DE102005037369B4 - Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren mit Anwendung der True-FISP-Sequenz und sequentieller Erfassung der MR-Bilder mehrerer Schichten eines Messobjekts sowie Kernspintomograph zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren mit Anwendung der True-FISP-Sequenz und sequentieller Erfassung der MR-Bilder mehrerer Schichten eines Messobjekts sowie Kernspintomograph zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Erzeugung von Magnetresonanzbildern unter Anwendung des TrueFISP-Sequenzschemas mit sequentieller Erfassung der MR-Bilder mehrerer Schichten eines Messobjekts, das die folgenden Schritte umfasst:
a) Festlegen der Zahl der zu erfassenden Schichten N in dem Messobjekt, wobei N mindestens 2 beträgt,
b) Festlegen der Zahl der Phasenkodierzeilen MA pro Rohdatenmatrix und Schicht N mit der Maßgabe, dass der Quotient aus MA und N eine natürliche Zahl ist,
c) Festlegen der Repetitionszeit TR, der Hochfrequenzpulsdauer HF und des Flipwinkels α,
d) Unterteilen jeder Rohdatenmatrix in S separat zu messende Segmente, wobei S gleich N oder ein ganzzahliges Vielfaches von N ist, mit der Maßgabe, dass der Quotient Q aus MA und S, der der Anzahl der Phasenkodierzeilen pro Segment entspricht, eine natürliche Zahl ist,
e) Messen aller Segmente S aller Schichten N, wobei der Zeitraum TSeg für die Akquisition der Daten jedes Segments
Figure 00000002
beträgt und wobei die...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren, das die Anwendung des TrueFISP-Sequenzschemas und die simultane Erfassung mehrerer paralleler Schichten eines Messobjekts umfasst. Die simultane Akquisition der Messdaten der parallelen Schichten erfolgt dabei nach einem neuen Mehrschichtschema. Auf diese Weise werden MR-Bilder mit einem verbesserten Signal/Rausch-Verhältnis insbesondere im Bereich von Geweben, wie z.B. weißer Hirnsubstanz, grauer Hirnsubstanz, Leber und Muskeln, erhalten. Die Erfindung betrifft ferner einen Kernspintomographen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Magnetresonanztomographie (MRT) stellt eine bildgebende Technik mit großer Bedeutung für die medizinische Diagnostik dar. Zum Erfolg der MRT trägt maßgeblich die fortlaufende Entwicklung neuer oder optimierter Pulssequenzen bei. Dabei wird vor allem darauf abgezielt, die Messzeit zu verkürzen und/oder einen höheren Kontrast und/oder ein besseres Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) zu erhalten.
  • Zunächst wurden Spinecho-Sequenzen entwickelt, die teilweise den Nachteil relativ langer Messzeiten aufweisen. Kurze Messzeiten können mit Gradientenecho-Sequenzen erhalten werden. Die FLASH-Sequenz ("Fast Low Angle Shot") stellt die klassische Gradientenecho-Sequenz dar, die allerdings den Nachteil aufweist, dass die kohärente Quermagnetisierung nach der Signaldetektion mit einem Spoilerpuls zerstört wird. Bei der TrueFISP-Sequenz ("Fast Imaging with Steady State Precession"), die auch als b-SSFP-Sequenz bezeichnet wird ("balanced Steady State Free Precession"), wird die kohärente Magnetisierung nicht zerstört. Statt dessen wird nach der Hochfrequenz-Anregung einer Schicht und der Signaldetektion eine Rephasierung der Quermagnetisierung durchgeführt, wodurch höhere Signalintensitäten erzielt werden können. Die TrueFISP-Sequenz, auf der die vorliegende Erfindung basiert, wurde erstmals von Oppelt et al. beschrieben (Oppelt, A.; Graumann R., Electromedica 54 (1), S. 15-18 (1986); US-Patent Nr. 4,769,603). Für eine umfassende Darstellung der TrueFISP-Sequenz, wie sie in der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wird auf den Übersichtsartikel von K. Scheffler verwiesen (Scheffler, K.; Lehnhardt S., „Principles and applications of balanced SSFP techniques", Eur. Radiol (2003) 13:2409-2418).
  • Das erfindungsgemäße MR-Bildgebungsverfahren ermöglicht die Messung mehrerer Schichten und Darstellung unter Anwendung der 2D-Fourierrekonstruktionsmethode und die Messung mehrerer Volumina und Darstellung unter Anwendung der 3D-Fourierrekonstruktionsmethode, wobei in beiden Fällen die für Erfindung essentielle Mehrschichttechnik angewendet wird.
  • Im Fall der 2D-Fourierrekonstruktion kann ein einzelner Datenerfassungsschritt der TrueFISP-Sequenz, d.h. die Messung der Daten für eine Phasenkodierzeile, wie im Stand der Technik bekannt in vier Zeitabschnitte I bis IV eingeteilt werden. Im Zeitabschnitt I werden die Protonen mit einem Hochfrequenz-Puls (HF-Puls) unter einem Flipwinkel α angeregt, wobei die Anregung schichtselektiv erfolgt, da zeitlich parallel zur Anregung ein Schichtauswahlgradient +GS während eines Zeitraums 2T geschaltet wird. Im Zeitabschnitt II werden ein Schichtauswahlgradient -GS, ein Phasenkodiergradient +GP und ein Auslesegradient -GR geschaltet. Die Schaltung dieser drei Gradienten erfolgt über einen Zeitraum T. Im Zeitabschnitt III wird ein Auslesegradient +GR der Dauer 2T geschaltet. Während dieser Schaltung wird die Magnetisierung bis zum Zeitpunkt T vollständig rephasiert, zu dem das Gradientenecho ausgelesen, d.h. das Signal detektiert wird. Nach dem gesamten Zeitintervall 2T ist die Magnetisierung wieder dephasiert. Im Zeitabschnitt IV werden parallel ein Schichtauswahlgradient +GS, ein Phasenkodiergradient -GP und der für die TrueFISP-Sequenz essentielle Auslesegradient -GR jeweils über einen Zeitraum T geschaltet. Mit Beendigung des Zeitabschnitts IV ist die Datenakquisition für eine Phasenkodierzeile beendet. Aufgrund der oben beschriebenen Pulsfolge der TrueFISP-Sequenz, die sich in der graphischen Darstellung (siehe Scheffler K. et al, a.a.O.) als hochsymmetrisch erweist, ist die Magnetisierung nach dem Zeitabschnitt IV vollständig rephasiert, wobei die Magnetisierung infolge einer gewissen T1- und T2-Relaxation etwas verändert wird. Anschließend wird für die Datenakquisition für die nächste Phasenkodierzeile der nächste α-HF-Anregungspuls eingestrahlt, wobei das Vorzeichen von α gewechselt wird und die Vorzeichen der Gradienten unverändert bleiben. Der Zeitraum von einem α-HF-Puls bis zum nächsten α-HF-Puls entspricht der sogenannten Repetitionszeit TR und stellt ein TR-Intervall dar. Der obige Zyklus wird entsprechend der Anzahl MA der Phasenkodierzeilen der Rohdatenmatrix MA-fach wiederholt. Die Gesamtmessung einer Schicht unter Anwendung der TrueFISP-Sequenz dauert demnach MA·TR Millisekunden (msec).
