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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von
Fluss in einem Magnetresonanzbild.
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Wie
bereits seit längerem
in der Magnetresonanz-Bildgebung bekannt ist, ist diese sensitiv
auf Bewegung im Untersuchungsobjekt wie z.B. Blutfluss im menschlichen
Körper.
Durch das bessere Verständnis
der bei der MR-Bildgebung auftretenden Effekte und deren Einfluss
auf das MR-Bild wurde es möglich,
Bildgebungstechniken zu entwickeln, die auf Signaländerungen
basieren, die durch bewegte Spins induziert werden, um Fluss im
MR-Bild darzustellen
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Die
hierbei auftretenden Effekte sind einerseits die so genannten Time
of Flight-Effekte und andererseits die Phasen-Effekte. Die Time of Flight-Effekte
beruhen auf der Tatsache, dass bei der Bildgebung neue Spins in
die Bildebene hineinfließen,
die bei der Signalauslese ein anderes Signal ergeben, als die Spins,
die in der Bildebene zuvor mit einem Hochfrequenzpuls angeregt wurden.
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Die
Darstellung von Flusseffekten im MR-Bild aufgrund des Phasen-Effekts
beruht darauf, dass angeregte Spins, d.h. Spins mit transversaler Magnetisierung
sich entlang von Magnetfeldgradienten bewegen, wodurch sich in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit die Phase der bewegten Spins verändert.
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Die
oben genannten Einflüsse
der bewegten Spins auf das MR-Signal können dazu benutzt werden, um
beispielsweise MR-Angiographien zu erzeugen. Bisher ist nur eine
Aussage über
die Höhe
der Flussgeschwindigkeit entlang einer Raumrichtung, auch entgegengesetzt
zu dieser Raumrichtung möglich.
Eine Aussage über
die Flussrichtung, die nicht auf eine Raumrichtung beschränkt ist,
ist bisher nicht möglich.
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Weiterhin
sind Farbdoppler-Ultraschallsysteme bekannt, die auf der Tatsache
beruhen, dass die Ultraschallfrequenz zwischen empfangener und gesendeter
Wellenfrequenz von der relativen Geschwindigkeit zwischen Sender
und Empfänger
abhängt.
Bei dem Farbdoppler-Ultraschallverfahren kann durch die Farbcodierung
des Blutflusses schnell ein Überblick über die
Flussgeschwindigkeit und die Flussrichtung erhalten werden.
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US 6,409,872 beschreibt
ein Verfahren zur Flussdarstellung bei dem flusskompensierte und nicht-flusskompensierte
Phasenbilder aufgenommen werden, um eine Flussinformation zu erhalten.
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In
M. A. Bernstein et al. „Handbook
of MRI Pulse Sequences",
Elsevier Academic Press Amsterdam 2004, Kapitel 15.2 und 13.5 ist
ein Verfahren offenbart wie über
die Variation der Gradientenschaltung eine Phaseninformation erhalten
werden kann. Hierbei wird durch eine bipolare Schaltung der Fluss nicht
kompensiert, während
bei einer flusskompensierten Gradientenschaltung ein dreifach-polarer Gradient
verwendet wird.
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DE 102 60 372 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Darstellung von Fluss unter der Verwendung von MR-Kontrastmitteln.
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In „Analysis
of flow patterns using MRI" von M.
H. Buonocore et al. in International Journal of Cardiac Imaging
15: 99-103, 1999
ist beschrieben, dass zur Flussdarstellung nicht-flusskompensierte und flusskompensierte
Bilder aufgenommen und voneinander abgezogen werden, um eine Flussinformation zu
erhalten. Weiterhin ist offenbart, dass die Flussgeschwindigkeit
farbcodiert dargestellt werden kann.
