DE102009007361A1

DE102009007361A1 - Verfahren zur Aufnahme von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten

Info

Publication number: DE102009007361A1
Application number: DE102009007361A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dr. Kannengießer; Peter Schmitt; Michael Zenge
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2029-02-05
Also published as: US8598873B2; DE102009007361B4; US20100194390A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten aus einem Untersuchungsbereich (12) einer Magnetresonanzanlage, wobei ein auf einem Liegetisch (13) angeordnetes Untersuchungsobjekt (11) kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich (12) gefahren wird, mit den folgenden Schritten: - Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich (12), während das Untersuchungsobjekt (11) mit dem Liegetisch (13) kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich (12) bewegt wird, wobei vor dem Aufnehmen eines Magnetresonanzsignals eine Phasenkodierung, welche einer Position in einem k-Raum entspricht, zum Abtasten des k-Raums durchgeführt wird, - Anhalten der Bewegung des Liegetischs bei einer vorbestimmten Liegetisch-Position und - Fortfahren mit dem Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich (12) über eine vorbestimmte Zeitspanne, während der Liegetisch (13) in der vorbestimmten Position verweilt, wobei zumindest bei ruhendem Liegetisch die Phasenkodierung derart erfolgt, dass abwechselnd eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines ersten Bereichs (31) des k-Raums mit Magnetresonanzdaten und eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines zweiten Bereichs (32) des k-Raums mit Magnetresonanzdaten aufgenommen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten sowie eine Magnetresonanzanlage hierfür. Das Verfahren kann insbesondere bei kontrastverstärkter Magnetresonanzangiographie (CE-MRA) zum Einsatz kommen.
Die Magnetresonanztomographie ist ein häufig verwendetes Bildgebungsverfahren, welches insbesondere bei medizinischen Fragestellungen zum Einsatz kommt. Bei der herkömmlichen Magnetresonanztomographie (MRT) wird eine Person oder ein Objekt, das untersucht werden soll, in einem Untersuchungsbereich der Magnetresonanzanlage positioniert. In dem Untersuchungsbereich wird ein möglichst homogenes statisches Grundmagnetfeld (B₀) erzeugt, durch welches die Kernspins in dem Untersuchungsobjekt in Richtung des Grundmagnetfeldes ausgerichtet werden. Durch das Einstrahlen von Hochfrequenz(HF)-Pulsen in das Untersuchungsobjekt werden die Kernspins aus dieser Lage ausgelenkt. Bei einem Relaxieren der Kernspins wird ein Hochfrequenzsignal emittiert, welches anschließend als Magnetresonanzsignal detektiert wird. Dabei kann eine Ortskodierung durch Anlegen verschiedener Magnetfeldgradienten erfolgen. Aus den aufgenommen Magnetresonanzdaten können anschließend Bilddaten rekonstruiert werden, die einen inneren Bereich des Untersuchungsobjektes abbilden.
Um eine ausreichende Bildqualität zu erzielen ist es bei herkömmlichen Verfahren nötig, bei ruhendem Untersuchungsobjekt Magnetresonanzdaten über eine bestimmte Zeitdauer aufzunehmen. Der Untersuchungsbereich, innerhalb dessen das Grundmagnetfeld eine ausreichende Homogenität aufweist, ist in seiner Ausdehnung jedoch beschränkt. Zum Abbilden eines größeren Bereichs wird bei neueren Magnetresonanztomographieverfahren der Liegetisch, auf welchem das Untersuchungsobjekt angeord net ist, kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich bewegt. Während diesem so genannten „Continuous Table Movement” (CTM) werden Magnetresonanzdaten aufgenommen und rekonstruiert. Somit kann mit nur einer Aufnahme ein nahtloses Bild eines großen Bereichs des Untersuchungsobjekts erzeugt werden.
Ein Anwendungsbeispiel ist die kontrastverstärkte Magnetresonanzangiographie (CE-MRA), bei welcher in das Untersuchungsobjekt ein Kontrastmittel eingebracht wird, und wobei der Kontrastmittelbolus anschließend den Blutkreislauf durchläuft. Durch Bewegen des Liegetischs kann die Aufnahme der Magnetresonanzdaten dem Kontrastmittelbolus durch den Körper des Untersuchungsobjekts folgen. Für derartige Untersuchungen können beispielsweise schnelle Gradientensysteme, eine automatische Liegetischverschiebung sowie die TIM(Total Imaging Matrix)-Technologie zum Einsatz kommen. Der Kontrastmittelbolus kann somit von den renalen Arterien bis zu den Gefäßen der Füße in hoher Bildqualität und ohne Abbildung der venösen Phase verfolgt werden. Die TIM-Technik zusammen mit einer kontinuierlichen Tischbewegung (TIM-CT) ermöglicht in diesem Zusammenhang eine nahtlose Gefäßdarstellung im Untersuchungsbereich.
Bei bestimmten Krankheitsbildern, wie einer peripheren arteriellen Verschlusskrankheit, kann das Kontrastmittel beispielsweise in den beiden Füßen einer Untersuchungsperson zu verschiedenen Zeiten ankommen. Zum verlässlichen Separieren von Arterien und Venen ist insbesondere bei schweren Krankheitsbildern eine Zeitauflösung von aufgenommenen Bilddaten erforderlich. Beispielsweise können Bilddaten von einer frühen, einer mittleren und einer späten Phase des Kontrastmitteleinflusses zum Separieren von Arterien und Venen aufgenommen werden. Dabei ist es wünschenswert, die Magnetresonanzdaten mit einer möglichst hohen Wiederholungsfrequenz aufzunehmen. Zum Verbessern der Zeitauflösung können so genannte „View Sharing”-Verfahren verwendet werden. Ein derartiges View Sharing während kontinuierliche Liegentischverschiebung ist jedoch mit einer notwendigen Korrektur für Nichtlinearitäten in dem Magnetfeldgradienten nur bedingt kompatibel.
Insbesondere kann das TIM-CT-Verfahren, welches eine rekonstruktionszeitoptimierte Korrektur für Nichtlinearitäten der Magnetfeldgradienten verwendet, nicht mit View Sharing kombiniert werden. Die Verwendung einer verallgemeinerten Lösung der Gradientenkorrektur zur Umgehung dieses Problems ist nicht praktikabel, da diese mit sehr langen Rekonstruktionszeiten verbunden ist. Auch ist es oft nicht notwendig, den proximalen Teil eines aufgenommenen Bilddatensatzes zeitlich aufzulösen, da eine wesentliche Verzögerung des Kontrastmitteleinflusses regelmäßig nur im distalen Bereich der Untersuchungsperson beobachtet werden kann. Wenn View Sharing mit dem Aufnehmen von Magnetresonanzdaten bei kontinuierlich beweglichem Liegetisch kombiniert wird, so gibt es eine Wechselbeziehung zwischen zeitlicher und räumlicher Auflösung, d. h. für eine höhere zeitliche Auflösung muss eine niedrigere räumliche Auflösung in Kauf genommen werden.