  • Im Fall der Messung von Volumina mit 3D-Fourierrekonstruktion wird zusätzlich ein Phasenkodiergradient GS,P in Schichtrichtung geschaltet.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die oben geschilderte Folge von Pulsen, Gradienten und Signaldetektion innerhalb eines TR-Intervalls angewendet.
  • Es kann gezeigt werden, dass die hochsymmetrische Pulsfolge und die daraus folgende vollständige Rephasierung der Magnetisierung nach einer größeren Zahl von TR-Intervallen zur Einstellung eines dynamischen Gleichgewichtszustand der Magnetisierung führt, der als "steady state free precession" SSFP bezeichnet wird (siehe Scheffler K. et al., a.a.O.). Vor dem Erreichen dieses Gleichgewichtszustands durchläuft die Magnetisierung einen Einschwingbereich, in dem die Magnetisierung wesentlich höher als im Gleichgewichtszustand ist. Da die Magnetisierung in diesem Zeitintervall jedoch starke Fluktuationen zeigt, kann der Einschwingbereich nicht ohne weiteres für die Datenakquisition verwendet werden. Die Fluktuationen verschwinden fast vollständig, wenn ein α/2-HF-Anregungspuls (im Folgenden auch als α/2-HF-Präparationspuls bezeichnet) mit einem zeitlichen Abstand TR/2 vor dem ersten α-HF-Anregungspuls in das Messobjekt eingestrahlt wird (Deimling, M.; Heid, O.; Society of Magnetic Resonance S. 495, 1994, Proceedings, DE 44 27 497 A1 ). Sowohl der Einschwingbereich als auch der sich anschließende dynamische Gleichgewichtszustand können dann für die Datenakquisition verwendet werden.
  • Die in der deutschen Patentanmeldung DE 44 27 497 A1 beschriebene Technik führt zwar durch die Einstrahlung des α/2-HF-Präparationspulses zu einer Verminderung der Fluktuationen im Einschwingbereich, sie beachtet aber nicht die Magnetisierung nach der Messung z.B. eines Bilddatensatzes. Bei der Akquisition eines weiteren Bildes in einem kurzen Zeitabstand kann daher die Magnetisierung, die vom vorherigen Bilddatensatz herstammt, als Störsignal in Erscheinung treten und Bildartefakte hervorrufen. Zur Lösung dieses Problems wird in dem deutschen Patent DE 198 60 488 C1 vorgeschlagen, zur Vorbereitung einer sich an eine erste Bildakquisition anschließende Bildakquisition einen Ausschwing-Hochfrequenzpuls mit einem Flipwinkel von ungefähr α/2 mit invertiertem Vorzeichen einzustrahlen.
  • Die TrueFISP-Sequenz ermöglicht im dynamischen Gleichgewichtszustand das höchstmögliche SNR pro Zeiteinheit aller bekannten Sequenzen. Problematisch ist allerdings, dass die Signalintensität im dynamischen Gleichgewichtszustand proportional zum Quotienten T2/T1 aus der Spin-Spin-Relaxationskonstanten (T2) und der Spin-Gitter-Relaxationskonstanten (T1) ist. Die hohe Signalintensität und das hohe SNR werden bei Messungen im dynamischen Gleichgewichtszustand daher nur für Materialien mit ähnlich großem T2 und T1 erzielt. Dies trifft auf Blut und die Cerebrospinalflüssigkeit (CSF) zu. Gewebe, bei denen T1 üblicherweise wesentlich größer ist als T2, werden dagegen signalarm dargestellt. Beispiele hierfür sind die weiße und die graue Hirnsubstanz, das Lebergewebe und die Muskulatur. Im Einschwingbereich ist die Signalintensität dagegen stärker protonendichtegewichtet und kaum vom T2/T1-Quotienten abhängig, so dass der Einschwingbereich auch aus diesem Grund im Hinblick auf die signalarm dargestellten Gewebe für die MR-Bildgebung von Interesse ist.
  • Bei Anwendung der TrueFISP-Sequenz mit der üblichen linearen Phasenkodierung werden wegen der T2/T1-Wichtung MR-Bilder erhalten, in denen Blut und CSF mit hoher Signalintensität und hohem SNR und die oben erwähnten Gewebe mit geringer Signalintensität und schlechtem SNR abgebildet werden. Dieses Ergebnis wird auch nicht dadurch verbessert, dass durch Einstrahlen eines α/2-HF-Pulses der Einschwingbereich für die Datenakquisition zugänglich gemacht wird, weil bei der linearen Phasenkodierung die für das SNR und den Kontrast wichtigen zentralen k-Raum-Zeilen erst nach Auffüllen der halben Rohdatenmatrix gemessen werden. Zu diesem Zeitpunkt hat die angeregte Schicht bereits den dynamischen Gleichgewichtszustand mit seiner geringeren Magnetisierung und der T2/T1-Gewichtung der Signalintensität erreicht.
  • Zur Lösung dieses Problems ist vorgeschlagen worden, die TrueFISP-Sequenz mit zentrisch angeordneter Phasenkodierung und α/2-HF-Präparationspuls durchzuführen. Zentrische Phasenkodierung bedeutet, dass zunächst die zentralen Zeilen des k-Raums und anschließend sukzessive die Phasenkodierzeilen oberhalb und unterhalb dieser zentralen Zeilen gemessen werden. Tatsächlich führt die wesentlich frühere Messung der zentralen k-Raum-Zeilen zu einer deutlichen Verbesserung des SNR und des Kontrastes im Bereich der oben erwähnten Gewebe. Mit dieser Technik ist jedoch der Nachteil verbunden, dass Strukturen im resultierenden MR-Bild verschmiert dargestellt werden. Eine derartige Pulssequenz, bei der der zentrale Bereich des k-Raumes bereits kurz nach Sequenzbeginn gemessen wird, wird beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 199 31 292 A1 beschrieben.