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Ebenso
ist die Darstellung der Flussrichtung über Einzeichnung eines Vektors
offenbart.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Darstellung
von Fluss bereitzustellen, mit dem eine verbesserte Aussage über die
Flussrichtung als auch über
die Flussgeschwindigkeit möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist folgende Schritte auf: es wird ein erstes Magnetresonanzbild
eines Untersuchungsobjekts aufgenommen, wobei bei der Aufnahme der
in dem Untersuchungsobjekt auftretende Fluss in einer ersten Raumrichtung
nicht kompensiert wird. Dies bedeutet, dass der durch den Blutfluss
auftretende Einfluss auf das detektierte Signal und damit auf das
MR-Bild nicht kompensiert wird, und die Flussinformation im Bild
enthalten ist. Weiterhin wird ein zweites Magnetresonanzbild aufgenommen,
bei dem der in der ersten Raumrichtung auftretende Fluss kompensiert wird.
Bei der Aufnahme dieses weiteren Magnetresonanzbildes wird darauf
geachtet, dass der Einfluss der bewegten Spins auf das MR-Signal
und damit auf das MR-Bild kompensiert wird, d.h. das MR-Signal nicht
von der Flussgeschwindigkeit abhängt.
Weiterhin wird die Phasenlage der Magnetisierung für das erste
Magnetresonanzbild und für
das zweite Magnetresonanzbild berechnet. Anschließend wird
die Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenbild und dem zweiten
Phasenbild berechnet. Wie oben erwähnt wird die Phase der Quermagnetisierung,
die zur Aufnahme des MR-Bildes verwendet wird, von der Flussgeschwindigkeit
beeinflusst. Durch die Bildung der Phasendifferenz des flusskompensierten Phasenbildes
und des nicht-flusskompensierten Phasenbildes erhält man ein
Maß für die Flussgeschwindigkeit,
da die Flussgeschwindigkeit in der ersten Raumrichtung einmal kompensiert
und einmal nicht kompensiert wird. Die Differenz der Phasenlage ist
ein Maß für die Flussgeschwindigkeiten
entlang der ersten Raumrichtung, wobei dies sowohl Flussgeschwindigkeit
in Richtung der ersten Raumrichtung oder entgegengesetzt zur ersten
Raumrichtung sein kann.
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Weiterhin
wird ein drittes Magnetresonanzbild aufgenommen, wobei der Fluss
in einer zweiten Raumrichtung senkrecht zur ersten Raumrichtung nicht
kompensiert wird. Ebenso wird ein viertes Magnetresonanzbild aufgenommen,
wobei dieses Mal der in der zweiten Richtung auftretende Fluss kompensiert
wird. Ebenso wie bei dem ersten und zweiten Magnetresonanzbild wird
die Phasenlage der Quermagnetisierung in dem dritten und vierten
Magnetresonanzbild berechnet, so dass anschließend die Phasendifferenz aus
drittem und viertem Magnetresonanzbild berechnet werden kann. Diese
Phasendifferenz ist dann ein Maß für den Betrag
und die Richtung des Flusses entlang der zweiten Raumrichtung senkrecht
zur ersten Raumrichtung. Nachdem nun der Fluss entlang der ersten
Raumrichtung und entlang der zweiten Raumrichtung bekannt ist, kann ein
resultierender Flussgeschwindgkeitsvektor durch vektorielle Addition
der beiden Flusskomponenten berechnet werden. Durch die Kodierung
des Flusses in zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen kann der
Geschwindigkeitsvektor und damit die genaue Richtung in der Ebene
berechnet werden, die durch die erste Raumrichtung und die zweite
Raumrichtung aufgespannt wird. Es ist möglich, die genaue Richtung
der Geschwindigkeit und die Größe der Geschwindigkeit
in den beiden Raumrichtungen zu bestimmen.