Folglich besteht ein Bedarf für ein Verfahren zur Aufnahme von Magnetresonanzdaten, das sowohl eine hohe Bildqualität, als auch eine hohe zeitliche Auflösung, insbesondere für einen distalen Bereich eines Untersuchungsobjekts erreicht. Das Verfahren sollte eine Darstellung mit verbesserter zeitlicher Auflösung der Kontrastmittelausbreitung bei einer Magnetresonanzangiographie-Untersuchung ermöglichen. Weiterhin ist es wünschenswert die Magnetresonanzdaten bei kontinuierlich beweglichem Liegetisch aufzunehmen, so dass auch bei sehr kurzen Magneten Bilddaten von Untersuchungsobjekten beliebiger Größe erhalten werden können. Auch ist es wünschenswert, dass das Verfahren eine verringerte Zahl von Arbeitsschritten und einfache Messabläufe umfasst, so dass ein optimierter Arbeitsfluss erreicht wird. Das Verfahren sollte weiterhin eine Zeit- und Kostenersparnis gegenüber herkömmlichen Verfahren erzielen.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Aufnahme von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschreiben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Aufnahme von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten aus einem Untersuchungsbereich einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt, wobei ein auf einem Liegetisch angeordnetes Untersuchungsobjekt kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich gefahren wird. Das Verfahren umfasst ein Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich, während das Untersuchungsobjekt mit dem Liegetisch kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich bewegt wird, wobei vor dem Aufnehmen eines Magnetresonanzsignals eine Phasenkodierung, welche einer Position in einem k-Raum entspricht, zum Abtasten des k-Raums durchgeführt wird, ein Anhalten der Bewegung des Liegetisches bei einer vorbestimmten Liegetischposition und ein Fortfahren mit dem Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich über eine vorbestimmte Zeitspanne, während der der Liegetisch in der vorbestimmten Position verweilt, wobei zumindest bei ruhendem Liegetisch die Phasenkodierung derart erfolgt, dass abwechselnd eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines ersten Bereichs des k-Raums mit Magnetresonanzdaten und eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines zweiten Bereichs des k-Raums mit Magnetresonanzdaten aufgenommen werden.
Mit einem derartigen Verfahren kann es ermöglicht werden, aus den bei bewegtem Liegetisch aufgenommenen Magnetresonanzdaten einen statischen, d. h. einen nicht-zeitaufgelösten Bilddatensatz, der das Untersuchungsobjekt abbildet, zu rekonstruieren. Bei ruhendem Liegetisch ist anschließend die Aufnahme einer zeitaufgelösten Serie von Magnetresonanzdatensätzen möglich, wobei hier auch eine hohe Zeitauflösung unter der Verwendung eines View-Sharing Verfahrens zur Anwendung kommen kann. Bei ruhendem Liegetisch kann so beispielsweise die Ausbreitung eines Kontrastmittels in einem Blutkreislauf des Untersuchungsobjekts verfolgt werden. Dabei sind sowohl eine hohe räumliche als auch zeitliche Auflösung möglich. Auch kann mit einem derartigen Verfahren ein optimierter Arbeitsfluss bereitgestellt werden, da die Verfahrensschritte im Wesentlichen automatisch hintereinander ausgeführt werden können. Das Untersuchungsobjekt kann im Wesentlichen mit einem einzigen Durchgang untersucht werden, wobei das distale Ende, welches sich bei ruhendem Liegetisch im Untersuchungsbereich befindet, zeitaufgelöst dargestellt werden kann. Mit der abwechselnden Aufnahme von Magnetresonanzsignalen für zwei Bereiche des k-Raums kann zum einen eine effiziente Rekonstruktion von Bilddaten erfolgen, zum anderen kann damit ein View Sharing-Verfahren verwirklicht werden, welches eine hohe Zeitauflösung bereitstellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, bei bewegtem Liegetisch eine entsprechende Phasenkodierung durchzuführen, so dass zur Rekonstruktion von Bilddaten aus den dabei aufgenommenen Magnetresonanzdaten ein View Sharing-Verfahren zum Einsatz kommen kann. Dies kann jedoch mit längeren Rechenzeiten verbunden sein, da für ein derartiges Abtasten des k-Raumes bei bewegtem Liegetisch eine verallgemeinerte Gradientenkorrektur verwendet werden sollte.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen erfolgen, wobei der erste Bereich Punkte im k-Raum umfasst, deren radialer Abstand zu einem Zentrum des k-Raums unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt, wobei der zweite Bereich Punkte im k-Raum umfasst, deren radialer Abstand zu dem Zentrum des k-Raums über den vorbestimmten Grenzwert liegt. Eine derartige Unterteilung des k-Raums ermöglicht es, Punkte im Zentrum des k-Raums, welche im Wesentlichen für den Kontrast in rekonstruierten Bilddaten verantwortlich sind, öfter abzutasten als Punkte in dem zweiten, äußeren Bereich. Somit kann bei hoher zeitlicher Auflösung eine gute Bildqualität sichergestellt werden.
Der erste Bereich des k-Raums kann beispielsweise mit einer einzelnen spiralförmigen Trajektorie abgetastet werden, und der zweite Bereich des k-Raums kann mit mindestens zwei spiralförmigen Trajektorien abgetastet werden. Der erste Bereich enthält beispielsweise vorbestimmte abzutastende Punkte, die im Wesentlichen vollständig mit der einzelnen spiralförmigen Trajektorie abgetastet werden. Der zweite Bereich enthält beispielweise vorbestimmte abzutastende Punkte, wobei eine der spiralförmigen Trajektorien einen Teil der vorbestimmten Punkte abtastet. Die zweite spiralförmige Trajektorie kann dann den verbleibenden Teil der vorbestimmten Punkte bei einer darauffolgenden Aufnahmesequenz abtasten. Durch die spiralförmigen Trajektorien kann weiterhin sichergestellt werden, dass bei den verschiedenen Aufnahmeschritten Magnetrsonanzdaten aus verschiedenen Bereichen des k-Raums aufgenommen werden.
Der k-Raum wird beispielsweise an vorbestimmten Punkten innerhalb des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs abgetastet, wobei die vorbestimmten Punkte zum Festlegen einer Abtast-Trajektorie gemäß ihrem radialen Abstand zu einem Zentrum des k-Raums und einem Azimut-Winkel, der ihre Lage im k-Raum beschreibt, geordnet werden. Ein derartiges Ordnen der abzutastenden Punkte ermöglicht das effiziente Berechnen einer beispielsweise spiralförmigen Abtast-Trajektorie.
Das Abtasten des ersten Bereichs kann mindestens eine Abtastsequenz, bei welcher der radiale Abstand der Punkte ansteigt, und eine Abtastsequenz, bei welcher der radiale Abstand der Punkte verringert wird, umfassen, wobei jede Abtastsequenz verschiedene der vorbestimmten Punkte umfasst. So kann der erste Bereich beispielsweise mit einer nach außen laufenden spiralförmigen Trajektorie, die eine Hälfte der abzutastenden Punkte enthält, und einer zweiten nach innen laufenden, spiralförmigen Trajektorie, welche die andere Hälfte der abzu tastenden Punkte umfasst, abgetastet werden. Auch bei sich bewegendem Liegetisch kann damit eine effiziente und im Wesentlichen artefaktfreie Rekonstruktion von Bilddaten aus den aufgenommenen Magnetresonanzdaten sichergestellt werden.