  • Es ist weiterhin bekannt, die TrueFISP-Sequenz mit linearer Phasenkodierung für die sequentielle Messung mehrerer Schichten eines Messobjekts zu verwenden. Sequentielle Messung bedeutet, dass für eine Schicht die vollständige Datenakquisition durchgeführt wird, bevor die nächste Schicht gemessen wird. Da der Ablauf der Messung für jede einzelne Schicht hierbei unverändert bleibt, ist man mit den gleichen Problemen wie bei der Messung nur einer Schicht konfrontiert. Dies gilt in gleicher Weise, wenn die sequentielle Messung mehrerer Schichten unter Anwendung der zentrischen Phasenkodierung durchgeführt wird. Auch hierbei bleiben die im Zusammenhang mit der Messung nur einer Schicht auftretenden Probleme unverändert bestehen unverändert bestehen.
  • Ein verbessertes bildgebendes Mehrschichtverfahren für die Erzeugung von MR-Bildern, bei dem Aufnahmen von N Schichten (N > 1) aus einem Messobjekt erzeugt werden und bei dem u.a. die trueFISP-Gradientenechosequenz Anwendung findet, wird in der deutschen Patentanmeldung DE 101 50 133 A1 beschrieben. Ziel dieser Anmeldung ist es, unter Fettsättigung MR-Bilder von mehreren Schichten aufzunehmen und dabei für alle MR-Bilder eine gleichmäßige Fettunterdrückung zu erhalten.
  • Ein weiteres bildgebendes Mehrschichtverfahren, das als SENSE-Verfahren bezeichnet wird, wird in der US-Patentanmeldung US 2003/0122545 A1 beschrieben. SENSE stellt eine parallele Bildgebungstechnik (PAT) dar, durch die die Messzeit verkürzt werden kann. Genauer gehört SENSE zu den bildbasierten PAT-Methoden, bei denen die PAT-Rekonstruktion nach der Fouriertransformation durchgeführt wird. In US 2003/0122545 A1 wird das Ziel verfolgt, ein MR-Bildgebungsverfahren auf der Basis der SENSE-Methode anzugeben, mit dem dynamische Prozesse im Messobjekt akkurat verfolgt werden können und mit dem parallel MR-Bilder mehrerer Schichten erhalten werden können, die kaum Störungen durch physikalische oder physiologische Prozesse, wie Bewegungen im oder des Messobjekts, aufweisen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme des Stands der Technik zu lösen.
  • Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein auf der TrueFISP-Sequenz basierendes MR-Bildgebungsverfahren und einen Kernspintomographen zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, mit dem ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis SNR sowohl für Flüssigkeiten als auch für Gewebe erreicht wird, ohne dass die bei der zentrisch angeordneten Phasenkodierung beobachtete Verschmierung von Strukturen auftritt.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Magnetresonanz-Bildern unter Anwendung des TrueFISP-Sequenzschemas mit simultaner Erfassung der MR-Bilder mehrerer paralleler Schichten eines Messobjekts, das die folgenden Schritte umfasst:
    • a) Festlegen der Zahl der zu erfassenden Schichten N in dem Messobjekt, wobei N mindestens 2 beträgt,
    • b) Festlegen der Zahl der Phasenkodierzeilen MA pro Rohdatenmatrix und Schicht N mit der Maßgabe, dass der Quotient aus MA und N eine natürliche Zahl ist,
    • c) Festlegen der Repetitionszeit TR, der Hochfrequenzpulsdauer HF und des Flipwinkels α,
    • d) Unterteilen jeder Rohdatenmatrix in S separat zu messende Segmente, wobei S gleich N oder ein ganzzahliges Vielfaches von N ist, mit der Maßgabe, dass der Quotient Q aus MA und S, der der Anzahl der Phasenkodierzeilen pro Segment entspricht, eine natürliche Zahl ist,
    • e) Messen aller Segmente S aller Schichten N, wobei der Zeitraum TSeg für die Akquisition der Daten jedes Segments
      Figure 00070001
      beträgt und wobei die Messung aller Segmente S aller Schichten N so durchgeführt wird, dass der Zeitraum TRelax für die Relaxation der Magnetisierung Mz mit der Relaxationskonstanten T1 in einer Schicht N, der dem Zeitraum von der Beendigung der Messung eines ersten Segments bis zum Beginn der Messung eines zweiten Segments derselben Schicht entspricht, TRelax = (N – 1)·TSeg[msec]beträgt.
  • Unter Akquisition der Daten eines Segments wird unter anderem die Ausführung der weiter oben beschriebenen TrueFISP-Sequenz verstanden, wobei das TR-Intervall, das die Abfolge von Anregungspuls, Gradientenschaltungen und Signaldetektion in den weiter oben beschriebenen Zeitintervallen I bis IV umfasst, entsprechend der Anzahl Q der Phasenkodierzeilen pro Segment Q-mal wiederholt wird. Vor dem ersten TR-Intervall eines jeden Segments wird ein α/2-HF-Präparationspuls eingestrahlt. Nach dem letzten TR-Intervall eines jeden Segments, mit Ausnahme des letzten zu messenden Segments einer jeden Schicht, wird zusätzlich ein α/2-Ausschwingpuls eingestrahlt. Dieser zusätzliche α/2-Puls, der für die Rückbildung der Längsmagnetisierung Mz erforderlich ist, wird detailliert in dem deutschen Patent DE 198 60 488 C1 beschrieben. Da nach der Messung des letzten Segments einer jeden Schicht keine weitere Datenakquisition für diese Schicht folgt, ist in diesem Fall der α/2-Ausschwingpuls überflüssig.
  • Unter Messung aller Segmente S aller Schichten N wird die vollständige Akquisition aller Daten, ihre Nachbearbeitung und Speicherung in Rohdatenmatrices und ihre nachfolgende Verwendung zur Bildrekonstruktion unter Anwendung der 2D-Fourier-Methode oder der 3D-Fourier-Methode verstanden.
  • Unter Messobjekt wird insbesondere der menschliche Körper verstanden.
  • Die Messung der Segmente S aller Schichten N wird erfindungsgemäß so durchgeführt, dass bei N Schichten zunächst nacheinander in jeder dieser N Schichten ein einziges Segment gemes sen wird, wodurch die Reihenfolge für die Akquisition der Daten aller Segmente in diesen N Schichten festgelegt wird, und dass bei der Messung aller weiteren Segmente diese Reihenfolge beibehalten wird.