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Bevorzugterweise
werden die dargestellten Vektoren einem anatomischen MR-Bild überlagert, damit
der Diagnostiker die Blutflusssituation im anatomischen Zusammenhang
sieht. Durch die Darstellung kann der Betrachter sofort eine Aussage über Flussrichtung
machen und über
die Höhe
der Flussgeschwindigkeit. Eine derartige Aussage über die beiden
wesentlichen Aussagen bei Fluss im MR-Bild, nämlich die Höhe der Geschwindigkeit und
die Richtung, ist bisher in einem Bild nicht möglich gewesen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
können
ebenso flusskompensierte und nicht-flusskompensierte Phasenbilder
in der dritten verbleibenden Raumrichtung senkrecht zu den ersten
beiden Raumrichtungen erzeugt werden und wie oben erklärt Phasen
different berechnet werden. Dadurch ist eine Aussage über die
Flussgeschwindigkeit in der dritten Raumrichtung möglich, so
dass durch vektorielle Addition, die Lage des Flussgeschwindigkeitsvektors
in dreidimensionalem Raum dargestellt werden kann. Damit kann bei
Aufnahme eines dreidimensionalen Datensatzes, die Flusssituation,
beispielsweise entlang eines Gefäßes, dargestellt
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird bei den nicht-flusskompensierten
Magnetresonanzbildern eine nicht-flusskompensierte
Gradientenschaltung in der ersten Raumrichtung verwendet. Im Gegensatz
hierzu wird in einer bevorzugten Ausführungsform bei dem flusskompensierten
Magnetresonanzbild eine flusskompensierte Gradientenschaltung in
der ersten Raumrichtung verwendet. Die Phasendifferenz ist ein Maß für den Betrag
und die Richtung des Flusses entlang dieser ersten Raumrichtung.
Wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, führt die Schaltung von zwei
gleich großen
bipolaren Gradienten zu einem Phaseneffekt, der proportional zur
Geschwindigkeit der bewegten Spins ist. Ebenso kann die Gradientenschaltung
aber auch so verändert
werden, dass die Phase unabhängig
von der Flussgeschwindigkeit ist (z. B. durch eine 3-fach Schaltung
des Gradienten). Bevorzugterweise wird der Gradient mit flusskompensierter
und nicht-flusskompensierter
Schaltung verwendet, der während der
Signalauslesung geschaltet wird, d.h. während des Auslesegradienten.
Die flusskompensierte und nicht-flusskompensierte
Gradientenschaltung kann auch in der zweiten Raumrichtung verwendet
werden.
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Bevorzugterweise
werden in dem Magnetresonanzbild des Untersuchungsobjekts die Bereiche identifiziert,
in denen Fluss auftritt. In diesen Bereichen kann dann die vektorielle
Darstellung der Flussgeschwindigkeiten gewählt werden, und eventuell den
anatomischen Bildern überlagert
werden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
kann weiterhin ein Magnitudenbild erzeugt werden, bei dem die Betragsdifferenz
zwischen flusskompensiertem und nicht-flusskompensiertem Bild berechnet
wird. In diesem Magnitudenbild wird nicht die Phasendifferenz betrachtet,
sondern die Signalintensität
in den einzelnen Bildern. Durch die Differenz des nicht-flusskompensierten
Bildes und des flusskompensierten Bildes weist das Magnitudenbild
Informationen auf, wo sich in dem Untersuchungsobjekt stationäres Gewebe
und wo sich bewegtes Blut befindet. Dieses Magnitudenbild kann dann
dazu verwendet werden, die Bereiche zu identifizieren, in denen
im Untersuchungsobjekt Blut fließt.
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Weiterhin
ist es möglich,
das Phasenbild bzw. die Phasenbilder selbst zu verwenden, um die Bereiche
im Untersuchungsobjekt mit Fluss zu identifizieren. Selbstverständlich ist
es möglich,
die Phasenbilder und die Magnitudenbilder zu verwenden, um die Bereiche
im Untersuchungsobjekt sicher zu identifizieren, in denen Fluss
auftritt. Ebenso ist es möglich,
nur eins der beiden Bilder zu verwenden, um die Flussbereiche zu
identifizieren, in denen dann das Flussverhalten farblich dargestellt
wird.
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Gemäß der Erfindung
liegt die erste Raumrichtung, entlang derer der Fluss identifiziert
werden soll, in der Bildebene, so dass durch die obigen Phasendifferenzbildungen
die Flussgeschwindigkeitskomponenten entlang dieser einen Richtung
in der Bildebene bekannt sind. Weiterhin liegen bei den dritten
und vierten Magnetresonanzbildern die flusskompensierte und nicht-flusskompensierte
Gradientenschaltung in der anderen Raumrichtung in der Bildebene
senkrecht zur ersten Raumrichtung. Wie oben be schrieben, wird hierfür ebenso
die Phasenlage der Magnetisierung bei den flusskompensierten und nicht-flusskompensierten
MR-Bildern berechnet und die Phasendifferenz gebildet, die ein Maß für den Betrag
und die Richtung des Flusses entlang der anderen Raumrichtung ist.