Das Abtasten des zweiten Bereichs kann mindestens eine Abtastsequenz, bei welcher der radiale Abstand der Punkte ansteigt, und eine Abtastsequenz, bei welcher der radiale Abstand der Punkte verringert wird, umfassen. Jede Abtastsequenz kann verschiedene der vorbestimmten Punkte umfassen, wobei bei einem Abtasten des zweiten Bereichs die Hälfte oder weniger der vorbestimmten Punkte in dem zweiten Bereich abgetastet werden. Die Abtastsequenz für den zweiten Bereich kann beispielsweise eine nach außen laufende, und eine nach innen laufende spiralförmige Trajektorie umfassen, wobei diese jeweils nur jeden vierten vorbestimmten Punkt abtastet, so dass nur die Hälfte der vorbestimmten Punkte mit der Abtastsequenz abgetastet werden. Für die übrigen vorbestimmten Punkt können bei einem vorausgehenden oder nachfolgenden Abtasten des zweiten Bereichs Magnetresonanzdaten aufgenommen werden. Somit wird insgesamt eine schnellere Aufnahme der Magnetresonanzdaten ermöglicht, und folglich auch eine höhere zeitliche Auflösung.
Der k-Raum kann an vorbestimmten Punkten abgetastet werden, wobei bei jedem Abtasten des zweiten Bereichs Magnetresonanzdaten nur für einen Teil der in dem zweiten Bereich liegenden vorbestimmten Punkte aufgenommen werden, und wobei für den anderen Teil der vorbestimmten Punkte Magnetresonanzdaten bei einem vorausgehenden und/oder einem nachfolgenden Abtasten des zweiten Bereichs aufgenommen werden. Es kann dann eine Bildrekonstruktion auf Basis von für den ersten Bereich aufgenommenen Magnetresonanzdaten erfolgen, wobei die Bildrekonstruktion des Weiteren Magnetresonanzdaten verwendet, die bei mindestens einem vorausgehenden Abtasten und bei mindestens einem nachfolgendem Abtasten des zweiten Bereichs aufgenommen wurden. Somit kann die Dauer der gesamten Magnetresonanztomo graphiemessung verringert werden und die Zeitauflösung der Zeitserie von Magnetresonanzdaten erhöht werden.
Bei der Ausführungsform kann des Weiteren eine Rekonstruktion einer Zeitserie von Bilddaten aus den abwechselnd für den ersten Bereich und den zweiten Bereich des k-Raums aufgenommenen Magnetresonanzdaten erfolgen. Die Zeitserie kann aus den bei ruhendem Liegetisch und/oder bei kontinuierlich bewegtem Liegetisch aufgenommenen Magnetresonanzdaten rekonstruiert werden.
Vorzugsweise erfolgt bei bewegtem Liegetisch die Phasenkodierung derart, dass der k-Raum an vorbestimmten Punkten rasterförmig abgetastet wird. Ein solches Abtasten kann z. B. zeilenweise oder spaltenweise erfolgen. Es erfolgt also nicht wie bei ruhendem Liegetisch die Aufteilung in zwei k-Raum-Bereiche, sondern alle abzutastenden k-Raum Punkte werden rasterförmig nacheinander abgetastet. Nachdem Magnetresonanzdaten für alle vorbestimmten Punkte aufgenommen wurden, kann das Abtasten von neuem beginnen. Ein derartiges Abtasten kann insbesondere mit einer rechenzeitoptimierten Gradientenkorrektur verwendet werden, wodurch die für eine Bildrekonstruktion benötigte Rechenzeit verringert werden kann. Vorzugsweise wird dabei ein statischer Bilddatensatz rekonstruiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen erfolgen, wobei des Weiteren eine Frequenzkodierung in eine dritte Raumrichtung erfolgt, die im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Liegetisches ist, und wobei des Weiteren eine teilweise Rekonstruktion der bei bewegtem Liegetisch aufgenommenen Magnetresonanzdaten dadurch erfolgt, dass die Magnetresonanzdaten in Richtung der Frequenzkodierung in den Ortsraum transformiert werden und gemäß der Liegetischposition in Bewegungsrichtung, bei welcher sie aufgenommen wurden, sortiert werden. Die aufgenommenen Magnetresonanzdaten können also beispielsweise in einem so genannten Hybridraum verarbeitet werden, welche durch die Wellenvektoren k_x und k_y und in einer dritten Richtung durch den Ortsvektor z aufgespannt wird. Somit wird ein effektives Verarbeiten der bei bewegtem Liegetisch aufgenommenen Magnetresonanzdaten ermöglicht, sowie die Rekonstruktion eines im Wesentlichen nahtlosen Bilddatensatzes des abzubildenden Bereichs des Untersuchungsobjekts.
Das Untersuchungsobjekt kann einen Kontrastmittelbolus in seinem Blutkreislauf aufweisen, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Liegetisch bewegt wird, im Wesentlichen der Geschwindigkeit des Kontrastmittelbolus im Blutkreislauf des Untersuchungsobjekts entspricht. Somit kann sichergestellt werden, dass bei bewegtem Liegetisch Magnetresonanzdaten im Wesentlichen nur von der arteriellen Phase der Kontrastmittelausbreitung im Blutkreislauf des Untersuchungsobjekts aufgenommen werden. Mit diesem so genannten „Bolus Chase”-Verfahren können somit die Arterien des Untersuchungsobjekts in einem Bereich abgebildet werden, der größer ist als der Untersuchungsbereich der Magnetresonanzanlage.
Der Untersuchungsbereich der Magnetresonanzanlage, aus welchem Magnetresonanzdaten aufgenommen werden, kann eine vorbestimmte Länge in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Liegetisches aufweisen, wobei die Geschwindigkeit des Liegetisches derart konfiguriert ist, dass der Liegetisch (13) zwischen einem wiederholten Abtasten desselben vorbestimmten Punktes in k-Raum um mindestens die Hälfte der vorbestimmten Länge (26) verschoben wird. Somit kann eine geringe räumliche Überlappung der aufgenommenen Magnetresonanzdaten bereitgestellt werden, wodurch das Aufnahmeverfahren beschleunigt wird. Weiterhin kann mit einer derartigen Überlappung eine gute Qualität von rekonstruierten Bilddaten sichergestellt werden.
Des Weiteren kann eine Korrektur der bei bewegtem Liegetisch aufgenommenen Magnetresonanzdaten, bzw. von rekonstruierten Bilddaten, für eine Nichtlinearität von Magnetfeldgradienten erfolgen. Die Korrektur ist beispielsweise für ein rasterförmiges Abtasten des k-Raumes konfiguriert und kann online durchgeführt werden, während der Liegetisch durch den Untersuchungsbereich bewegt wird. Somit wird es möglich, sowohl eine schnelle Gradientenkorrektur durchzuführen, als auch bei ruhendem Liegetisch eine Zeitserie mit hoher Auflösung unter Verwendung eines View Sharing-Verfahrens aufzunehmen. Durch Verwenden einer rechenzeitoptimierten Gradientenkorrektur, die bereits während des Aufnehmens der Magnetresonanzdaten durchgeführt wird, kann die Zeit zur Rekonstruktion eines entsprechenden Bilddatensatzes erheblich verkürzt werden. Bei ruhendem Liegetisch kann eine derartige Korrektur der Magnetresonanzdaten auch bei Verwendung eines View Sharing-Verfahrens durchgeführt werden.