  • Die Akquisition der Daten jedes Segments umfasst erfindungsgemäß im einzelnen in üblicher Weise die folgenden Schritte:
    • – Einstrahlen eines α/2-Präparationspulses, von Q α-HF-Anregungspulsen und eines α/2-HF-Ausschwingpulses in dieser Reihenfolge, wobei das Vorzeichen aller Pulse zwischen +α und -α alterniert und der Abstand zwischen dem α/2-Präparationspuls und dem ersten α-HF-Anregungspuls TR/2 msec, der Abstand zwischen den α-HF-Anregungspulsen TR msec und der Abstand zwischen dem letzten α-HF-Anregungspuls und dem α/2-Ausschwingpuls TR/2 msec beträgt,
    • – Schalten eines Schichtauswahlgradienten +GS beim Einstrahlen des α/2-Präparationspulses und des α/2-Ausschwingpulses und Schalten der Schichtauswahlgradienten -GS, +GS und -GS vor, während und nach dem Einstrahlen der α-HF-Anregungspulse, der Phasenkodiergradienten +GP und -GP und der Auslesegradienten -GR, +GR und -GR während der TR-Intervalle,
    • – Auslesen der von der angeregten Schicht abgestrahlten Kernresonanzsignale bei geschaltetem Auslesegradienten +GR und Ablegen der Messdaten in der Rohdatenmatrix
  • Soweit diese Abfolge abgewandelt werden kann, ohne dass hierdurch die TrueFISP-Sequenz in ihrem Aufbau und ihrer Wirkung im Kern verändert wird, gehören auch diese Abwandlungen zum erfindungsgemäßen Verfahren. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Anwendung der in 2 dargestellte Sequenz durchgeführt werden.
  • Am Ende der segmentierten Datenerfassung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können die akquirierten und in den Rohdatenmatrices abgelegten Messdaten in üblicher Weise unter Anwendung der 2D-Fourier-Methode oder der 3D-Fourier-Methode oder jeder sonstigen geeigneten Methode zum MR-Bild verarbeitet werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die für eine Schicht festgelegte Zahl MA der abzutastenden k-Raum-Zeilen (Phasenkodierzeilen) in mehrere gleich große Segmente unterteilt wird, die einzeln gemessen werden, und bei dem in einem Messvorgang simultan mehrere Schichten gemessen werden (Mehrschichttechnik), wobei die Reihenfolge der Messung aller S Segmente aller Schichten so festgelegt ist, dass zwischen der Messung eines ersten Segments und der Messung eines zweiten Segments einer Schicht immer eine Relaxationszeit TRelax zur Relaxation der Magnetisierung Mz in dieser Schicht zur Verfügung steht, die sich aus der folgenden Formel TRelax = (N – 1)·TSeg[msec]ergibt, wird ein deutlich höheres SNR im Bereich der Gewebe mit sehr verschiedenem T1 und T2, wie weiße und graue Hirnsubstanz, Leber und Muskulatur, erhalten als bei einer True-FISP-Messung mit sequentieller Messung der gleichen Zahl von Schichten. Bei in etwa gleicher Messdauer nimmt das SNR für diese im Stand der Technik nur signalarm abgebildeten Gewebe um mindestens den Faktor 2 zu. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bleibt das SNR von Flüssigkeiten, wie Blut und CSF, mindestens ebenso hoch wie bei den Verfahren des Stands der Technik. Das störende Verschmieren von Strukturen im MR-Bild, das bei der Kombination der TrueFISP-Sequenz mit der zentrisch angeordneten Phasenkodierung beobachtet wird, wird nicht festgestellt.
  • Die erfindungsgemäße Verbesserung des SNR basiert darauf, dass durch die Segmentierung des k-Raumes mehrere Segmente mit einer geringeren Anzahl an Phasenkodierzeilen gebildet werden, die innerhalb eines Anregungspulszuges gemessen werden. Die Akquisition aller Daten dieser verkürzten Segmente erfolgt vollständig bei der hohen Anfangsmagnetisierung vor der Einstellung des dynamischen Gleichgewichtszustands der TrueFISP-Sequenz. Da nach Beendigung der Messung eines Segments in einer ersten Schicht zunächst mindestens ein Segment in mindestens einer weiteren Schicht gemessen wird, bevor die Messung des nächsten Segments in der ersten Schicht durchgeführt wird, steht der ersten Schicht die Relaxationszeit Trelax für die T1-Relaxation und damit die Rückbildung der Längsmagnetisierung zur Verfügung. Bei der nächsten HF-Anregung dieser ersten Schicht steht somit für die k-Raum-Zeilen des nächsten Segments eine ähnlich hohe oder gleich hohe Magnetisierung wie für die k-Raum-Zeilen des ersten Segments zur Verfügung.
  • Der für die Messung eines Segments erforderliche Zeitraum Tseg nimmt wegen der geringer werdenden Anzahl von zu messenden k-Raum-Zeilen mit steigender Schichtzahl N immer weiter ab, so dass die Messung immer stärker an den Anfang des Einschwingbereichs verschoben wird. Dies hat den Vorteil, dass ein immer größerer Anteil der k-Raum-Zeilen im Bereich der höchsten Anfangsmagnetisierung kurz nach dem Einstrahlen des α/2-Präparationspulses gemessen wird. Die Verkürzung der Messdauer hat außerdem den Vorteil, dass die für die Datenakquisition verwendete Magnetisierung für alle k-Raum-Zeilen immer konstanter wird.
  • Ein weiterer Vorteil der zunehmenden Schichtzahl N und der damit verbundenen proportionalen Zunahme der Zahl der Segmente pro Schicht ist die sich verlängernde Relaxationszeit TRelax, die sich an die Messung eines Segments für diese Schicht anschließt, die zu einer Erhöhung der Anfangsmagnetisierung zu Beginn der Messung des nächsten Segments dieser Schicht führt. Diese Relaxation innerhalb einer angeregten Schicht nach Beendigung der Datenakquisition für ein Segment wird durch die folgende Formel wiedergegeben: Mz(T) = M0·(1 – exp(– T/T1)) + Mz(0)·exp(– T/T1)
  • Durch die Nutzung der Magnetisierung Mz zum Zeitpunkt TSeg
    Figure 00110001
    wird auch bei der Messung des nächsten Segments eine hohe Signalintensität gewährleistet, so dass insgesamt ein besseres SNR erzielt wird.
  • Die Gesamtakquisitionszeit für die Messung aller Phasenkodierzeilen aller Segmente S aller Schichten N nimmt gegenüber der sequentiellen Messung einer gleichen Zahl von Schichten gemäß dem Stand der Technik unwesentlich zu, weil pro Segment ein zusätzlicher α/2-Präparationspuls und ein zusätzlicher α/2-Ausschwingpuls mit Ausnahme des letzten Segments jeder Schicht eingestrahlt wird.