Häufig
wird die flusskompensierte und nicht-flusskompensierte Gradientenschaltung
entlang der Ausleserichtung verwendet. Werden nun der Auslese- und
der Phasencodiergradient in der Bildebene vertauscht, erhält man die
Geschwindigkeitsinformation entlang der anderen Raumrichtung in
der Bildebene des MR-Bildes.
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Weiterhin
ist es möglich,
die Phasenlage des restresultierenden Geschwindigkeitsvektors farblich darzustellen.
Wenn die Phasenlage des Geschwindigkeitsvektors farblich dargestellt
wird, kann eine vorbestimmte Farbtabelle verwendet werden, wie sie beispielsweise
aus Farbdoppler-Ultraschallverfahren bekannt sind. In diesem Fall
könnten
beispielsweise die Phasenwerte von 0 bis 360 ° von Hellblau über Dunkelblau
nach Schwarz bis nach Rot und Gelb gewählt werden. Selbstverständlich ist
jede andere Wahl der Farbtabelle möglich, um die Phasenwerte farblich
darzustellen. Wenn die Farbe für
eine Aussage über
die Richtung verwendet wird, kann beispielsweise die Länge des
Geschwindigkeitsvektors eine Aussage über den Betrag der Flussgeschwindigkeit machen.
Für jeden
Bildpunkt, oder über
mehrere Bildpunkte gemittelt, kann die Länge des in den Bildpunkt dargestellten
Vektors proportional zum Betrag der Flussgeschwindigkeit gewählt werden,
so dass über
die Farbe eine Information über
die Richtung erhältlich
ist, und über
die Länge
des Vektors eine Information über
die Höhe
der Flussgeschwindigkeit.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann jedoch auch der Betrag des Geschwindigkeitsvektors farblich
dargestellt werden. Auch hier kann beispielsweise die im Farbultraschall
verwendete Farbtabelle verwendet werden, wobei beispielsweise blaue
Werte für
kleine Geschwindigkeiten gewählt
werden, und rote bis gelbe Werte großen Geschwindigkeiten entsprechen.
Mit der farblichen Kodierung des Betrags des Geschwindigkeitsvektors
kann auf einfache Weise ein Bild über die Flussgeschwindigkeit
gewonnen werden. Dies sei an einem Beispiel illustriert. Bei Blutgefässen mit
stark gekrümmtem
Verlauf erhält man
beispielsweise bei Verwendung von Farbdoppler-Ultraschallverfahren
eine Farbe (beispielsweise Rot) für die eine Richtung und eine
andere Farbe (beispielsweise Blau) für die andere entgegengesetzte
Richtung obwohl der Betrag der Flussgeschwindigkeit gleich groß ist. Bei
einem Farbdopplerultraschall der Aorta würde der aufsteigende Ast der
Aorta eine andere Farbe haben als der absteigende Ast der Aorta
aufgrund der Umkehrung der Flussgeschwindigkeit. Wenn nun der Betrag
des Flussgeschwindigkeitsvektors farblich dargestellt wird, würde beispielsweise
der Blutfluss durch den Aortenbogen über die gesamte Strecke einheitlich
mit einer Farbe dargestellt, vorausgesetzt der Betrag der Flussgeschwindigkeit ändert sich
nicht. Im Fall einer Stenose im Blutgefäss ändert sich durch die Verengung
der Betrag der Flussgeschwindigkeit. Durch die farbliche Darstellung
des Betrages kann dann beispielsweise die Stenose erkannt werden.
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In
diesem Fall ergibt die Farbkodierung die Geschwindigkeitsinformation.
Zusätzlich
kann die Information über
die Richtung durch das Einzeichnen des Geschwindigkeitsvektors erhalten
werden, wobei dieser die Richtungsinformation der Geschwindigkeit angibt.
Auf diese Weise ist es möglich,
eine Geschwindigkeitsinformation zu erhalten, wobei diese Information
die Richtung und die Größe der Flussgeschwindigkeit
ist.