Das Untersuchungsobjekt kann eine Untersuchungsperson sein, wobei die vorbestimmte Liegetischposition derart konfiguriert ist, dass sich bei dieser ein distales Ende der Untersuchungsperson in dem Untersuchungsbereich befindet. Das distale Ende können beispielsweise die Füße der Untersuchungsperson sein. Das Untersuchungsobjekt kann beispielsweise einen Kontrastmittelbolus in seinem Blutkreislauf aufweisen, wobei bei ruhendem Liegetisch Magnetresonanzdaten aufgenommen werden, welche die Rekonstruktion einer Zeitserie von Bilddaten ermöglicht, die mindestens drei Phase der Kontrastmittelausbreitung in dem Blutkreislauf umfasst. Somit können eine frühe, eine mittlere und eine späte Phase der Kontrastmittelausbreitung, beispielsweise in den Füßen, untersucht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt aus den während der Bewegung des Liegetischs aufgenommenen Magnetresonanzdaten eine Rekonstruktion eines statischen Bilddatensatzes, wohingegen aus den bei ruhendem Liegetisch aufgenommenen Magnetresonanzdaten eine Rekonstruktion eines zeitaufgelösten Bilddatensatzes erfolgt. Somit können die Magnetresonanzdaten bei bewegtem Liegetisch schneller aufgenommen werden, als dies möglich ist, wenn auch für diesen Bereich eine Zeitserie von Bilddaten rekonstruiert werden soll. Der statische Bilddatensatz bildet beispielsweise den Bereich des Untersuchungsobjekts ab, der durch den Untersuchungsbereich bewegt wurde. Es kann eine Rekonstruktion einer Zeitserie von Bilddaten dadurch erfolgen, dass für jeden Zeitschritt der Zeitserie der statische Bilddatensatz mit einem Bilddatensatz für einen Zeitschritt des bei ruhendem Liegetisch erfassten zeitaufgelösten Bilddatensatzes, beispielsweise eines distalen Endes des Untersuchungsobjekts, kombiniert wird. Somit enthalten die Bilddaten für jeden Zeitschritt das gesamte untersuchte Gesichtsfeld, jedoch ist nur der distale Bereich tatsächlich zeitaufgelöst.
Weiterhin kann ein Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen bei ruhendem Liegetisch erfolgen, bevor das Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen bei sich bewegendem Liegetisch erfolgt. Durch Aufnehmen eines Magnetresonanzdatensatzes bei ruhendem Liegetisch für sowohl das proximale als auch das distale Ende des gesamten Gesichtsfeldes können „partial Fourier”-Artefakte, d. h. Artefakte, die durch einen nur teilweise gefüllten k-Raum hervorgerufen werden, vermieden werden. Auch kann bei ruhendem Liegetisch das distale Ende des gesamten Gesichtsfeldes beispielsweise mit einer erhöhten räumlichen Auflösung erfasst werden, als das übrige Gesichtsfeld.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Magnetresonanzanlage für die Aufnahme von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten aus einem Untersuchungsbereich der Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Die Magnetresonanzanlage umfasst einen Liegetisch, der ausgestaltet ist, um ein Untersuchungsobjekt kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich zu bewegen, eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich, eine Gradienteneinheit zum Erzeugen eines Magnetfeldgradienten in dem Untersuchungsbereich und eine Steuereinheit, die den Liegetisch, die Aufnahmeeinheit und die Gradienteneinheit steuert. Die Steuereinheit ist zum Durchführen der folgenden Schritte konfiguriert: Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Un tersuchungsbereich, während das Untersuchungsobjekt mit dem Liegetisch kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich bewegt wird, wobei vor dem Aufnehmen eines Magnetresonanzsignals eine Phasenkodierung, welche einer Position in einem k-Raum entspricht, mittels der Gradienteneinheit zum Abtasten des k-Raums durchgeführt wird, wobei die Phasenkodierung derart erfolgt, dass abwechselnd eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines ersten Bereichs des k-Raums mit Magnetresonanzdaten und eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines zweiten Bereichs des k-Raums mit Magnetresonanzdaten aufgenommen werden; Anhalten der Bewegung des Liegetischs bei einer vorbestimmten Liegetisch-Position; und Fortfahren mit dem Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich über eine vorbestimmte Zeitspanne, während der Liegetisch in der vorbestimmten Position verweilt.
Mit der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage lassen sich ähnliche wie die vorab genannten Vorteile erzielen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Magnetresonanzanlage zum Durchführen eines der vorab genannten Verfahren ausgestaltet.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm bereitgestellt, welches bei Ausführung in einem Rechnersystem eines der vorab genannten Verfahren ausführt. Solch ein Rechnersystem kann beispielsweise die Steuereinheit einer Magnetresonanzanlage sein. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektronisch lesbarerer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen bereitgestellt, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einem Rechnersystem eines der vorab genannten Verfahren durchführen.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung kombiniert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleich oder ähnliche Elemente.
1 ist eine schematisch Darstellung einer Magnetresonanzanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 veranschaulicht schematisch die Aufnahme von Magnetresonanzdaten für verschiedene Bereiche eines Untersuchungsobjekts.
4 veranschaulicht schematisch vorbestimmte abzutastende Punkte im k-Raum, die in einem ersten Bereich und in einem zweiten Bereich liegen.
5 veranschaulicht schematisch das Abtasten der vorbestimmten Punkte in einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich des k-Raums.
6 zeigt schematisch die zeitliche Abfolge eines Abtastens eines ersten und eines zweiten k-Raum-Bereichs, sowie das Verwenden der für die verschiedenen Bereiche aufgenommenen Magnetresonanzdaten zur Rekonstruktion von verschiedenen Zeitschritten entsprechenden Bilddaten.
1 zeigt schematisch eine Magnetresonanzanlage, welche zur Aufnahme von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten konfiguriert ist. Eine derartige Magnetresonanz(MR)-Anlage weist einen Magneten 10 zur Erzeugung eines Polarisationsfeldes B₀ auf. Ein Untersuchungsobjekt, hier eine Untersuchungsperson 11, kann auf einem Liegetisch 13 in den Magneten 10 geschoben werden, wie es schematisch durch die Pfeile dargestellt ist.
Durch Bewegen oder Verfahren des Liegetischs 13 kann die Untersuchungsperson 11 durch den Untersuchungsbereich 12 der Magnetresonanzanlage gefahren werden, wobei aus dem Untersuchungsbereich 12 Magnetresonanzsignale aufgenommen werden. Man beachte, dass Magnet 10 in Längsrichtung (z-Richtung) wesentlich kürzer ausgestaltet sein kann, als dies in 1 dargestellt ist.
Die MR-Anlage weist weiterhin ein Gradientensystem 14 zur Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für die Bildgebung und Ortskodierung verwendet werden. Eine Ortskodierung kann beispielsweise durch Frequenzkodierung in Längs- oder z-Richtung erfolgen, wohingegen eine Phasenkodierung in x- und y-Richtung mittels des Gradientensystems 14 erzeugt werden kann. Zur Anregung der sich im Hauptmagnetfeld ergebenden Polarisation ist eine Hochfrequenzspulenanordnung 15 vorgesehen, die ein Hochfrequenzfeld in die untersuchte Person 11 einstrahlt, um die Magnetisierung aus der Gleichgewichtslage auszulenken. Zur Steuerung der Magnetfeldgradienten ist eine Gradienteneinheit 17 vorgesehen, und zur Steuerung der eingestrahlten HF-Pulse ist eine HF-Einheit 16 vorgesehen. Das HF-System kann des Weiteren Empfangsspulen z. B. Oberflächenspulen zum Empfangen von Magnetresonanzsignalen sowie eine Einheit zur Verarbeitung dieser Signale umfassen. Diese sowie die Einheiten 14–17 können auch zusammenfassend als Aufnahmeeinheit 22 bezeichnet werden.
