DE10163815A1 - Paralleles MR-Bildgebungsverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein paralleles MR-Bildgebungsverfahren, bei dem zunächst eine erste MR-Bildgebungssequenz mit einer vorgebbaren minimalen Anzahl von Phasenkodierungsschritten erzeugt wird, wobei wenigstens zwei separate MR-Signaldatensätze mittels wenigstens zweier MR-Empfangsspulen gemessen werden. Aus diesen Daten wird dann in ein erstes MR-Bild unter Einbeziehung der räumlichen Empfindlichkeitsprofile der MR-Empfangsspulen rekonstruiert. Zur Verbesserung derartiger paralleler MR-Bildgebungsverfahren schlägt die Erfindung vor, in einem nächsten Verfahrensschritt die Qualität des rekonstruierten MR-Bildes zu bewerten und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Bewertung entweder das Bildgebungsverfahren zu beenden oder eine weitere MR-Bildgebungssequenz mit einer Anzahl weiterer Phasenkodierungsschritte zu erzeugen. Diese Prozedur kann solange wiederholt werden, bis die Qualität des MR-Bildes ausreichend ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein MR-Bildgebungsverfahren zur Erzeugung eines Bildes der Kernmagnetisierungsverteilung in einem Untersuchungsbereich (FOV), mit den Verfahrensschritten:
  