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Wie
sich aus den obigen Ausführungen
ergibt, ist es erfindungsgemäß möglich einerseits
eine Information über
die Flussrichtung und andererseits eine Information über die
Höhe der
Flussgeschwindigkeit zu bekommen, wobei die eine Information farblich
kodiert ist, und die andere Information durch Variieren der Darstellung
des Vektors selbst. Ist der Betrag des Vektors farblich kodiert,
zeigt der Vektor selbst die Richtung an, ist die Richtung des Vektors farblich
kodiert, kann durch Ausgestaltung des Vektors selbst der Betrag
der Flussgeschwindigkeit kodiert dargestellt werden.
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Weiterhin
kann der resultierende Geschwindigkeitsvektor bei N-Bildpunkten
des Magnetresonanzbildes gemittelt und ein gemittelter Geschwindigkeitsvektor
für diese
N Bildpunkte errechnet werden. Beispielsweise kann N zwischen 4
und 20 liegen und vorzugsweise zwischen 4 und 15, weiterhin vorzugsweise
bei ungefähr
8. Für
diese N-gemittelten Bildpunkte gibt der gemittelte Geschwindigkeitsvektor
eine Information über
die Größe der Geschwindigkeit
in diesen Bildpunkten, sowie über
die Richtung. Hierbei kann ein strömungslinienartiges Muster erzeugt
werden, welches den Fluss darstellt, indem beispielsweise für ein Gefäß ein Strömungsmuster erzeugt
wird, indem immer N-benachbarte Bildpunkte zusammengefasst werden,
und für
diese ein gemittelter Geschwindigkeitsvektor berechnet wird. Die Intensität entlang
einer Strömungslinie
ergibt sich dann aus der Summe der Intensitäten der Einzelbildpunkte. Mit
dieser Darstellung können
beispielsweise Stenosen erkannt werden, da sich bei der Stenose die
Strömungsrichtung
und die Strömungsgeschwindigkeit ändern.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann die Darstellung des resultierenden Geschwindigkeitsvektors
für einen
Bildpunkt oder für mehrere
gemittelte Bildpunkte derart gewählt
werden, dass die Länge
des dargestellten Vektors ein Maß für die Flussgeschwindigkeit
in dem dargestellten Bereich ist. Beispielsweise kann die Länge des Vektors
proportional zur Flussgeschwindigkeit gewählt werden. Werden mehrere
Bildpunkte zusammengefasst und für
diese Bildpunkte ein resultierender Geschwindigkeitsvektor berechnet,
kann die dargestellte Länge
des Vektors ein Maß für die Höhe der Flussgeschwindigkeit
sein.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann auch die Strichstärke
des resultierenden Geschwindigkeitsvektors ein Maß für den Betrag
der Flussgeschwindigkeit sein. In einem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise
die Strichstärke
des dargestellten Geschwindigkeitsvektors proportional zum Betrag
der Flussgeschwindigkeit sein.
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In
den beiden letzten Ausführungsbeispielen wurde
der Betrag des Geschwindigkeitsvektors über die Darstellung der Geometrie
des Vektors darstellbar gemacht. In beiden Fällen kann beispielsweise die
farbliche Kodierung für
die Phasen bzw. Winkelinformation des Vektors genutzt werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert. Hierbei
zeigen
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1 ein
Flussdiagramm für
ein Verfahren zur farblichen Darstellung von Fluss bei Kodierung entlang
einer Raumrichtung,
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2 ein
Verfahren zur Darstellung der Richtungswerte der Geschwindigkeitsvektoren,
und
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3 ein
Strömungsprofil
anhand eines Aortenbogens.
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In 1 sind
die verschiedenen Schritte zur Kodierung des Flusses entlang einer
Raumrichtung dargestellt. In einem Schritt 10 wird eine
flusskompensierte Messsequenz von einem Untersuchungsobjekt aufgenommen
und in einem Schritt 11 das zu der flusskompensierten Messsequenz
gehörige
Phasenbild erzeugt. Das Aufnehmen eines MR-Bildes mit flusskompensierter
Messsequenz ist dem Fachmann bekannt, beispielsweise ist dies bei
einem Auslesegradienten durch die Schaltung von drei entgegengesetzten
Gradienten möglich.