Eine Steuereinheit 18 steuert zentral die Magnetresonanzanlage. Mittels der Steuereinheit 18 kann beispielsweise die Auswahl von Bildgebungssequenzen erfolgen. Dabei kann eine Bedienperson ein Sequenzprotokoll über die Eingabeeinheit 19 auswählen, wobei rekonstruierte Bilddaten auf einer Anzeige 20 angezeigt werden können. Eine Rekonstruktion kann beispielsweise unter Verwendung der Rechnereinheit 21 erfolgen, z. B. unter Verwendung entsprechender Algorithmen.
Die allgemeine Funktionsweise einer MR-Anlage ist dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der allgemeinen Komponenten verzichtet wird.
Steuereinheit 18 steuert beispielsweise den Vorschub des Liegetischs 13, sowie das Einstrahlen von HF-Pulsen mittels HF-Einheit 16 und das Anlegen von Magnetfeldgradienten mittels Gradienteneinheit 17. Magnetresonanzdaten, die mit einer Empfangsspule aufgenommenen Magnetresonanzsignalen entsprechen, werden ebenfalls von Steuereinheit 18 erfasst. Diese können anschließend beispielsweise zum Durchführen einer Fourier-Transformation an Rechnereinheit 21 weitergegeben werden. Steuereinheit 18 ist zum Durchführen des nachfolgend mit Bezug auf 2 beschriebenen Verfahrens konfiguriert.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 201 erfolgt ein Positionieren einer Untersuchungsperson auf dem Liegetisch 13. Der Liegetisch 13 kann dann an eine Startposition gefahren werden, und ein Kontrastmittel kann in den Blutkreislauf der Untersuchungsperson 11 eingebracht werden. Es folgt ein Aufnehmen eines ersten MR-Datensatzes, beispielsweise durch rasterförmiges Abtasten des k-Raumes, in Schritt 202. Ein Punkt im k-Raum, welcher einem Fourier-transformierten Ortsraum entspricht, wird bekanntermaßen durch eine bestimmte Phasen- bzw. Frequenzkodierung festgelegt. Im vorliegenden Fall erfolgt eine Frequenzkodierung in longitudinaler oder z-Richtung, d. h. parallel zur Bewegungsrichtung des Liegetischs, wohingegen in x- und y-Richtung eine Phasenkodierung erfolgt. Beim Aufnehmen eines Magnetresonanzdatensatzes wird der k-Raum nun mit Daten gefüllt, indem für verschiedene Phasenkodierungen in x- und y-Richtung jeweils ein frequenzkodiertes Magnetresonanzsignal aufgenommen wird. Das Aufnehmen des ersten Magnetresonanzdatensatzes erfolgt bei ruhendem Liegetisch, so dass „partial Fourier”-Artefakte vermieden werden können.
Die Situation ist schematisch in 3 dargestellt. 3 zeigt einen so genannten Hybridraum, welcher aus einer Raumachse, hier die z-Achse, und einer k-Raum-Achse, hier k_x oder k_y, besteht. Bezugszeichen 25 kennzeichnet das gesamte aufzunehmende Gesichtsfeld (Field of View, FOV). Bezugszeichen 26 kennzeichnet die longitudinale Länge des Untersuchungsbereichs 12 der Magnetresonanzanlage, d. h. die Länge, die einer Frequenzkodierung beim Aufnehmen eines Magnetresonanzdatensatzes entspricht. Wie in der Figur angedeutet erfolgt zunächst das Aufnehmen eines MR-Datensatzes in Schritt 202, welcher den Bereich 26 abbildet.
In Schritt 203 folgt ein kontinuierliches Verfahren des Liegetisches durch den Untersuchungsbereich der Magnetresonanzanlage. Während des Verfahrens des Liegetischs erfolgt in Schritt 204 ein rasterförmiges Abtasten vorbestimmter Punkte im k-Raum, indem für die vorbestimmten Punkte MR-Daten aufgenommen werden. Während der Liegetisch verfahren wird, werden in z-Richtung frequenzkodierte Magnetresonanzdaten für verschiedene Werte von k_x und k_y, welche mittels der Phasekodierung eingestellt werden, aufgenommen. Da das Aufnehmen der Daten eine bestimmte Zeit benötigt, während welcher der Liegetisch verfahren wird, entsprechen die aufgenommenen Daten unterschiedlichen z-Positionen. Dies ist in 3 für eine k-Raum-Dimension mittels der schrägen Linien angedeutet, die Bereiche dazwischen entsprechen einem teilweisen FOV. Zum Erhalten eines vollständigen Datensatzes werden aus diesem Grund die aufgenommenen Magnetresonanzdaten in Richtung der Frequenzkodierung Fourier-transformiert (Schritt 205) und gemäß der Liegetischposition bei Aufnahme sortiert (Schritt 206). Wurden für alle vorbestimmten, abzutastenden Punkte des k-Raums Magnetresonanzdaten aufgenommen, so wiederholt sich die Phasenkodiersequenz, und die entsprechenden Punkte werden wiederum abgetastet. Währenddessen wurde der Tisch um eine Länge 38 verschoben. Da diese kürzer als die abgebildete Länge 26 des Untersuchungsbereichs ist, entsteht ein Überlapp 27. Dieser Überlapp stellt sicher, dass die aufgenommenen Magnetresonanzdaten das Gesichtsfeld 25 vollständig abbilden.
Für den sich bewegenden Liegetisch kann des Weiteren eine Positionskorrektur erfolgen. Eine sub-Pixel Positionskorrektur kann durch Drehen der Phase der aufgenommenen Daten erfolgen. Auch kann der Überlapp 27 vergrößert werden, so dass für eine Liegetischposition für den inneren Bereich des k-Raums mehrere, beispielsweise 5, 4, 3 oder 2 Magnetresonanzdatensätze aufgenommen werden. Dies kann beispielsweise durch Verringern der Liegetischgeschwindigkeit erfolgen.
Die Geschwindigkeit, mit welcher der Liegetisch verfahren wird, ist vorzugsweise an die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Kontrastmittels im Blutkreislauf angepasst, so dass der Kontrastmittelbolus verfolgt werden kann. Bei einer vorbestimmten Liegetischposition, bei welcher sich beispielsweise die Füße der Untersuchungsperson im Untersuchungsbereich befinden, wird der Liegetisch in Schritt 207 angehalten.
Bei ruhendem Liegetisch erfolgt in Schritt 208 ein Aufnehmen weiterer Magnetresonanzdaten, wobei das Aufnehmen für vorbestimmte k-Raum Punkte abwechselnd für einen ersten und einen zweiten k-Raum-Bereich erfolgt.
Zur Aufnahme von Magnetresonanzdaten für die vorbestimmten, abzutastenden Punkte im k-Raum kommt dabei eine Abtastsequenz zum Einsatz, die nachfolgend im Detail mit Bezug auf 4, 5 und 6 beschrieben ist. Insbesondere wird dabei zunächst ein erster innenliegender Bereich des k-Raums und nachfolgend ein äußerer Bereich des k-Raums abgetastet. Die Dichte der im äußeren Bereich abgetasteten Punkte ist dabei geringer als die der im inneren Bereich, so dass das Aufnahmeverfahren beschleunigt wird, und mehrere für den äußeren Bereich aufgenommene Datensätze zur Rekonstruktion eines einzelnen Zeitschritts basierend auf einem Datensatz für den inneren Bereich verwendet werden können. Dieses View Sharing-Verfahren ermöglicht eine beschleunigte Aufnahme der Magnetresonanzdaten bei gleichzeitig hoher Bildqualität. Das Aufnehmen der Magnetresonanzdaten umfasst selbstverständlich weitere Schritte, wie beispielsweise das Anlegen eines Schichtselek tionsgradienten und das Einstrahlen eines HF-Pulses zur Anregung der selektierten Schicht. Diese Schritte sind dem Fachmann jedoch bekannt und sollen daher hier nicht näher beschrieben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform kommt das Aufnahmeverfahren bei ruhendem Liegetisch zum Einsatz. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Aufnahmeverfahren jedoch auch bei bewegtem Liegetisch eingesetzt werden.