• a) Erzeugung einer ersten MR-Bildgebungssequenz mit einer vorgebbaren minimalen Anzahl von Phasenkodierungsschritten,
• b) Messung von wenigstens zwei separaten MR-Signaldatensätzen mittels wenigstens zweier MR-Empfangsspulen,
• c) Rekonstruktion eines ersten MR-Bildes durch Fourier-Transformation und Kombination der separaten MR-Signaldatensätze unter Einbeziehung der jeweiligen räumlichen Empfindlichkeitsprofile der MR- Empfangsspulen.
• Ferner betrifft die Erfindung ein MR-Gerät zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Computerprogramm zur Steuerung eines MR-Gerätes.
• Bekanntermaßen handelt es sich bei der Kernspintomographie um ein spektrales Bildgebungsverfahren, bei dem durch die Verwendung eines räumlich inhomogenen Magnetfeldes (Magnetfeldgradienten) die Lokalisierung der Kernmagnetisierung anhand der jeweils zugehörigen Resonanzfrequenz der Kernspins erfolgt. Es ist allgemein üblich, zur Bilderzeugung das Kernspinsignal als Spannung, die in einer den Untersuchungsbereich umgebenen Spule induziert wird, unter dem Einfluss einer geeigneten Abfolge (Sequenz) von Hochfrequenz- und Gradientenpulsen in der Zeitdomäne aufzuzeichnen. Die eigentliche Bildrekonstruktion erfolgt dann durch Fourier-Transformation der Zeitsignale. Durch die Zahl, den zeitlichen Abstand, die Dauer und die Stärke der verwendeten Gradientenpulse ist die Abtastung des reziproken sogenannten "k-Raumes" vorgegeben, durch welchen der abzubildende Untersuchungsbereich (FOV, field of view) sowie die Bildauflösung bestimmt sind. Eine übliche Pulssequenz, wie sie zur sequentiellen Abtastung des k-Raumes verwendet wird, ist z. B. die EPI-Sequenz (echo planar imaging).
• Durch Anforderungen an die Bildgröße und Bildauflösung wird die Zahl der Phasenkodierungsschritte und damit die Dauer der Bildgebungssequenz vorgegeben. Daraus ergibt sich unmittelbar einer der wesentlichen Nachteile der Kernspintomographie, da die Aufnahme eines Bildes des kompletten Untersuchungsbereiches in einer für diagnostische Zwecke ausreichenden Auflösung meist eine unerwünscht lange Zeit in Anspruch nimmt.
• Eine große Zahl von technischen Weiterentwicklungen im Bereich der Kernspintomographie zielen darauf ab, die Bildaufnahmezeiten drastisch zu verkürzen. Apparative Weiterentwicklungen, die ein möglichst schnelles Schalten der Magnetfeldgradienten ermöglichen, sind heute an den Grenzen des technisch Machbaren und des für den Patienten physiologisch Zumutbaren angelangt. Für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere auch für die interventionelle Radiologie, sind jedoch die Aufnahmezeiten immer noch zu lang.
• Eine Verschiebung der bestehenden technischen und physiologischen Geschwindigkeitsgrenzen der konventionellen Fourier-Bildgebung scheint durch die vor einiger Zeit bekannt gewordenen parallelen MR-Bildgebungsverfahren, wie beispielsweise die SMASH- Technik (Simultaneous Acquisition of Spatial Harmonics, vgl. Sodickson et al., Magn. Reson. Med. 38, 591, 1997) oder die SENSE-Technik (Sensitivity Encoding, vgl. Pruessmann et al., Magn. Reson. Med. 42, 952, 1999) in Aussicht zu sein. Diesen Techniken liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das räumliche Empfindlichkeitsprofil der Empfangsspulen dem Kernspinsignal eine Ortsinformation aufprägt, welche für die Bildrekonstruktion genutzt werden kann. Durch die parallele Verwendung von mehreren, separaten Empfangsspulen mit jeweils unterschiedlichen räumlichen Empfindlichkeitsprofilen kann durch Kombination der jeweils detektierten Kernspinsignale die Aufnahmezeit für ein Bild gegenüber der herkömmlichen Fourier-Bildrekonstruktion um einen Faktor reduziert werden, der in üblichen Fällen gleich der Anzahl der verwendeten Empfangsspulen ist.
• Ein MR-Bildgebungsverfahren der eingangs genannten Art beschreibt beispielsweise die WO 99/54746. Bei diesem vorbekannten Verfahren wird zunächst eine Mehrzahl von MR-Signaldatensätzen unter Benutzung von mehreren Empfangsspulen aufgenommen, wobei eine möglichst geringe Anzahl von Phasenkodierungsschritten vorgegeben wird, um durch eine nur partielle Abtastung des k-Raums eine hohe Bildaufnahmegeschwindigkeit zu erreichen. Bei jeder der Empfangsspulen hängt die Empfindlichkeit wesentlich vom Abstand der zu detektierenden Kernmagnetisierung von der betreffenden Spule sowie von der Geometrie der Spule und von anderen Faktoren, wie beispielsweise der Beschaffenheit des Körpers des zu untersuchenden Patienten, ab. Die räumlichen Empfindlichkeitsprofile werden bei der Kombination der einzelnen Bilddatensätze ausgenutzt, um ein Bild der Kernmagnetisierungsverteilung im Untersuchungsbereich zu rekonstruieren, wobei die unzureichende k-Raum-Abtastung ausgeglichen wird.
• Ein Nachteil der bekannten parallelen MR-Bildgebungsverfahren ist allerdings, dass der Rauschabstand der rekonstruierten Bilder, der wie bei herkömmlichen nicht-parallelen MR-Bildgebungstechniken etwa proportional zur Quadratwurzel der Bildaufnahmezeit ist, aufgrund der mit nur wenigen Phasenkodierungsschritten durchgeführten, schnellen Messung vergleichsweise schlecht ist. Der Rauschabstand kann außerdem durch die jeweilige Positionierung und die Geometrie der verwendeten MR-Empfangsspulen negativ beeinflusst werden. Die prinzipiell geringe Empfindlichkeit von Kernresonanzmethoden gestattet es daher realistischerweise nicht, die Bildaufnahmezeiten bei für diagnostische Zwecke vertretbarer Bildqualität mittels paralleler MR-Bildgebungsverfahren über ein bestimmtes Maß hinaus zu verkürzen.
• In jüngster Zeit sind MR-Bildgebungsverfahren bekannt geworden, die es ermöglichen, aus parallel aufgenommenen MR-Signaldatensätzen Bilder zu rekonstruieren, wobei die Phasenkodierungsschritte nahezu beliebig vorgegeben werden können (vgl. Kyriakos et al., Magn. Reson. Med. 44, 301, 2000). Bei diesen vorbekannten Verfahren besteht jedoch ebenso das Problem, dass die erzielte Bildqualität stark von der Abtastung des k-Raumes und damit von der Wahl und der Anzahl der Phasenkodierungsschritte abhängt. Aus dem genannten Artikel von Kyriakos et al. wird deutlich, dass es schwierig und aufwendig ist, für die jeweilige Messsituation einen geeigneten Satz von Phasenkodierungsschritten, durch den ein optimaler Kompromiss aus Messzeit und Bildqualität erzielt wird, bereits vor Beginn der eigentlichen Bildaufnahme vorzugeben. Die idealen Parameter der MR- Bildgebungssequenz ergeben sich erst aus einer Reihe von Testmessungen. Bei realen medizinischen Messsituationen besteht aus Zeitgründen in aller Regel allerdings nicht die Möglichkeit, vor der eigentlichen Bildaufnahme viel Zeit auf die Optimierung der Parameter der Bildgebungssequenz zu verwenden. Deswegen sind die bekannten parallelen MR-Bildgebungsverfahren im realen medizinischen Einsatz oft nur wenig praktikabel, wenn nämlich der durch die parallele Datenaufnahme gewonnene Zeitvorteil Nachteiligerweise durch die zeitaufwendige Ermittlung der idealen Phasenkodierungsschritte wieder zunichte gemacht wird.
• Ausgehend von dem angeführten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes paralleles MR-Bildgebungsverfahren bereitzustellen, durch welches die genannten Nachteile beseitigt werden und welches ohne großen Aufwand mit nur geringfügigen Anpassungen auf herkömmlichen MR-Geräten einsetzbar ist.
• Diese Aufgabe wird ausgehend von einem MR-Bildgebungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
  