Weiterhin wird in einem Schritt 12 eine nicht-flusskompensierte
Messsequenz aufgenommen und in einem Schritt 13 das Phasenbild
der nicht-flusskompensierten
Messsequenz berechnet. Bei der Verwendung eines bipolaren Gradienten
in Ausleserichtung ist beispielsweise die Phasenlage direkt proportional
zur Geschwindigkeit, so dass das in Schritt 13 berechnete
Phasenbild eine Geschwindigkeitsinformation enthält. Selbstverständlich kann
bei der Aufnahme der flusskompensierten Sequenz und bei der Aufnahme
der nicht-flusskompensierten Sequenz eine EKG-Triggerung verwendet werden, d.h. die
Bildaufnahme wird mit dem Herzschlag synchronisiert. Ebenso ist
es möglich,
die flusskompensierte Messung und die nicht-flusskompensierte Messung
nicht hintereinander aufzunehmen, sondern verschachtelt. Hierbei würde für jede Fourierzeile
bei der Bildaquisition das MR-Bild hintereinander mit und ohne Flusskompensation
gemessen. Hierdurch können
eventuelle Patientenbewegungen und die dadurch erzeugten Artefakte
bei der anschließenden
Subtraktion der Bilder minimiert werden. Eine EKG-Triggerung der
Bildaufnahme kann notwendig sein, um bei der Aufnahme des flusskompensierten
und nicht-flusskompensierten Bildes den Einfluss des Herzschlages,
d.h. des pulsierenden Blutflusses zu berücksichtigen.
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In
einem Schritt 14 wird schließlich für jeden Bildpunkt die Phasendifferenz
zwischen dem flusskompensierten Phasenbild und dem nicht-flusskompensierten
Phasenbild berechnet (Schritt 14). Optional können in
einem Schritt 15 diese Phasendifferenzen farbcodiert dargestellt
werden, wobei durch die Farbdarstellung eine Information über die
Richtung und die Größe der Flussgeschwindigkeit
in dieser Richtung erhalten wird.
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Da
bei dieser Technik Geschwindigkeiten über Phasenwinkel codiert werden
und hierfür
nur ein eingeschränkter
Definitionsbereich von 0 bis 360° bzw.
von –180
bis +180° zur
Verfügung
steht, müssen
Phasenmehrdeutigkeiten vermieden werden. Die maximale Geschwindigkeit,
die ohne Mehrdeutigkeit abgebildet werden kann, hängt von
der Stärke
des flusscodierenden Gradienten und von dessen Schaltzeit ab. Diese
Größen müssen so
gewählt
werden, dass die maximale im Bild auftretende Geschwindigkeit abgebildet
werden kann. Hierzu sollte vorzugsweise vor der Messung die ungefähre Geschwindigkeit
im Messbereich bekannt sein. Ist diese bekannt, müssen die
Gradientenfeldstärke
und die Schaltzeiten so angesetzt werden, dass die auftretenden
Geschwindigkeiten in Phasen- bzw.
Farbwerten eindeutig dargestellt werden können.
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In 2 sind
die Schritte abgebildet, die zu Erzeugung eines Geschwindigkeitsvektors
notwendig sind.