  • Das Ausmaß der Verbesserung des SNR hängt von der Zahl der gemessenen Schichten ab. Vorzugsweise werden bis zu etwa 30 Schichten simultan gemessen. Die Zahl der Schichten liegt vorteilhaft im Bereich von 3 bis 20. Bei einer kleineren Anzahl von Schichten nimmt die Relaxationszeit TRelax ab und die Segmentdauer TSeg zu. Die Verbesserung des SNR fällt dann geringer aus. Bei mehr als 20 Schichten erhält man nur noch eine unwesentliche Zunahme der Relaxationszeit, wobei gleichzeitig die Anzahl der flankierenden α/2-HF-Pulse zunimmt und die Gesamtmesszeit für alle Schichten unwesentlich verlängert wird. Für N gleich 10 erreicht die Relaxationszeit bereits einen sehr hohen Wert.
  • Nach einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Anzahl der Segmente S pro Schicht gleich der Anzahl der gemessenen Schichten N. Alternativ kann S auch gleich 2N, 3N oder 4N etc. sein. Der Quotient aus der Anzahl der Phasenkodierzeilen der Rohdatenmatrix und der Zahl der Segmente sollte eine natürliche Zahl sein. Für die symmetrische Variante, d.h. S gleich N, sind die Messzeit TSeg pro Segment und die sich anschließende Relaxationszeit TRelax jeweils doppelt so lang wie für die Variante, in der S gleich 2N ist. Der Vorteil der Variante mit S gleich N besteht darin, dass die Relaxationszeit länger ist und damit die Magnetisierung vor der nächsten Messung zu einem höheren Wert zurückkehren kann, wodurch die Amplitude der SSFP-Signale höher wird. Der Vorteil der Variante mit S gleich 2N besteht darin, dass die Messzeit Tseg halb so groß ist, so dass die Magnetisierung bei der Messung eines Segments weniger stark abfällt und dementsprechend die Amplitude des SSFP-Signals während der Datenakquisition etwas konstanter ist. Durch diese Maßnahme wird also der Signalgang kleiner. Die Verkleinerung des Signalgangs kann im erfindungsgemäßen Verfahren auch durch die Optimierung der Flipwinkel-Verteilung, d.h. durch eine kontinuierliche Änderung oder eine nach einem anderen Schema erfolgende Änderung des Flipwinkels von Phasenkodierzeile zu Phasenkodierzeile erreicht werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren für die Messung von Volumina anstelle von Schichten verwendet, wobei in diesem Fall zusätzlich ein Phasenkodiergradient GS,P in Schichtrichtung P-mal geschaltet wird, bei dem sich die Messung durch die Inkrementierung einer weiteren Phasenkodiertabelle wiederholt, um den Datenraum in Bild-Richtung aufzufüllen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dieser Ausführungsform besteht darin, dass N Volumina anstelle von N Schichten gemessen werden, wofür zusätzlich in einer inneren Schleife ein Phasenkodiergradient in Schichtrichtung P-mal inkrementiert wird mit der Maßgabe, dass der Quotient Q aus P/N, der der Anzahl der Phasenkodierschritte pro Segment entspricht, eine natürliche Zahl ist, und dass in einer weiteren äußeren Schleife die Bildphasenkodierung durch die MA-fache Inkrementierung abgeschlossen wird.
  • Die erfindungsgemäße Methode kann demnach durch Anwendung einer üblichen 3D-Sequenz auf dieses Schema erweitert werden durch eine zusätzliche äußere Schleife MA über die in-plane-Fourierzeilen (Ausleserichtung), wobei die innere Schleife P über die Fourierzeilen in Schichtrichtung geht.
  • Die Gesamtmesszeit TA für die 3D-Methode ergibt sich hierbei als das Produkt der Partitionen P, der Zahl der Volumina N, der Zeilen MA und der Repetitionszeit TR: TA = P·N·MA·TR
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung von Volumina kann weiterhin die Schleifenreihenfolge zunächst in Bildrichtung MA und dann in Schichtpartitionsrichtung P und somit umgekehrt durchlaufen werden.
  • Erfindungsgemäß kann die Datenakquisition für jedes Segment unmittelbar nach dem Einstrahlen des α/2-HF-Präparationspulses, d.h. bereits mit dem Einstrahlen des ersten α-HF-Anregungspulses beginnen. Dadurch wird die größte Anfangsmagnetisierung des Einschwingbereichs für die Messung ausgenutzt. Alternativ kann die Datenakquisition zeitlich versetzt beginnen: nach dem Einstrahlen des α/2-Präparationspulses werden mehrere TR-Intervalle abgewartet, bis mit der Datenakquisition begonnen wird. Auf diese Weise können gegebenenfalls zu Beginn des Anregungspulszuges noch vorhandene Fluktuationen der Magnetisierung aus der Messung eliminiert werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Variante wird zur Präparation der Magnetisierung vor jedem α/2-HF-Präparationspuls für alle Segmente ein β-HF-Puls unter einem Winkel β im Bereich von 50 bis 80°, vorzugsweise 70°, eingestrahlt und die verbliebene Quermagnetisierung mit einem Gradientenpuls dephasiert. Hierdurch wird die Einstellung eines Gleichgewichtszustands der Magnetisierung bereits im Einschwingbereich gefördert. Mit diesem zusätzlichen β-HF-Puls kann ein näherungsweise waagerechter Verlauf der Magnetisierung erzielt werden, wodurch Bildartefakte, wie das "Ghosting", reduziert werden.
  • Ebenfalls nach einer bevorzugten Ausführungsform wird vor dem Beginn der Relaxationszeit Trelax für alle Segmente zusätzlich ein γ-Puls im Bereich 0° ≤ γ ≤ 180° eingestrahlt und die ver bliebene Quermagnetisierung mit einem Gradientenpuls dephasiert.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein Segment oder können mehrere Segmente oder alle Segmente mit zentrischer Phasenkodierung innerhalb dieses oder dieser Segmente gemessen werden. Dies bedeutet beispielsweise für ein Segment, das die Phasenkodierzeilen 81 bis 160 umfasst, das bei der Messung dieses Segments mit der Phasenkodierzeile 120 begonnen wird, wonach die Messung der übrigen k Zeilen in der Reihenfolge 121, 119, 122, 118, 123, 117 usw. erfolgt.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Kernspintomograph, der einen Anlagenrechner umfasst, der für die Ausführung der erfindungsgemäßen Verfahren programmiert ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 detaillierter beschrieben.
  • 1 zeigt den schematischen Aufbau eines Kernspintomographen;
  • 2 zeigt das TrueFISP-Modul, das bei der Akquisition der Daten eines Segments gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt wird;
  • 3 zeigt ein erstes Segment und ein zweites Segment des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie die dazwischen liegende Relaxationsphase;
  • 4 enthält einen Vergleich des nächstliegenden Stands der Technik (4a)) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren;
  • 5 enthält ein Diagramm, mit dem der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Schichten N und der Relaxationszeit Trelax graphisch veranschaulicht wird.
