 2 kann ein zu untersuchender Mensch 3 in das Untersuchungsvolumen 1 verfahren werden. Dies ist in 1 durch einen Doppelpfeil A angedeutet.
Im Untersuchungsvolumen 1 befindet sich der Mensch 3 innerhalb eines Grundmagnetfeldes, das von einem Grundmagneten 4 erzeugt wird. Hierzu fließt im Grundmagneten 4 ein Grundstrom. Ferner fließt ein Schirmstrom in einem Schirmmagneten 9.
Die Magnetresonanzanlage weist ferner ein Gradientenmagnetsystem 5 und eine Hochfrequenzspule 6 auf. Ferner kann sie gegebenenfalls Lokalspulen 7, 8 aufweisen.
Das Gradientenmagnetsystem 5 sowie die Hochfrequenzspule 6, gegebenenfalls auch die Lokalspulen 7, 8, sind mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden. Die Steuereinrichtung 10 arbeitet ein Steuerprogramm ab, das als Computerprogrammprodukt 11 realisiert ist. Die Steuereinrichtung 10 steuert das Gradientenmagnetsystem 5 und die Spulen 6 bis 8. Ferner nimmt es interaktiv von einer Bedienperson 12 Eingaben entgegen und liefert interaktiv Ausgaben an die Bedienperson 12.
Der Betrieb der von der Steuereinrichtung 10 gesteuerten Magnetresonanzanlage ist als solcher bekannt. Insbesondere nimmt die Steuereinrichtung 10 – siehe 2 und 3 – von der Bedienperson 12 in einem Schritt 16 in einer Phasencodierrichtung x einen Rekonstruktionsbereich 13 entgegen. Innerhalb des Rekonstruktionsbereichs 13 soll von der Steuereinrichtung 10 anhand aufzunehmender Magnetresonanzsignale z. B. ein Teilbild eines interessierenden Objekts 3, z. B. des linken Lungenflügels des Menschen 3, rekonstruiert werden. Durch die Entgegennahme im Schritt 16 wird der Steuereinrichtung 10 somit der Rekonstruktionsbereich 13 vorgegeben.
In ebenfalls bekannter Weise wird von der Steuereinrichtung 10 in einem Schritt 17 die Aufnahme der Magnetresonanzsignale (Rohdatenzeilen) in der Phasencodierrichtung x im Rekonstruktionsbereich 13 und über den Rekonstruktionsbereich 13 hinaus in zwei Zusatzbereichen 14, 15 bewirkt. Die Zusatzbereiche 14, 15 sind gemäß 3 beidseits des Rekonstruktionsbereichs 13 gelegen und grenzen unmittelbar an den Rekonstruktionsbereich 13 an. In einem Schritt 18 erfolgt dann in ebenfalls bekannter Weise die Rekonstruktion eines Bildes des aufgenommenen Objekts 3 im Rekonstruktionsbereich 13.
Im Unterschied zum Stand der Technik werden der Steuereinrichtung 10 aber in Schritten 19 und 20 die Zusatzbereiche 14, 15 von der Bedienperson unabhängig voneinander vorgegeben. Die Zusatzbereiche 14, 15 sind somit von der Bedienperson 12 unabhängig voneinander wählbar. Hierdurch kann eine Minimierung der erforderlichen Aufnahmenzahl von Rohdatenzeilen ohne Verringerung der im Rekonstruktionsbereich 13 erreichbaren Auflösung in Phasencodierrichtung x erreicht werden.
Alternativ zur Ausführung der Schritte 19 und 20 ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung 10 in einem Schritt 21 die Zusatzbereiche 14 und 15 selbsttätig bestimmt. Dies ist in 2 gestrichelt angedeutet. In diesem Fall trifft die Steuereinrichtung 10 selbst die Auswahl der Zusatzbereiche 14, 15.

Claims

Verfahren zum Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen eines Objekts (3) mittels einer Magnetresonanzanlage und Rekonstruieren eines Bildes anhand der aufgenommenen Magnetresonanzsignale, – wobei einer Steuereinrichtung (10) für die Magnetresonanzanlage von einer Bedienperson (12) in einer Phasencodierrichtung (x) ein Rekonstruktionsbereich (13) vorgegeben wird, innerhalb dessen anhand der aufzunehmenden Magnetresonanzsignale das Bild rekonstruiert werden soll, – wobei von der Steuereinrichtung (10) die Aufnahme der Magnetresonanzsignale in der Phasencodierrichtung (x) im Rekonstruktionsbereich (13) und über den Rekonstruktionsbereich (13) hinaus auch in zwei in der Phasencodierrichtung (x) beidseits des Rekonstruktionsbereichs (13) gelegenen, an diesen unmittelbar angrenzenden Zusatzbereichen (14, 15) bewirkt wird, – wobei die Zusatzbereiche (14, 15) unabhängig voneinander wählbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbereiche (14, 15) von der Steuereinrichtung (10) selbsttätig bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbereiche (14, 15) der Steuereinrichtung (10) von der Bedienperson (12) vorgegeben werden.
Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3.
Magnetresonanzanlage mit einer Steuereinrichtung (10), die mit einem Computerprogrammprodukt (11) nach Anspruch 4 programmiert ist.