Bei ruhendem Liegetisch wird dabei insbesondere eine Anzahl von Magnetresonanzdatensätzen aufgenommen, die eine frühe, eine mittlere und eine späte Phase der Kontrastmittelausbreitung im Untersuchungsobjekt abbilden. Dies sind beispielsweise ein arterielle, eine venöse und eine späte Kontrastmittelphase. Somit kann bei ruhendem Liegetisch eine Zeitserie von Bilddaten des distalen Bereichs des Gesichtsfeldes aufgenommen werden. Die Zeitschritte der Zeitserie sind durch die Bezugszeichen 28, 29 und 30 in 3 gekennzeichnet. Es sollte klar sein, dass diese Magnetresonanzdatensätze darstellen, welche den im Untersuchungsbereich befindlichen Teil der Untersuchungsperson in drei Dimensionen abbilden können.
Dadurch, dass der distale Bereich des Gesichtsfeldes bei ruhendem Liegetisch aufgenommen wird, besteht kein Konflikt zwischen dem beschriebenen View-Sharing-Verfahren und einer Korrektur für eine Nichtlinearität von Magnetfeldgradienten. Diese Korrektur kann beispielsweise für die Magnetresonanzdaten durchgeführt werden, die während des Verfahrens des Liegetisches aufgenommen wurden, wobei aus diesen insbesondere bei geringem Überlapp nicht zeitaufgelöste Bilddaten rekonstruiert werden. Da diese Daten nicht zeitaufgelöst sein müssen, kann hier auf den Einsatz eines View Sharing-Verfahrens verzichtet werden. Dies kann jedoch beim Aufnehmen der Magnetresonanzdaten bei ruhendem Liegetisch zum Einsatz kommen. Bei einem derartigen Verfahren kann die Zeilenlänge 26 beispielsweise 30 bis 40 cm mit einem Überlapp 27 von 5 cm betragen.
Es sollte jedoch klar sein, dass bei anderen Ausführungsformen auch während des Verfahrens des Liegetisches ein View Sharing-Verfahren eingesetzt werden kann.
In einem nächsten Schritt 209 erfolgt ein Rekonstruieren eines statischen Bilddatensatzes für das gesamte Gesichtsfeld sowie eines zeitaufgelösten Bilddatensatzes für das distale Gesichtsfeld unter Verwendung der Zeitserie der Magnetresonanzdatensätze 28, 29 und 30. Jeder Bilddatensatz des distalen Gesichtsfelds kann mit dem übrigen, gesamten Gesichtsfeld kombiniert werden, um eine Zeitserie von Bildern für das gesamte Gesichtsfeld zu erhalten. Diese Zeitserie ist am proximalen Ende statisch, d. h. nicht zeitaufgelöst, und zeitaufgelöst am distalen Ende. Alternativ können die Bilddatensätze des distalen Gesichtsfelds auch zusätzlich zu einem Bilddatensatz des gesamten Gesichtsfelds, das einer spezifischen Aufnahmezeit entspricht, gespeichert werden.
Wie bereits erwähnt ermöglicht die Zeitserie von Bilddaten ein Beobachten der Ausbreitung des Kontrastmittels in beispielsweise den Füßen der Untersuchungsperson. Auch bei Untersuchungspersonen mit einer peripheren arteriellen Verschlusskrankheit, durch welche das Kontrastmittel zu verschiedenen Zeiten in den Füßen der Untersuchungsperson ankommt, kann anhand der Zeitserie der Bilddaten eine verlässliche Separation von Arterien und Venen erfolgen. Dies wird insbesondere durch die Verwendung eines View Sharing-Verfahrens, mit welchem die zeitliche Auflösung der Zeitserie erhöht werde kann, ermöglicht.
Die Aufnahmesequenz, welche sowohl bei bewegtem als auch bei ruhendem Liegetisch zum Einsatz kommen kann, wird nachfolgend mit Bezug auf die 4 bis 6 beschrieben.
4 zeigt vorbestimmte Punkte in einem k-Raum mit den Achsen k_x und k_y. Wie vorab erwähnt erfolgt in z-Richtung eine Frequenzkodierung, und somit entspricht jeder Punkt einer Datenzeile in z-Richtung. Der k-Raum ist in einen ersten, in neren Bereich 31 und einen zweiten, äußeren Bereich 32 unterteilt. Die Unterteilung erfolgt anhand eines Grenzradius k_G, d. h. Punkte mit einem radialen Abstand zum Zentrum des k-Raums, der kleiner als der Wert k_G ist, liegen innerhalb des ersten Bereichs 31. Punkte mit einem größeren Abstand, jedoch mit einem kleineren Abstand als k_G2, liegen innerhalb des zweiten oder äußeren Bereichs 32. Schwarze Punkte in 4 stellen vorbestimmte Punkte dar, an welchen der k-Raum abgetastet werden soll. Die Position eines vorbestimmten Punktes, beispielsweise Punkt 33, kann durch den radialen Abstand 34 des Punktes zum Zentrum des k-Raums und den Azimut-Winkel Φ beschrieben werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt das Abtasten des k-Raums dadurch, dass abwechselnd Magnetresonanzdaten für den ersten Bereich 31 und den zweiten Bereich 32 aufgenommen werden. Die Aufnahmesequenz zum Abtasten des ersten Bereichs 31 umfasst dabei eine Trajektorie, die zunächst spiralförmig nach außen und darauffolgend wieder spiralförmig nach innen verläuft, wobei die Trajektorie jeden der vorbestimmten Punkte im Bereich 31 erfasst. Bereich 32 wird gleichermaßen mit einer zunächst nach außen verlaufenden und anschließend wieder nach innen verlaufenden spiralförmigen Trajektorie abgetastet, wobei diese bei einer Abtastsequenz beispielsweise nur jeden zweiten Punkt erfasst. Bei einem darauffolgenden Abtastschritt des zweiten Bereichs 32 wird dann eine Trajektorie der gleichen Form verwendet, welche jedoch die übrigen Punkte erfasst, so dass beispielsweise nach zwei Abtastschritten Magnetresonanzdaten für alle vorbestimmten Punkte des zweiten Bereichs aufgenommen wurden. Es sollte jedoch klar sein, dass auch andere Trajektorien verwendet werden können, die beispielsweise nur jeden vierten Punkt des zweiten Bereichs 32 erfassen, so dass dieser noch schneller abgetastet werden kann. Folglich ist die Dichte der Punkte, die bei einer Abtastsequenz abgetastet werden, für den ersten Bereich 31 höher als für den zweiten Bereich 32. Dies ist vorteilhaft, da die Magnetresonanzdaten des inneren Bereichs im Wesentlichen für den Kontrast in den rekonstruierten Bilddaten verantwortlich sind.