  • 6 zeigt schematisch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall der Messung von Volumina anstelle von Schichten.
  • In 1 ist ein typischer Kernspintomograph für die Erstellung von Schnittbildern eines Untersuchungsobjektes dargestellt, wie er auch für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann. Er umfasst Spulen (1, 2, 3, 4), die ein magnetisches Grundfeld B0 erzeugen. In diesem Grundfeld befindet sich das zu untersuchende Messobjekt, z.B. der Körper eines Patienten. Außerdem weist der Kernspintomograph Gradientenspulen auf, die zur Erzeugung unabhängiger, zueinander senkrechter Magnetfeldgradienten in den Richtungen x, y und z dienen. In der Figur sind der Übersichtlichkeit halber nur die Gradientenspulen 7 und 8 gezeichnet, die zusammen mit einem Paar gegenüberliegender, gleichartiger Gradientenspulen zur Erzeugung der Gradienten GR dienen. Die gleichartigen, nicht gezeichneten Gradientenspulen für GP liegen parallel zum Körper 5 sowie oberhalb und unterhalb des Körpers. Die für das Gradientenfeld GS erforderlichen Spulen sind quer zur Längsachse des Körpers am Kopf und am Fußende angeordnet. Der Tomograph enthält weiterhin eine zur Erzeugung der HF-Strahlung und zur Detektion der Kernresonanzsignale dienende Hochfrequenzspule 9. Die von einer strichpunktierten Linie 10 umgrenzten Spulen 1, 2, 3, 4, 7, 8 und 9 stellen das eigentliche Untersuchungsinstrument dar. Es wird von einer elektrischen Anordnung aus betrieben, die ein Netzgerät 11 zum Betrieb der Spulen 1 bis 4 sowie eine Gradientenstromversorgung 12, mit der die Gradientenspulen 7 und 8 sowie die weiteren Gradientenspulen verbunden sind, umfasst. Der Gradientenverstärker weist eine Schnelligkeit auf, die die Schaltung der Gradienten mit der für die TrueFISP-Sequenz erforderlichen Schnelligkeit ermöglicht. Die Messspule 9 ist über einen Signalverstärker 14 bzw. einen Hochfrequenzsender 15 an einen Anlagenrechner 17 gekoppelt, an dem zur Ausgabe der MR-Bilder ein Monitor 18 angeschlossen ist. Der Anlagenrechner ist für die Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren programmiert. Die Komponenten 14 und 15 bilden eine Hochfrequenzein richtung 16 zur Signalerzeugung und Signaldetektion. Ein Umschalter 19 ermöglicht das Umschalten von Sendebetrieb auf Empfangsbetrieb.
  • 2 zeigt die Puls- und Gradientenfolge der bevorzugt verwendeten TrueFISP-Sequenz. Die mit dieser Folge akquirierten Messdaten werden für die bildgebende 2D- oder 3D-Fourierrekonstruktion verwendet. Die oberste Zeile zeigt die Abfolge der HF-Pulse. Die Messung eines Segments beginnt mit einem α/2-HF-Präparationspuls, auf den die α-HF-Anregungspulse und ein das Segment abschließender α/2-Ausschwingpuls folgen. Zur Vereinfachung sind nur 2 von insgesamt Q α-HF-Anregungspulsen gezeigt. Das Zeitintervall zwischen den α-Pulsen beträgt TR msec, das Zeitintervall zwischen α/2-Pulsen und α-Pulsen TR/2 msec. Der Flipwinkel α wechselt ständig sein Vorzeichen. Die zweite Zeile zeigt die während der Einstrahlung der α-Pulse und der α/2-Pulse geschalteten Schichtselektionsgradient +GS, die jeweils von zwei halb intensiven und halb so lang geschalteten Gradienten -GS flankiert werden. In der dritten Zeile sind die Gradienten GR und die Signaldetektion dargestellt. Zwischen zwei α-HF-Anregungspulsen wird nach TR/2 msec (= Echozeit TE) das Kernresonanzsignal in Form eines Gradientenechos ausgelesen. Während der Detektion des Kernresonanzsignals ist für die Ortskodierung des Signals ein Auslesegradient +GR geschaltet, der von zwei halb so lang geschalteten und halb so intensiven Auslesegradienten -GR flankiert wird. Der vorlaufende Auslesegradient -GR dephasiert die Magnetisierung, während der nachfolgende Auslesegradient -GR die Rephasierung der Magnetisierung bewirkt. Aus der vierten Zeile geht hervor, dass zeitgleich mit dem vorlaufenden und dem nachfolgenden Auslesegradienten -GR Phasenkodiergradienten +GP und -GP ebenfalls für die Ortskodierung der detektierten Signals geschaltet werden. Diese hochsymmetrische Abfolge von Gradienten gewährleistet, dass die Magnetisierung nach dem Auslesen eines Kernresonanzsignals und vor dem Einstrahlen des nächsten α-HF-Anregungspulses vollständig rephasiert ist.
  • 3 enthält das Ergebnis einer Simulation des erfindungsgemäßen Verfahrens für zwei Segmente einer Schicht #. In der Praxis entspricht dies der Durchführung der TrueFISP-Sequenz, die in 2 dargestellt ist, für diese beiden Segmente. In γ-Richtung sind die berechneten SSFP-Signalintensitäten aufgetragen, die für die Phasenkodierzeilen erhalten werden, die diesen beiden Segmenten zugeordnet sind. Die beiden Segmente sind durch einen doppelt so langen Zeitraum TRelax voneinander getrennt, in dem die Magnetisierung ohne von außen einwirkende HF-Pulse und Gradientenfelder mit T1 relaxiert. Die obere Kurve enthält eine Simulation für graue Hirnsubstanz, die untere eine Simulation für weiße Hirnsubstanz. Die unterschiedlichen Ergebnisse beruhen auf der unterschiedlichen Protonendichte und der unterschiedlichen T1- und T2-Relaxationszeiten von weißer und grauer Hirnsubstanz.
  • Die Berechnung simuliert eine Messung im Einschwingbereich, was an der stetig abfallenden Signalintensität entsprechend einer abfallenden Magnetisierung erkennbar ist. Bei Durchführung der TrueFISP-Sequenz sinkt demnach die SSFP-Signalintensität für weiße Hirnsubstanz während des Anregungspulszuges schneller ab als für graue Hirnsubstanz. Außerdem erkennt man, dass für weiße Hirnsubstanz in der Relaxationsphase eine schnellere Relaxation der Magnetisierung erhalten wird als für graue Hirnsubstanz.
  • In 4 werden die Ergebnisse gegenübergestellt, die bei einer Simulation des Verfahrens des nächstliegenden Stands der Technik und des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden. Auch diese Simulation wurde für weiße und graue Hirnsubstanz durchgeführt.