• a) die Qualität des rekonstruierten MR-Bildes bewertet wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Bewertung entweder das Bildgebungsverfahren beendet wird, oder
• b) eine weitere MR-Bildgebungssequenz mit einer Anzahl weiterer Phasenkodierungsschritte erzeugt wird,
• c) separate MR-Zusatzsignale mittels der MR-Empfangsspulen gemessen und den jeweiligen MR-Signaldatensätzen hinzugefügt werden und
• d) ein weiteres MR-Bild durch Fourier-Transformation und Kombination der im Verfahrensschritt f) modifizierten MR-Signaldatensätze unter Einbeziehung der jeweiligen räumlichen Empfindlichkeitsprofile der MR-Empfangsspulen rekonstruiert wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt im Verfahrensschritt a) damit, dass zunächst eine erste Bildgebungssequenz erzeugt wird, wobei eine minimale Anzahl von Phasenkodierungsschritten vorgegeben wird, die so gewählt sein kann, dass zwar eine sehr schnelle Messung erfolgt, wobei aber die zu erwartende Bildqualität aufgrund der nur partiellen k- Raum Abtastung noch nicht ausreichend ist. Als Bildgebungssequenz kommt eine bekannte Sequenz, wie z. B. eine EPI-Sequenz oder eine FSE-Sequenz, in Frage. Im Verfahrensschritt b) werden dann parallel zwei oder mehr separate MR-Signaldatensätze aufgenommen, wozu jeweils unterschiedliche MR-Empfangsspulen verwendet werden. Die so gewonnenen MR-Daten werden dann im Schritt c), genau wie bei den bekannten parallelen MR-Bildgebungsverfahren, durch Fourier-Transformation und Kombination unter Einbeziehung der räumlichen Empfindlichkeitsprofile der jeweiligen MR-Empfangsspulen zu einem ersten MR-Bild rekonstruiert. Für die Bildrekonstruktion ist die genaue Kenntnis der räumlichen Empfindlichkeitsprofile der MR-Empfangsspulen erforderlich. Diese Daten können in bekannter Weise durch eine einmalige Referenzmessung gewonnen werden. Das rekonstruierte erste MR-Bild kann aufgrund der nur partiellen k-Raum Abtastung, die sich aus der Vorgabe der minimalen Anzahl von Phasenkodierungsschritten in Verfahrensschritt a) ergibt, eine unzureichende Bildqualität haben. Diese wird als nächstes im Verfahrensschritt d) bewertet. Falls das MR-Bild einen zu geringen Rauschabstand hat oder unerwünschte Bildartefakte (z. B. sog. "ghosts") aufweist, wird das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Schritt e) fortgesetzt. Falls aber die Bildqualität bei der Bewertung im Verfahrensschritt d) bereits ausreichend ist, wird das Verfahren beendet. Im Schritt e) wird eine weitere Bildgebungssequenz mit wenigstens einem weiteren Phasenkodierungsschritt erzeugt, durch welche die Abtastung des k-Raums ergänzt wird. Die weiteren Phasenkodierungsschritte im Verfahrensschritt e) müssen von den Phasenkodierungsschritten der ersten MR-Bildgebungssequenz verschieden sein. In Schritt 1) werden dann separate MR-Zusatzsignale mittels der MR-Empfangsspulen gemessen und den jeweiligen MR-Signaldatensätzen hinzugefügt. Die somit um zusätzliche Phasenkodierungsschritte erweiterten, also modifizierten MR-Signaldatensätze werden dann im Schritt g) zu einem weiteren MR-Bild verarbeitet, das gegenüber dem in Schritt c) erzeugten ersten MR-Bild eine verbesserte Bildqualität hat.
• Der Hauptvorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung beruht darauf, dass die k-Raum Abtastung durch die weiteren Phasenkodierungsschritte in Schritt e) sukzessiv erweitert wird. Dabei wird die Bildgebung beendet, sobald die Qualität des während der Bildaufnahme rekonstruierten MR-Bildes ausreichend ist. Dadurch ist es, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, nicht mehr nötig, bereits vor der Bildaufnahme den zur Erreichung einer optimalen Bildqualität bei gleichzeitig minimaler Messzeit erforderlichen Satz von Phasenkodierungsschritten kennen zu müssen. Das Verfahren der Erfindung passt sich gewissermaßen dynamisch an die jeweilige Messsituation an, wobei sichergestellt ist, dass die Bildaufnahmezeit stets minimal ist, da vorgeschaltete Testmessungen nicht mehr erforderlich sind und jedes gemessene MR- Signal verwertet wird.