Zum Erzeugen der Trajektorie für eine Aufnahmesequenz für einen Bereich werden die vorbestimmten Punkte wie in 5 gezeigt sortiert. Die Sortierung erfolgt vorrangig nach dem radialen Abstand der Punkte vom Zentrum des k-Raums, wobei Punkte mit gleichem radialem Abstand nach dem Azimut-Winkel Φ sortiert werden. Die Phasenkodierung erfolgt nun so, dass zunächst für den ersten Bereich für jeden zweiten Punkt, beispielsweise für die mit ungeraden Zahlen nummerierten Punkte, Magnetresonanzdaten aufgenommen werden. Dies entspricht einer spiralförmigen, nach außen laufenden Trajektorie im ersten Bereich. Von außen beginnend werden nachfolgend Magnetresonanzdaten der Reihe nach für die übrigen Punkte des ersten Bereichs 31 aufgenommen, zum Beispiel für die mit geraden Zahlen bezeichneten Punkte. Dies entspricht einer nach innen verlaufenden, spiralförmigen Trajektorie. Nach Durchführen dieser Abtastsequenz wurden Magnetresonanzdaten für jeden der vorbestimmten Punkte im ersten Bereich 31 aufgenommen.
Die Aufnahmesequenz für den zweiten Bereich 32 entspricht der Aufnahmesequenz für den Bereich 31, wobei hier die erste Trajektorie beispielsweise nur jeden vierten Punkt enthält. Dies ist in 6 durch Pfeile angedeutet. Die zweite, nach innen verlaufende Trajektorie erfasst einen anderen Teil der Punkte des zweiten Bereichs, welche wiederum durch Pfeile markiert sind. Nach einem Aufnehmen von Magnetresonanzdaten entlang beider Trajektorien sind im vorliegenden Beispiel nur die Hälfte der Punkte des zweiten Bereichs 32 abgetastet worden. Die übrigen Punkte werden mit ähnlichen Trajektorien bei einem darauf folgendem Abtastschritt des zweiten Bereichs abgetastet.
Eine Zeitfolge des Aufnehmens von Magnetresonanzdaten aus dem ersten und dem zweiten Bereich ist schematisch in 6 dargestellt. Während der Zeitabschnitte 40, 42, 44 und 46 werden jeweils alle im ersten Bereich 31 liegenden vorbe stimmten Punkte abgetastet, d. h. es werden Magnetresonanzdaten für diese Punkte aufgenommen. In den Zeitabschnitten 41, 43, 45 und 47 wird jeweils nur die Hälfte der im zweiten Bereich 32 liegenden vorbestimmten Punkte abgetastet. Mit derart aufgenommenen Magnetresonanzdaten lässt sich eine Zeitauflösung T erreichen. Zur Rekonstruktion eines Bilddatensatzes 48 kommt dabei ein View Sharing-Verfahren zum Einsatz, wobei sowohl während des Zeitabschnitts 43 als auch während des Zeitabschnitts 45 für den zweiten Bereich 32 aufgenommene Magnetresonanzdaten verwendet werden. Somit steht für die Rekonstruktion der Bilddaten auch für den zweiten Bereich 32 ein vollständiger Magnetresonanzdatensatz zur Verfügung, der jedoch zwei verschiedenen Zeitabschnitten entspricht. Weiterhin wird ein während des Zeitabschnitts 44 aufgenommener Magnetresonanzdatensatz für den ersten Bereich 31 verwendet. Gleiches gilt für die Rekonstruktion des Bilddatensatzes 49, wobei hier Magnetresonanzdaten aus den Zeitabschnitten 45 und 47 für den zweiten Bereich 32 verwendet werden. Während des Zeitabschnitts 45 aufgenommene Magnetresonanzdaten werden somit sowohl zur Rekonstruktion des Bilddatensatzes 48 als auch des Bilddatensatzes 49 verwendet. Da in den Zeitabschnitten 41, 43, 45 und 47 jeweils nur die Hälfte der vorbestimmten Punkte des zweiten Bereichs abgetastet werden, verringert sich die benötigte Zeit um den Faktor 2, was zu einer deutlichen Verbesserung der Aufnahmegeschwindigkeit und Zeitauflösung führt.
Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung das Aufnehmen von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten sowohl bei bewegtem Liegetisch, als auch bei ruhendem Liegetisch. Vorzugsweise wird bei bewegtem Tisch ein statischer Bilddatensatz rekonstruiert, wohingegen bei ruhendem Liegetisch die Rekonstruktion eines zeitaufgelösten Bilddatensatzes erfolgt, der für einen distalen Bereich des Gesichtsfelds ein Beobachten der Kontrastmittelausbreitung im Blutkreislauf der Untersuchungsperson ermöglicht. Das Verfahren ermöglicht es somit, die eine rechenzeitoptimierte Korrektur von Nichtlinearitäten der Magnetfeldgradienten bei bewegtem Liegetisch durchzufüh ren und gleichzeitig zeitaufgelöste Informationen über die Kontrastmittelausbreitung zu erhalten. Insbesondere kann mit dem Verfahren auch bei Verwendung von einem Magneten mit kurzen Abmessungen in longitudinaler Richtung eine konstrastmittelverstärkte MR-Angiographie mit einem großen Gesichtsfeld durchgeführt werden. Das gesamte Verfahren kann dabei vollautomatisch ablaufen, wodurch ein verbesserter Arbeitsablauf erzielt wird. Durch Aufnehmen des gesamten Gesichtsfelds während einer Messung mit bewegtem Liegetisch kann des Weiteren die benötigte Messzeit reduziert werden, was in Folge dessen zu einer besseren Ausnutzung der Magnetresonanzanlage und einer Kostenersparnis führt.