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In
einem ersten Schritt 21 wird eine Geschwindigkeitsinformation
in einer ersten Raumrichtung der Bildebene erzeugt, wie es im Zusammenhang
mit der 1 in den Schritten 10 bis 14 dargestellt
wurde. Für
Schritt 21 werden ein flusskompensiertes Phasenbild und
ein nicht-flusskompensiertes Phasenbild erzeugt und die Phasendifferenz
berechnet, wobei die Phasendifferenz proportional zur Flussgeschwindigkeit
ist. In Schritt 21 erhält
man die Flussgeschwindigkeitsinformation entlang der Raumrichtung,
entlang der der flusskompensierte Gradient und der nicht-flusskompensierte
Gradient geschaltet wurden, wobei diese Gradienten im Schritt 21 in
der Bildebene des MR-Bildes liegen. In einem Schritt 22 wird
nun eine Geschwindigkeitsinformation für die zweite Raumrichtung,
die senkrecht zur ersten Raumrichtung in der Bildebene verläuft, erzeugt. Hierfür kann beispielsweise
der Phasencodiergradient und der Auslesegradient vertauscht werden,
so dass der Auslesegradient in die zweite Raumrichtung gelegt wird,
in der vorher in Schritt 21 der Phasencodiergradient angelegt
wurde. Die Richtung des Phasencodiergradienten und des Auslesegradienten wurden
vertauscht. Dadurch erhält
man durch die Phasendifferenz eine Geschwindigkeitsinformation entlang
der anderen zweiten Raumrichtung in der Bildebene senkrecht zur
ersten Raumrichtung. Mit diesen beiden Richtungsinformationen kann
anschließend
in Schritt 23 ein Geschwindigkeitsvektor durch vektorielles
Addieren der beiden Komponenten erzeugt werden, so dass für jeden
Bildpunkt im MR-Bild ein Geschwindigkeitsvektor erzeugt werden kann.
In einem Schritt 24 kann dann die Phasenlage des berechneten
Geschwindigkeitsvektors von Schritt 23 mit Farbwerten codiert
werden, so dass durch die Farbdarstellung ein Überblick über die Flussrichtung in der
Bildebene erhältlich
ist.
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Optional
ist es auch möglich,
anstelle von Schritt 24 einen gemittelten Geschwindigkeitsvektor für mehrere
Bildpunkte zu berechnen, indem der resultierende Geschwindigkeitsvektor
jedes Bildpunktes über
mehrere Bildpunkte, beispielsweise bei einer Mittelung von 4 bis
20 Bildpunkten, gemittelt wird. Aus der Größe und der Richtung des resultierenden gemittelten
Geschwindigkeitsvektors können
dann auch Strömungslinien
bzw. Strömungsmuster
innerhalb eines Gefäßes ermittelt
werden.
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Anstelle
in Schritt 24 die Phasenlage des Geschwindigkeitsvektors
mit Farbwerten darzustellen, ist es auch möglich, den Betrag des Geschwindigkeitsvektors
mit Farbwerten darzustellen, wobei beispielsweise die Richtung der
Flussgeschwindigkeit durch Einzeichnen des Geschwindigkeitsvektors
mit oder ohne Pfeilspitze dargestellt werden kann. Bei Darstellung
der Phasenlage des Geschwindigkeitsvektors mit Farbwerten kann durch
Variation der Geometrie des Vektors selbst eine Aussage über die Höhe der Geschwindigkeit
gemacht werden, beispielsweise durch Änderung der Länge des
dargestellten Vektors, oder durch Änderung der Dicke des dargestellten
Vektors.
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In 3 ist
beispielsweise dargestellt, wie die Flussgeschwindigkeitsinformation
mit einem anatomischen Bild überlagert
dargestellt wird, um dem Diagnostiker einen Überblick über die Flussrichtung und die
Flussgeschwindigkeiten in dem untersuchten Objekt zu geben.
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In 3 ist
ein Strömungsmuster
dargestellt, das dem anatomischen Bild überlagert dargestellt ist. Im
dargestelltem Fall ist dies schematisch der vom Herz ausgehende
Aortenbogen. In 3 ist schematisch das Herz 31 und
daran anschließend
der aufsteigende Ast 32 der Aorta, sowie der absteigende Ast
der Aorta 33 dargestellt.
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In 3 ist
die Flussinformation dem anatomischen Bild überlagert dargestellt. Hierfür müssen die
Bereiche in dem aufgenommenen MR-Bild identifiziert werden, die
Fluss enthalten. Beispielsweise kann hierfür eine Maske generiert werden,
die über das
Bild gelegt wird und eine Information enthält, wo im Bild Blutfluss stattgefunden
hat und wo nicht. Mit dieser Maske ist es dann möglich, die Flussinformation
der anatomischen Information zu überlagern.