• Es besteht Vorteilhafterweise auch die Möglichkeit, die weiteren Phasenkodierungsschritte in Verfahrensschritt e) in Abhängigkeit von dem Bewertungsergebnis aus Schritt d) vorzugeben. Mittels eines geeigneten Algorithmus kann beispielsweise der Rauschabstand oder die Auflösung des MR-Bildes bestimmt werden, oder es können Bildartefakte erkannt werden, woraufhin die weiteren Phasenkodierungsschritte so vorgegeben werden, dass die jeweils festgestellten Unzulänglichkeiten des MR-Bildes durch die ergänzende Abtastung des k-Raumes möglichst effektiv beseitigt werden.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, dass die Verfahrensschritte d) bis g) solange wiederholt werden, bis die Qualität des MR- Bildes im Verfahrensschritt d) als ausreichend bewertet wird. Somit wird die k-Raum Abtastung iterativ solange um weitere Phasenkodierungsschritte ergänzt, bis die Qualität des jeweils im Verfahrensschritt g) rekonstruierten MR-Bildes zufriedenstellend ist.
• Es besteht die Möglichkeit, dass bei dem Verfahren gemäß der Erfindung das jeweils zuletzt im Verfahrensschritt c) oder g) rekonstruierte MR-Bild auf einem Monitor angezeigt wird, wobei die Bewertung der Qualität des rekonstruierten MR-Bildes im Verfahrensschritt d) durch einen Benutzer erfolgt, der entscheidet, ob das Bildgebungsverfahren beendet oder mit den Verfahrensschritten e) bis g) fortgesetzt wird. Eine derartige Interaktion mit dem Benutzer ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn die gesamte Messdauer bei der Bildaufnahme deutlich länger ist als die Zeit, die der Benutzer zur Beurteilung der Bildqualität benötigt. Diese Vorgehensweise hat allerdings auch Vorteile, da die automatische Beurteilung der Bildqualität mittels eines geeigneten Algorithmus und die Festlegung geeigneter Abbruchkriterien technisch schwierig ist. Insbesondere im Bereich der medizinischen Diagnostik ist zudem der subjektive Eindruck des untersuchenden Arztes letztlich entscheidend.
• Andererseits kann eine automatische Bewertung der Bildqualität im Verfahrensschritt d) erfolgen, indem ein Differenzbild zwischen den beiden zuletzt rekonstruierten MR-Bildern berechnet wird, wobei das Bildgebungsverfahren beendet wird, wenn die Intensität des Differenzbildes einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet. Demnach wird das iterative Bildgebungsverfahren abgebrochen, sobald eine ausreichende Konvergenz festgestellt wird.
• Zweckmäßigerweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die im Verfahrensschritt a) vorgegebene minimale Anzahl von Phasenkodierungsschritten so bemessen, dass der Untersuchungsbereich durch die MR-Bildgebungssequenz nur teilweise abgetastet wird. Auf diese Weise wird eine minimale Bildaufnahmezeit ermöglicht. Es ist bekannt, dass eine Bildrekonstruktion mit vertretbarer Bildqualität bei parallelen MR-Bildgebungsverfahren auch möglich sein kann, wenn nur sehr kleine Teile des k-Raums abgetastet werden (vgl. Katscher et al., Proceedings of the ISMRM-Workshop "Minimal Data Acquisition", 2001, 42). Demnach kann die Aufnahmezeit für ein MR-Bild gegenüber herkömmlichen nicht-parallelen MR-Bildgebungsverfahren unter Umständen um einen Faktor reduziert werden, der deutlich größer als die Anzahl der verwendeten Empfangsspulen ist.
• Eine sinnvolle Weiterbildung des MR-Bildgebungsverfahren gemäß der Erfindung besteht darin, ein zusätzliches Abbruchkriterium vorzusehen, wonach das Verfahren auch dann beendet wird, wenn insgesamt eine maximale Anzahl von Phasenkodierungsschritten erreicht ist, bei der die k-Raum Abtastung des Untersuchungsbereichs vollständig ist. Mit einer weiteren Verbesserung der Bildqualität ist dann nicht mehr zu rechnen und weitere Iterationen wären lediglich eine Verschwendung von wertvoller Messzeit.
• Eine besonders effektive sukzessive Ergänzung der k-Raum Abtastung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere dann möglich, wenn die Phasenkodierungsschritte der in den Verfahrensschritten a) und e) erzeugten MR-Bildgebungssequenzen nicht äquidistant sind. Zur Bildrekonstruktion kann in diesem Fall ein Verfahren gemäß dem oben zitierten Artikel von Kyriakos et al. verwendet werden.