Claims

Verfahren zur Aufnahme von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten aus einem Untersuchungsbereich (12) einer Magnetresonanzanlage, wobei ein auf einem Liegetisch (13) angeordnetes Untersuchungsobjekt (11) kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich (12) gefahren wird, mit den folgenden Schritten: – Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich (12), während das Untersuchungsobjekt (11) mit dem Liegetisch (13) kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich (12) bewegt wird, wobei vor dem Aufnehmen eines Magnetresonanzsignals eine Phasenkodierung, welche einer Position in einem k-Raum entspricht, zum Abtasten des k-Raums durchgeführt wird, – Anhalten der Bewegung des Liegetischs bei einer vorbestimmten Liegetisch-Position; und – Fortfahren mit dem Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich (12) über eine vorbestimmte Zeitspanne, während der Liegetisch (13) in der vorbestimmten Position verweilt, wobei zumindest bei ruhendem Liegetisch die Phasenkodierung derart erfolgt, dass abwechselnd eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines ersten Bereichs (31) des k-Raums mit Magnetresonanzdaten und eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines zweiten Bereichs (32) des k-Raums mit Magnetresonanzdaten aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen erfolgt, und wobei der erste Bereich (31) Punkte im k-Raum umfasst, deren radialer Abstand zu einem Zentrum des k-Raums unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt, wobei der zweite Bereich (32) Punkte (33) im k-Raum umfasst, deren radialer Abstand (34) zu dem Zentrum des k-Raums über dem vorbestimmten Grenzwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Phasenkodierung derart erfolgt, dass der erste Bereich (31) des k-Raums mit einer einzelnen spiralförmigen Trajektorie und der zweite Bereich (32) des k-Raums mit mindestens zwei spiralförmigen Trajektorien abgetastet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der k-Raum an vorbestimmten Punkten (33) innerhalb des ersten Bereichs (31) und des zweiten Bereichs (32) abgetastet wird, wobei die vorbestimmten Punkte (33) zum Festlegen einer Abtasttrajektorie gemäß ihrem radialen Abstand (34) zu einem Zentrum des k-Raums und einem Azimutwinkel (Φ) ihrer Lage im k-Raum geordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Abtasten des ersten Bereichs (31) mindestens eine Abtastsequenz, bei welcher der radiale Abstand der Punkte ansteigt, und eine Abtastsequenz, bei welcher der radiale Abstand der Punkte verringert wird, umfasst, wobei jede Abtastsequenz verschiedene der vorbestimmten Punkte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Abtasten des zweiten Bereichs (32) mindestens eine Abtastsequenz, bei welcher der radiale Abstand der Punkte ansteigt, und eine Abtastsequenz, bei welcher der radiale Abstand der Punkte verringert wird, umfasst, wobei jede Abtastsequenz verschiedene der vorbestimmten Punkte umfasst, und wobei bei einem Abtasten des zweiten Bereichs die Hälfte oder weniger der vorbestimmten Punkte in dem zweiten Bereich abgetastet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der k-Raum an vorbestimmten Punkten abgetastet wird, wobei bei jedem Abtasten des zweiten Bereichs (32) Magnetresonanzdaten nur für einen Teil der in dem zweiten Bereich (32) liegenden vorbestimmten Punkte aufgenommen werden, und wobei für den anderen Teil der vorbestimmten Punkte Magnetresonanzdaten bei einem vorausgehenden und/oder einem nachfolgenden Abtasten des zweiten Bereichs (32) aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei des Weiteren eine Bildrekonstruktion auf Basis von für den ersten Bereich (31) aufgenommenen Magnetresonanzdaten (44) erfolgt, wobei die Bildrekonstruktion des weiteren Magnetresonanzdaten verwendet, die bei mindestens einem vorausgehenden Abtasten (43) und bei mindestens einem nachfolgenden Abtasten (45) des zweiten Bereichs (32) aufgenommen wurden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei des Weiteren aus den abwechselnd für den ersten Bereich (31) und den zweiten Bereich (32) des k-Raums aufgenommen Magnetresonanzdaten eine Rekonstruktion einer Zeitserie von Bilddaten (28, 29, 30) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei bewegtem Liegetisch die Phasenkodierung derart erfolgt, dass der k-Raum an vorbestimmten Punkten rasterförmig abgetastet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen erfolgt, und wobei des Weiteren eine Frequenzkodierung in eine dritte Raumrichtung erfolgt, die im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Liegetisches (13) ist, und wobei des Weiteren eine teilweise Rekonstruktion der bei bewegtem Liegetisch aufgenommenen Magnetresonanzdaten dadurch erfolgt, dass die Magnetresonanzdaten in Richtung der Frequenzkodierung in den Ortsraum transformiert werden und gemäß der Liegetischposition in Bewegungsrichtung, bei welcher sie aufgenommen wurden, sortiert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Untersuchungsobjekt einen Kontrastmittelbolus in seinem Blutkreislauf aufweist, und wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Liegetisch bewegt wird, im Wesentlichen der Geschwindigkeit des Kontrastmittelbolus im Blutkreislauf des Untersuchungsobjekts entspricht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Untersuchungsbereich der Magnetresonanzanlage, aus welchem Magnetresonanzdaten aufgenommen werden, eine vorbestimmte Länge (26) in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Liegetisches aufweist, wobei die Geschwindigkeit des Liegetisches derart konfiguriert ist, dass der Liegetisch (13) zwischen einem wiederholten Abtasten desselben vorbestimmten Punktes in k-Raum um mindestens die Hälfte der vorbestimmten Länge (26) verschoben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, des Weiteren eine Korrektur der bei bewegtem Liegetisch aufgenommenen Magnetresonanzdaten für eine Nichtlinearität von Magnetfeldgradienten umfassend.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Korrektur für ein rasterförmiges Abtasten des k-Raumes konfiguriert ist und online durchgeführt wird, während der Liegetisch (13) durch den Untersuchungsbereich (12) bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Untersuchungsobjekt eine Untersuchungsperson (11) ist, und wobei die vorbestimmte Liegetisch-Position derart konfiguriert ist, dass sich bei dieser ein distales Ende der Untersuchungsperson (11) in dem Untersuchungsbereich (12) befindet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei des Weiteren aus den während der Bewegung des Liegetisches aufgenommenen Magnetresonanzdaten eine Rekonstruktion eines statischen Bilddatensatzes erfolgt, wohingegen aus den bei ruhendem Liegetisch aufgenommenen Magnetresonanzdaten eine Rekonstruktion eines zeitaufgelösten Bilddatensatzes erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der statische Bilddatensatz im Wesentlichen den Bereich des Untersuchungsobjekts abbildet, der durch den Untersuchungsbereich bewegt wurde, wobei des Weiteren eine Rekonstruktion einer Zeitserie von Bilddaten dadurch erfolgt, dass für jeden Zeitschritt der Zeitserie der statische Bilddatensatz mit einem Bilddatensatz für einen Zeitschritt des bei ruhendem Liegetisch erfassten zeitaufgelösten Bilddatensatzes eines distalen Endes des Untersuchungsobjektes kombiniert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Untersuchungsobjekt einen Kontrastmittelbolus in seinem Blutkreislauf aufweist, und wobei bei ruhendem Liegetisch Magnetresonanzdaten aufgenommen werden, welche die Rekonstruktion einer Zeitserie von Bilddaten ermöglichen, die mindestens drei Phasen der Kontrastmittelausbreitung in dem Blutkreislauf umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, des Weiteren ein Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen bei ruhendem Liegetisch umfassend, bevor das Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen bei sich bewegendem Liegetisch erfolgt.
Magnetresonanzanlage für die Aufnahme von zeitaufgelösten Magnetresonanzdaten aus einem Untersuchungsbereich (12) der Magnetresonanzanlage, umfassend: – einen Liegetisch (13), der ausgestaltet ist, um ein Untersuchungsobjekt (11) kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich (12) zu bewegen; – eine Aufnahmeeinheit (10, 14, 15, 16, 17) zum Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich (12); – eine Gradienteneinheit (17) zum Erzeugen eines Magnetfeldgradienten in dem Untersuchungsbereich (12); und – eine Steuereinheit (18), die den Liegetisch (13), die Aufnahmeeinheit (10, 14, 15, 16, 17) und die Gradienteneinheit (17) steuert, wobei die Steuereinheit (18) zum Durchführen der folgenden Schritte konfiguriert ist: – Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich (12), während das Untersuchungsobjekt (11) mit dem Liegetisch (13) kontinuierlich durch den Untersuchungsbereich (12) bewegt wird, wobei vor dem Aufnehmen eines Magnetresonanzsignals eine Phasenkodierung, welche einer Position in einem k-Raum entspricht, mittels der Gradienteneinheit (17) zum Abtasten des k-Raums durchgeführt wird, – Anhalten der Bewegung des Liegetischs (13) bei einer vorbestimmten Liegetisch-Position; und – Fortfahren mit dem Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich (12) über eine vorbestimmte Zeitspanne, während der Liegetisch (13) in der vorbestimmten Position verweilt, wobei zumindest bei ruhendem Liegetisch die Phasenkodierung derart erfolgt, dass abwechselnd eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines ersten Bereichs (31) des k-Raums mit Magnetresonanzdaten und eine vorbestimmte Anzahl von Magnetresonanzsignalen zum Füllen eines zweiten Bereichs (32) des k-Raums mit Magnetresonanzdaten aufgenommen werden.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 21, wobei die Magnetresonanzanlage zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–20 ausgestaltet ist.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches bei Ausführung in einem Rechnersystem das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–20 ausführt.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einem Rechnersystem das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–20 durchführen.