  • 4a) stellt den Stand der Technik dar und enthält die Simulation eines Verfahrens mit Durchführung der TrueFISP-Sequenz, die in 2 abgebildet ist. Bei diesem Verfahren werden drei Schichten (N = 3) sequentiell gemessen. Für jede dieser Schichten wird eine Rohdatenmatrix aus 240 Phasenkodierzeilen angelegt und mit berechneten Messdaten gefüllt.
  • Für die Repetitionszeit TR werden 5 msec, für den Flipwinkel 70° vorgegeben. Für graue Hirnsubstanz (Substanz (1); Protonendichte M0(1) = 1000, T1(1) = 1000 msec und T2(1) = 100 msec) wird die obere Kurve, für weiße Hirnsubstanz (Substanz (2); Protonendichte M0(2) = 900, T1(2) = 700 msec und T2(2) = 70 msec) die untere Kurve erhalten.
  • Bei der sequentiellen Messung von drei Schichten werden zunächst alle ortskodierten SSFP-Signale der ersten Schicht, dann der zweiten Schicht und schließlich der dritten Schicht detektiert und in drei Rohdatenmatrices abgelegt. Erwartungsgemäß liefert die Simulation für alle Schichten das gleiche Ergebnis: für k = 1 (oberste k-Raum-Zeile mit stärkster Phasenkodierung) wird das größte Signal berechnet, während für k = 120 (d.h. die zentrale k-Raum-Zeile ohne Phasenkodierung) die Signalintensität bereits auf einen niedrigen Wert abgefallen ist, der für k = 240 (stärkste Phasenkodierung) nur noch geringfügig weiter abnimmt. Dieser niedrige wert für k = 120 ist ungünstig, weil das SNR und der Kontrast des MR-Bildes von den zentralen k-Raum-Zeilen bestimmt werden. Das berechnete SSFP-Signal der zentralen k-Raum-Zeile (k = 120) von grauer Hirnsubstanz beträgt 153 w.E. (willkürliche Einheiten), und von weißer Hirnsubstanz 115 w.E.
  • 4b) zeigt die Simulation für das erfindungsgemäße Verfahren mit Segmentierung des k-Raumes, für die Messung von ebenfalls drei Schichten unter Anwendung der Sequenz gemäß 2. Die bei der Simulation eingesetzten Daten stimmen mit den oben verwendeten Daten überein. Die Achsenskalierungen sind identisch, so dass die Ergebnisse der Simulation unmittelbar mit 4a) verglichen werden können. Die 240 k-Raum-Zeilen umfassende Rohdatenmatrix wird für alle drei Schichten in drei Segmente unterteilt, von denen das erste Segment die k-Raum-Zeilen 1 bis 80, das zweite Segmente die k-Raum-Zeilen 81 bis 160 und das dritte Segmente die k-Raum-Zeilen 161 bis 240 umfasst. Bei Vernachlässigung der α/2-Pulse stimmt die insgesamt benötigte Akquisitionszeit mit der gesamten Akquisitionszeit beim sequentiellen Verfahren des Stands der Technik gemäß 4a) überein. Zur Bestimmung der Signalintensität von grauer und weißer Hirnsubstanz wird das SSFP-Signal für die k-Raum-Zeile 120 der Messung des mittleren Segments der dritten Schicht herangezogen. Für die graue Hirnsubstanz wird ein Wert von 314 w.E., für die weiße Hirnsubstanz ein Wert von 259 w.E. erhalten.
  • Bei der Simulation der Messung von drei Schichten wird demnach die Signalintensität durch die erfindungsgemäße Unterteilung des k-Raumes in 3 Segmente mehr als verdoppelt, ohne dass hierfür eine längere Messzeit benötigt wird, die in beiden Fällen 3600 msec beträgt. Die notwendige Zahl der Magnetisierungspräparationen mit der Dauer: halbe Hochfrequenzpulsdauer und halbe TR-Zeit: HF/2 + TR/2 = 0,5 + 2,5 = 3 msec, ist beim sequentiellen Mehrschichtverfahren gleich N und beim segmentierten Mehrschichtverfahren gleich N·(2·N – 1). Bei einer Messung anstelle einer Simulation würde sich somit die Messzeit um 3·3 = 9 msec bzw. um 15·3 = 45 msec verlängern auf Grund der erforderlichen Einstrahlung von α/2-HF-Präparationspulsen und α/2-HF-Ausschwingpulsen. Diese geringfügige Verlängerung ändert nichts daran, dass das SNR durch die erfindungsgemäße Segmentierung um etwa den Faktor 2 verbessert wird.
  • 4b) veranschaulicht zusätzlich, wie erfindungsgemäß die Reihenfolge festgelegt wird, in der die Segmente gemessen werden. Auf die Messung des ersten Segments der 1. Schicht folgt die Messung des 1. Segments der 2. Schicht und dann die Messung des 1. Segments der dritten Schicht. Nach Messung eines ersten Segments für alle 3 Schichten wird mit der Messung aller weiteren Segmente fortgefahren. Durch die ersten drei Messungen wird die Reihenfolge, in der die 3 Schichten bei der weiteren Datenakquisition mit α-HF-Pulsen zur Messung der weiteren Segmente angeregt werden, zu 1 → 2 → 3 festgelegt. Diese Reihenfolge der Messung der S Segmente gilt für Verfahren mit N Schichten in entsprechender Weise. Hierdurch wird gewährleistet, dass zwischen zwei Segmenten einer Schicht immer die gleiche, von N, MA und TR abhängige Relaxationszeit TRelax zur Verfügung steht.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Simulation von MR-Messungen eine vollständige Vorhersage der Ergebnisse ermöglicht, die erhalten werden, wenn eine echte Messung durchgeführt wird.
  • Das Diagramm gemäß 5 stellt den funktionalen Zusammenhang zwischen der Anzahl der gemessenen Schichten N, der damit zusammenhängenden Segmentierung des k-Raumes und der daraus folgenden Zunahme der Relaxationszeit TRelax graphisch dar. Für N Schichten und N Segmente besteht der folgende Zusammenhang zwischen der Dauer eines Segments und der dazwischen liegenden Relaxationszeit. Mit den flankierenden Präparationsphasen der trueFISP-Sequenz beträgt die Zeit pro Segment
    Figure 00210001
  • Die Relaxationszeit ist dann TRelax = (N – 1)·TSeg
  • Bei kleiner Segmentzahl N wird die Relaxationszeit überproportional mit N größer, bei zunehmender Anzahl N nimmt sie nur noch linear mit N zu. Demnach führt ab einer bestimmten Anzahl von Schichten N eine weitere Erhöhung der Schichtzahl nur noch zu einer sehr geringen Verlängerung der Relaxationszeit Trelax. Da jedoch mit jeder weiteren Schicht die Messung eines weiteren Segments verbunden ist, und für jedes Segment ein die Messzeit verlängernder flankierender α/2-HF-Puls vor und nach der TrueFISP-Sequenz erforderlich ist, nimmt die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Grund der verlängerten Messdauer ab einer bestimmten Schichtzahl unwesentlich ab. Eine optimale Schichtzahl N liegt gemäß 5 in etwa bei N gleich 3 bis 18, beispielsweise bei 10.