• Vorteilhafterweise kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Bildrekonstruktion in den Verfahrensschritten c) und g) auch gemäß der SENSE-Methode oder gemäß der SMASH-Methode erfolgen. Diese Verfahren sind in der Literatur ausführlich beschrieben und haben sich in der Praxis bewährt.
• Zur Durchführung des MR-Bildgebungsverfahrens gemäß der Erfindung eignet sich ein MR-Gerät gemäß Anspruch 9. Die Implementierung auf einem üblichen, im klinischen Einsatz befindlichen MR-Tomographen ist also ohne weiteres möglich. Erforderlich ist lediglich eine Anpassung der Programmierung der Rekonstruktions- bzw. der Steuereinheit. Dies kann mittels eines Computerprogramms zur Steuerung eines MR-Gerätes nach Anspruch 10 erfolgen. Ein solches Computerprogramm kann den Anwendern von MR-Geräten Vorteilhafterweise auf einem geeigneten Datenträger, wie einer Diskette oder einer CD-ROM, oder zum Herunterladen über ein Datennetz (Internet) zur Verfügung gestellt werden.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 Ablaufschema des erfindungsgemäßen MR-Bildgebungsverfahrens;
• Fig. 2 MR-Gerät gemäß der Erfindung.
• Das in der Fig. 1 dargestellte Verfahren beginnt im Verfahrensschritt (a) damit, dass eine erste MR-Bildgebungssequenz erzeugt wird. Es wird beispielsweise eine EPI-Sequenz mit einer minimalen Anzahl von Phasenkodierungsschritten eingestrahlt, durch welche der Untersuchungsbereich, das sogenannte "field of view", nur unvollständig abgetastet wird.
• Im Verfahrensschritt (b) wird dann die im Untersuchungsbereich durch die MR- Bildgebungssequenz erzeugte Kernmagnetisierung mittels zweier MR-Oberflächenspulen detektiert und in Form von zwei separaten MR-Signaldatensätzen gespeichert.
• Aus diesen Daten wird daraufhin im Verfahrensschritt (c) ein erstes MR-Bild erzeugt. Hierzu werden die beiden Datensätze zunächst in der Frequenzkodierungsrichtung fouriertransformiert und dann, beispielsweise gemäß der von Kyriakos et al. vorgeschlagenen Methode, unter Einbeziehung der räumlichen Empfindlichkeitsprofile der verwendeten MR-Oberflächenspulen miteinander zu dem fertigen MR-Bild miteinander kombiniert. Die zur Bildrekonstruktion benötigten Empfindlichkeitsprofile werden vor der eigentlichen Bildgebungsprozedur z. B. dadurch bestimmt, dass mit den MR-Oberflächenspulen aufgenommene Referenzbilder mit Bildern verglichen werden, die mittels einer Körperspule gewonnen werden. Diese Referenzmessung kann in kürzester Zeit durchgeführt werden, dafür die Ermittlung der Empfindlichkeitsdaten niedrig aufgelöste Referenzbilder ausreichend sind.
• Als nächstes wird die Qualität des rekonstruierten Bildes bewertet. Dies erfolgt entweder im Verfahrensschritt (d1), indem das MR-Bild auf einem Monitor angezeigt wird, wobei die Bewertung der Bildqualität durch einen die Untersuchung durchführenden Arzt erfolgt, der entscheidet, ob die Bildgebungsprozedur beendet oder fortgesetzt wird. Alternativ kann die Bewertung der Bildqualität in Verfahrensschritt (d2) erfolgen, indem hierzu ein geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmus eingesetzt wird. Mittels des Algorithmus kann beispielsweise das Bildrauschen und/oder die Bildauflösung bestimmt werden. Außerdem können automatisch charakteristische Bildartefakte in dem rekonstruierten MR-Bild registriert werden, die sich aus der unzureichenden Abtastung des k-Raumes durch die Bildgebungssequenz gemäß Verfahrensschritt (a) ergeben. Der Algorithmus kann ferner dazu genutzt werden, die Konvergenz der Prozedur zu bewerten, indem beispielsweise die Intensitätsdifferenz zwischen den beiden zuletzt rekonstruierten MR-Bildern berechnet wird.
• Im Verfahrensschritt (d3) wird in Abhängigkeit vom Ergebnis der Bewertung entweder die Bildgebungsprozedur mit dem Verfahrensschritt (e1) beendet, oder es wird die Bildgebungsprozedur im Verfahrensschritt (e2) mit einer weiteren MR-Bildgebungssequenz fortgesetzt, durch welche die k-Raum Abtastung vervollständigt wird. Die durch die weitere MR-Bildgebungssequenz erzeugte Kernmagnetisierung wird im Verfahrensschritt (f) mittels der beiden MR-Oberflächenspulen detektiert und aufgezeichnet. Die zwei zuvor im Schritt (b) gespeicherten, separaten MR-Signaldatensätze werden dabei um diese Daten erweitert.