Zur Detektion der Bereiche in einem Bild mit Fluss kann einerseits
das Phasenbild selbst verwendet werden, andererseits ist es möglich, ein
sog. Magnitudenbild zu verwenden. Wenn das Phasenbild verwendet
werden soll, um die Bereiche mit Fluss zu identifizieren, können beispielsweise
Profilfilter verwendet werden, bei denen die Phasenwerte in Beziehung
zu den Phasenwerten in der direkten Nachbarschaft betrachtet werden.
Diese Profilfilter sind im Stand der Technik bekannt und werden
nicht näher
erläutert. Ebenso
kann das Magnituden- bzw.
Betragsbild der Magnetisierung verwendet werden, um Bereiche im Bild
mit Fluss zu identifizieren. Weiterhin können die Phasenbilder und die
Betragsbilder in Kombination verwendet werden, um eine Maske zu
erzeugen, die die Bereiche mit Fluss von den Bereichen ohne Fluss im
MR-Bild trennt.
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Bei
dem im 3 dargestellten Beispiel ist das Strömungsprofil
im Aortenbogen dargestellt. Hierfür wird für eine vorbestimmte Anzahl
von Bildpunkten ein resultierender Geschwindigkeitsvektor ermittelt,
wobei die Vektoren 34 aus Übersichtlichkeitsgründen ohne
Pfeilspitze dargestellt sind. Im vorliegenden Fall gibt Detektor 34 nur
eine Information über
die Richtung der Flussgeschwindigkeit durch die Lage im Bild. Wie
in 3 zu erkennen ist, kann damit der Fluss im gesamten
Aortenbogen dargestellt werden. Gleichzeitig kann optional eine
Information über
die Höhe
des Flusses farblich unterlegt werden, indem für jeden Bildpunkt oder für mehrere Bildpunkte
gemittelt, der Betrag der Geschwindigkeit berechnet wird und in
Farbwerten kodiert dargestellt wird. In diesem Fall kann die in 3 abgebildete schematische
Stenose 35 erkannt werden, da sich hier die Richtung des
Flusses ändert
und damit die Richtung der Flusslinien bzw. Vektoren. Wenn der Betrag
der Geschwindigkeit zusätzlich
farblich dargestellt ist, kann die erhöhte Geschwindigkeit auf Höhe der Stenose 35 durch
eine farbliche Änderung
des Blutflusses erkannt werden. Im restlichen Aortenbogen wäre bei farblicher
Darstellung der Flussgeschwindigkeit diese ungefähr konstant und würde somit
farblich einheitlich bis auf den Bereich der Stenose 35 dargestellt.
Ebenso wäre
es möglich,
die Geschwindigkeitsinformation in der Liniendicke der dargestellten
Vektoren oder in der Länge
der dargestellten Vektoren zu kodieren, wenn keine farbliche Darstellung
verwendet wird oder verwendet werden kann.
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In
einer anderen Ausführungsform
wäre es auch
möglich,
die Phasenlage, d.h. die Richtung, farblich darzustellen und den
Betrag der Geschwindigkeit durch die Änderungen der Darstellung des Vektors
zu kodieren.
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Bei
der Darstellung der Vektoren wird aus Übersichtlichkeitsgründen quer
zur Flussrichtung eine Mittelung über mehrere Bildpunkte vorgenommen,
so dass nicht Vektoren in jedem Bildpunkt eingezeichnet werden müssen. Zwischen
zwei eingezeichneten Vektoren sollte mindestens 1 Bildpunkt oder
2 Bildpunkte Platz gelassen werden, damit für den Betrachter ein Linienmuster
der Strömung
erkennbar wird.
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Selbstverständlich bietet
die vorliegende Erfindung viele andere Anwendungsgebiete im menschlichen
Körper.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt darin, dass gleichzeitig zur Flussdarstellung die Anatomie
sehr gut erkannt wird, was bei einer Farbdoppler-Ultraschallmessung
nicht einfach möglich
ist.
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Selbstverständlich können die
in den 1 bis 3 beschriebenen Verfahren auch
miteinanderbeliebig kombiniert werden.
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Zusammenfassend
bietet die Erfindung ein Verfahren, das es dem Diagnostiker ermöglicht,
auf einfache Weise einen Überblick über die
Flussrichtung und die Flussgeschwindigkeit zu bekommen.