  • 6 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Messung von Volumina anstelle von Schichten. Das beschriebene Mehrschicht-trueFISP-2D-Schema wird hier um eine Dimension auf ein 3D-Verfahren erweitert, indem eine weitere Datenakquisitionsschleife hinzugefügt wird. Anstatt N Schichten anzuregen werden N Volumina angeregt, deren Segmente 5 werden jeweils nacheinander in Schichtrichtung P-fach phasenkodiert. Nachdem diese Kodierung in Schichtrichtung (Partitionsrichtung) abgeschlossen ist, wird dieses Vorgehen MA-fach mit jeweiliger Inkrementierung des Phasenkodiergradienten in der dazu senkrechten Richtung wiederholt. Die Gesamtmesszeit TA für das 3D-Verfahren beträgt TA3D = Partitionen P * Volumen N * Linien MA * Repetitionszeit TR = 230 s, wenn man für P = 64, N = 3, MA = 40 und TR = 5 ms annimmt. Zum Vergleich ist die Gesamtmesszeit TA für das 2D-Verfahren TA2D = Schichten N * Linien MA * Repetitionszeit TR = 3,6 s.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Erzeugung von Magnetresonanzbildern unter Anwendung des TrueFISP-Sequenzschemas mit sequentieller Erfassung der MR-Bilder mehrerer Schichten eines Messobjekts, das die folgenden Schritte umfasst: a) Festlegen der Zahl der zu erfassenden Schichten N in dem Messobjekt, wobei N mindestens 2 beträgt, b) Festlegen der Zahl der Phasenkodierzeilen MA pro Rohdatenmatrix und Schicht N mit der Maßgabe, dass der Quotient aus MA und N eine natürliche Zahl ist, c) Festlegen der Repetitionszeit TR, der Hochfrequenzpulsdauer HF und des Flipwinkels α, d) Unterteilen jeder Rohdatenmatrix in S separat zu messende Segmente, wobei S gleich N oder ein ganzzahliges Vielfaches von N ist, mit der Maßgabe, dass der Quotient Q aus MA und S, der der Anzahl der Phasenkodierzeilen pro Segment entspricht, eine natürliche Zahl ist, e) Messen aller Segmente S aller Schichten N, wobei der Zeitraum TSeg für die Akquisition der Daten jedes Segments
    Figure 00230001
    beträgt und wobei die Messung aller Segmente S aller Schichten N so durchgeführt wird, dass der Zeitraum TRelax für die Relaxation der Magnetisierung Mz mit der Relaxationskonstanten T1 in einer Schicht N, der dem Zeitraum von der Beendigung der Messung eines ersten Segments bis zum Beginn der Messung eines zweiten Segments derselben Schicht entspricht, TRelax = (N – 1)·TSeg[msec]beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Segmente S aller Schichten N so durchgeführt wird, dass bei N Schichten zunächst nacheinander in jeder dieser N Schichten ein einziges Segment gemessen wird, wo durch die Reihenfolge für die Akquisition der Daten aller Segmente in diesen N Schichten festgelegt wird, und dass bei der Messung aller weiteren Segmente diese Reihenfolge beibehalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Akquisition der Daten jedes Segments die folgenden Schritte umfasst: – Einstrahlen eines α/2-Präparationspulses, von Q α-HF-Anregungspulsen und eines α/2-HF-Ausschwingpulses in dieser Reihenfolge, wobei das Vorzeichen aller Pulse zwischen +α und -α alterniert und der Abstand zwischen dem α/2-Präparationspuls und dem ersten α-HF-Anregungspuls TR/2 msec, der Abstand zwischen den α-HF-Anregungspulsen TR msec und der Abstand zwischen dem letzten α-HF-Anregungspuls und dem α/2-Ausschwingpuls TR/2 msec beträgt, – Schalten eines Schichtauswahlgradienten +GS beim Einstrahlen des α/2-Präparationspulses und des α/2-Ausschwingpulses und Schalten der Schichtauswahlgradienten -GS, +GS und -GS vor, während und nach dem Einstrahlen der α-HF-Anregungspulse, der Phasenkodiergradienten +GP und -GP und der Auslesegradienten -GR, +GR und -GR während der TR-Intervalle, – Auslesen der von der angeregten Schicht abgestrahlten Kernresonanzsignale bei geschaltetem Auslesegradienten +GR und Ablegen der Messdaten in der Rohdatenmatrix.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei S gleich N ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass N Volumina anstelle von N Schichten gemessen werden, wofür zusätzlich in einer inneren Schleife ein Phasenkodiergradient in Schichtrichtung P-mal inkrementiert wird mit der Maßgabe, dass der Quotient Q aus P/N, der der Anzahl der Phasenkodierschritte pro Segment entspricht, eine natürliche Zahl ist, und dass in einer weiteren äußeren Schleife die Bildphasenkodierung durch die MA-fache Inkrementierung abgeschlossen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schleifenreihenfolge zunächst in Bildrichtung MA und dann in Schichtpartitionsrichtung P und somit umgekehrt durchlaufen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenakquisition für jedes Segment nach dem Einstrahlen des α/2-HF-Präparationspulses unmittelbar mit dem Einstrahlen des ersten α-HF-Anregungspulses beginnt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenakquisition für jedes Segment erst nach dem Einstrahlen des α/2-HF-Präparationspulses und mehrerer α-HF-Anregungspulse beginnt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Magnetisierungspräparation vor allen α/2-HF-Magnetisierungspulsen ein β-HF-Puls mit einem Winkel β im Bereich von 50° bis 80°, vorzugsweise 70°, eingestrahlt wird und die verbliebene Quermagnetisierung mit einem Gradientenpuls dephasiert wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem α/2-HF-Ausschwingpuls und vor dem Beginn der Relaxationszeit TRelax bei allen zu messenden Segmenten ein γ-Puls im Bereich 0° ≤ γ ≤ 180° eingestrahlt wird und die verbliebene Quermagnetisierung mit einem Gradientenpuls dephasiert wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment mit zentrischer Phasenkodierung gemessen wird.
  12. Kernspintomograph, der einen Anlagenrechner umfasst, der für die Ausführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 programmiert ist.
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