• Die Prozedur wird daraufhin mit dem Verfahrensschritt (g) fortgesetzt, wobei die modifizierten Signaldatensätze in der oben beschriebenen Art und Weise (vgl. Schritt (c)) zu einem neuen (zweiten) MR-Bild rekonstruiert werden. Insgesamt wird die Prozedur mit den Verfahrensschritten (d1) bzw. (d2) bis (g) solange fortgesetzt, bis die Bildqualität in Schritt (d3) als ausreichend bewertet wird.
• Die Fig. 2 zeigt schematisch ein MR-Gerät, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Im Zentrum der Apparatur steht ein Hauptmagnet M, der in einem Untersuchungsbereich ein im wesentlichen homogenes, stationäres Magnetfeld mit einer Flussdichte von z. B. 1,5 Tesla erzeugt. Bei dem Magneten M handelt es sich üblicherweise um einen supraleitenden Elektromagneten. In den Magneten M einfahrbar ist ein Patiententisch P, auf dem sich bei einer Untersuchung ein Patient befindet. Die Feldrichtung des Magneten M verläuft parallel zur Längsrichtung des Patiententisches P.
• Des weiteren ist eine Anordnung von Gradientenspulen GX, GY, GZ vorgesehen, die über nicht näher dargestellte Gradientenverstärker mit Strom versorgt werden. Damit lassen sich im Untersuchungsbereich die für die verschiedenen MR-Bildgebungssequenzen benötigten Gradientenpulse in beliebigen Raumrichtungen erzeugen.
• Eine Hochfrequenzspulen-Anordnung RF dient dazu, Hochfrequenzpulse in den Untersuchungsbereich einzustrahlen. Hierzu ist die Spulenanordnung RF mit einem Hochfrequenz-Leistungssender TX verbunden. Der Sender TX wird von einer Steuereinheit CTR angesteuert, welche zur Erzeugung der benötigten Sequenzen auch die Gradientenspulen GX, GY, GZ kontrolliert. Außerdem wird über die Steuereinheit CTR die Position des Patiententisches P variiert.
• Eine Rekonstruktionseinheit REC digitalisiert und speichert die von einem Empfänger RX übermittelten MR-Signale und rekonstruiert daraus erfindungsgemäß Bilder der Kernmagnetisierungsverteilung im Untersuchungsbereich. Der Empfänger RX dient dabei dazu, die mit zwei Oberflächenspulen SC1 und SC2 aufgenommenen separaten MR-Signale zu registrieren. Die beiden Oberflächenspulen SC1 und SC2 weisen stark voneinander abweichende räumliche Empfindlichkeitsprofile auf, was für das parallele MR-Bildgebungsverfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft ist. In der Rekonstruktionseinheit REC sind die Empfindlichkeitsdaten der beiden Oberflächenspulen SC1 und SC2 gespeichert. Diese können beispielsweise, wie oben beschrieben, im Wege einer Referenzmessung gewonnen werden.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Rekonstruktionseinheit REC und die Steuereinheit CTR eine Programmierung auf, welche es ermöglicht, erfindungsgemäß während der Bildgebungsprozedur fortlaufend MR-Bilder aus den mittels der Oberflächenspulen SC1 und SC2 aufgenommenen separaten MR-Signaldatensätzen zu rekonstruieren und in Abhängigkeit von der erzielten Bildqualität iterativ weitere MR- Bildgebungssequenzen mit ergänzenden Phasenkodierungsschritten zu erzeugen, um auf diese Weise einen optimalen Kompromiss zwischen Bildaufnahmezeit und Bildqualität zu erzielen.
• Die Rekonstruktionseinheit REC steht außerdem mit einer Bedienungskonsole CONS in Verbindung, die über einen Monitor verfügt, auf dem die rekonstruierten Bilddaten dargestellt werden. Die Konsole CONS dient gleichzeitig dazu, die gesamte Apparatur zu bedienen und die gewünschten MR-Bildgebungssequenzen zu initiieren. Hierzu steht die Konsole CONS außerdem mit der Steuereinheit CTR in Verbindung. Eine zusätzliche Verbindung besteht zwischen der Steuereinheit CTR und der Rekonstruktionseinheit REC. Diese wird dazu benötigt, die bei der Datenakquisition verwendete Phasenkodierung zwischen Steuereinheit CTR und Rekonstruktionseinheit REC zu kommunizieren.

Claims (10)

1. MR-Bildgebungsverfahren zur Erzeugung eines Bildes der Kernmagnetisierungsverteilung in einem Untersuchungsbereich (FOV), mit den Verfahrensschritten:

a) Erzeugung einer ersten MR-Bildgebungssequenz mit einer vorgebbaren minimalen Anzahl von Phasenkodierungsschritten,

b) Messung von wenigstens zwei separaten MR-Signaldatensätzen mittels wenigstens zweier MR-Empfangsspulen,

c) Rekonstruktion eines ersten MR-Bildes durch Fourier-Transformation und Kombination der separaten MR-Signaldatensätze unter Einbeziehung der jeweiligen räumlichen Empfindlichkeitsprofile der MR- Empfangsspulen,

dadurch gekennzeichnet,
dass

1. die Qualität des rekonstruierten MR-Bildes bewertet wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Bewertung entweder das Bildgebungsverfahren beendet wird, oder

2. eine weitere MR-Bildgebungssequenz mit einer Anzahl weiterer Phasenkodierungsschritte erzeugt wird,

3. separate MR-Zusatzsignale mittels der MR-Empfangsspulen gemessen und den jeweiligen MR-Signaldatensätzen hinzugefügt werden und

4. ein weiteres MR-Bild durch Fourier-Transformation und Kombination der im Verfahrensschritt Q modifizierten MR-Signaldatensätze unter Einbeziehung der jeweiligen räumlichen Empfindlichkeitsprofile der MR-Empfangsspulen rekonstruiert wird.

2. MR-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte d) bis g) solange wiederholt werden, bis die Qualität des MR- Bildes im Verfahrensschritt d) als ausreichend bewertet wird.

3. MR-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweils zuletzt im Verfahrensschritt c) oder g) rekonstruierte MR-Bild auf einem Monitor angezeigt wird, wobei die Bewertung der Qualität des rekonstruierten MR-Bildes im Verfahrensschritt d) durch einen Benutzer erfolgt, der entscheidet, ob das Bildgebungsverfahren beendet oder mit den Verfahrensschritten e) bis g) fortgesetzt wird.

4. MR-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung des MR-Bildes im Verfahrensschritt d) erfolgt, indem ein Differenzbild zwischen den beiden zuletzt rekonstruierten MR-Bildern berechnet wird, wobei das Bildgebungsverfahren beendet wird, wenn die Intensität des Differenzbildes einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet.

5. MR-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Verfahrensschritt a) vorgegebene minimale Anzahl von Phasenkodierungsschritten so bemessen ist, dass der Untersuchungsbereich (FOV) durch die MR-Bildgebungssequenz nur teilweise abgetastet wird.

6. MR-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungsverfahren auch beendet wird, wenn insgesamt eine maximale Anzahl von Phasenkodierungsschritten erreicht ist, bei der die Abtastung des Untersuchungsbereichs (FOV) vollständig ist.

7. MR-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenkodierungsschritte der in den Verfahrensschritten a) und e) erzeugten MR- Bildgebungssequenzen nicht äquidistant sind.

8. MR-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildrekonstruktion in den Verfahrensschritten c) und g) gemäß der SENSE- Methode oder gemäß der SMASH-Methode erfolgt.

9. MR-Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Hauptmagneten (M) zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes, einer Gradientenspulen-Anordnung (GX, GY, GZ) zur Erzeugung von Magnetfeldgradienten, einer Hochfrequenzspule (RF) zur Erzeugung von Hochfrequenzfeldern, wenigstens zwei MR-Empfangsspulen (SC1, SC2) mit unterschiedlichen räumlichen Empfindlichkeitsprofilen zum Empfang von MR-Signalen, einer Steuereinheit (CTR), durch welche die Gradienten- (GX, GY, GZ) und Hochfrequenzspulen (RF) angesteuert werden, und mit einer Rekonstruktionseinheit (REC), mittels welcher MR-Signaldatensätze und räumliche Empfindlichkeitsdaten der MR-Empfangsspulen (SC1, SC2) gespeichert und verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (CTR) bzw. die Rekonstruktionseinheit (REC) derart programmiert sind, dass

a) mittels der Gradienten- (GX, GY, GZ) und der Hochfrequenzspulen (RF) eine erste MR-Bildgebungssequenz mit einer vorgebbaren minimalen Anzahl von Phasenkodierungsschritten erzeugt wird,

b) wenigstens zwei separate MR-Signaldatensätze mittels der MR- Empfangsspulen (SC1, SC2) gemessen werden,

c) mittels der Rekonstruktionseinheit (REC) ein erstes MR-Bild durch Fourier-Transformation und Kombination der separaten MR- Signaldatensätze unter Einbeziehung der gespeicherten Empfindlichkeitsdaten rekonstruiert wird, wobei

d) die Qualität des rekonstruierten MR-Bildes mittels der Rekonstruktionseinheit (REC) bewertet wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Bewertung entweder die Bildgebungsverfahren beendet wird oder

e) mittels der Gradienten- (GX, GY, GZ) und der Hochfrequenzspulen (RF) eine weitere MR-Bildgebungssequenz mit einer Anzahl weiterer Phasenkodierungsschritte erzeugt wird,

f) separate MR-Zusatzsignale mittels der MR-Empfangsspulen (SC1, SC2) gemessen und den jeweiligen MR-Signaldatensätzen hinzugefügt werden und

g) mittels der Rekonstruktionseinheit (REC) ein weiteres MR-Bild durch Fourier-Transformation und Kombination der in Programmschritt k) modifizierten MR-Signaldatensätze unter Einbeziehung der jeweiligen Empfindlichkeitsdaten rekonstruiert wird,

wobei die Verfahrensschritte d) bis g) solange wiederholt werden, bis die Qualität des MR- Bildes im Verfahrensschritt d) als ausreichend bewertet wird.

10. Computerprogramm zur Steuerung eines MR-Gerätes nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Programm die Steuereinheit (CTR) bzw. die Rekonstruktionseinheit (REC) des MR-Gerätes zur Durchführung einer Bildgebungsprozedur derart steuert, dass

a) eine erste MR-Bildgebungssequenz mit einer vorgebbaren minimalen Anzahl von Phasenkodierungsschritten erzeugt wird,

b) wenigstens zwei separate MR-Signaldatensätze mittels wenigstens zweier MR-Empfangsspulen (SC1, SC2) gemessen werden,

c) mittels der Rekonstruktionseinheit (REC) ein erstes MR-Bild durch Fourier-Transformation und Kombination der separaten MR- Signaldatensätze unter Einbeziehung der räumlichen Empfindlichkeitsprofile der MR-Empfangsspulen (SC1, SC2) rekonstruiert wird, wobei

d) die Qualität des rekonstruierten MR-Bildes mittels der Rekonstruktionseinheit (REC) bewertet wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Bewertung entweder die Bildgebungsprozedur beendet wird oder

e) eine weitere MR-Bildgebungssequenz mit einer Anzahl weiterer Phasenkodierungsschritte erzeugt wird, separate MR-Zusatzsignale mittels der MR-Empfangsspulen (SC1, SC2) gemessen und den jeweiligen MR-Signaldatensätzen hinzugefügt werden und

f) mittels der Rekonstruktionseinheit (REC) ein weiteres MR-Bild durch Fourier-Transformation und Kombination der in Programmschritt f) modifizierten MR-Signaldatensätze unter Einbeziehung der jeweiligen räumlichen Empfindlichkeitsprofile rekonstruiert wird,

wobei die Verfahrensschritte d) bis g) solange wiederholt werden, bis die Qualität des MR- Bildes im Verfahrensschritt d) als ausreichend bewertet wird.