DE102009015516A1 - Method and device for determining T2 and T2 * by means of magnetic resonance tomography - Google Patents

Method and device for determining T2 and T2 * by means of magnetic resonance tomography Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf ein Verfahren zur Ermittlung von T2 und T2* mittels Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT). T2 und T2* werden aus Messungen auf Echozügen innerhalb einer einzelnen Bildauslesesequenz 90 ermittelt, wobei jeweils mindestens zwei Messungen 40, 50 auf demselben Echozug 80 stattfinden. Den Messungen geht eine ASL-Präparation voraus. Eine Verwendungsform des Verfahrens stellt die Messung der physiologischen Parameter Perfusion und/oder Oxigenierung dar.The present invention essentially relates to a method for determining T2 and T2 * by means of magnetic resonance tomography (MRT). T2 and T2 * are determined from measurements on echo trains within a single image read sequence 90, with at least two measurements 40, 50 taking place on the same echo train 80. The measurements are preceded by an ASL preparation. One form of use of the method is the measurement of the physiological parameters perfusion and / or oxygenation.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Verfahren zur Ermittlung von T2 und T2* mittels Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) sowie eine entsprechende Vorrichtung. Derartige Verfahren und Vorrichtungen dienen vorwiegend der Visualisierung anatomischer Gegebenheiten oder physiologischer Kenngrößen.The The invention relates in essence to a method of detection from T2 and T2 * using magnetic resonance imaging (MRI) and a corresponding device. Such methods and devices serve primarily the visualization of anatomical conditions or physiological parameters.

Stand der TechnikState of the art

Beim Arterial Spin Labeling (ASL)( Detre, J. A., J. S. Leigh, et al. (1992). ”Perfusion imaging.” Magn Reson Med 23(1): 37–45 / Williams, D. S., J. A. Detre, et al. (1992). ”Magnetic resonance imaging of Perfusion using spin inversion of arterial water.” Proc Natl Acad Sci USA 89(1): 212–6 ) wird ein Bolus arteriellen Bluts durch Inversion der Wasserprotonen-Spins magnetisiert. Dies ermöglicht die Messung der Durchblutung (Perfusion) mit Hilfe der Magnet-Resonanz-Tomographie ohne Kontrastmittelgabe, was bei der Diagnose und Untersuchung vaskulärer Erkrankungen von besonderem Interesse ist.In Arterial Spin Labeling (ASL) ( Detre, JA, JS Leigh, et al. (1992). "Perfusion imaging." Magn Reson Med 23 (1): 37-45 / Williams, DS, JA Detre, et al. (1992). "Magnetic resonance imaging of perfusion using spin inversion of arterial water." Proc Natl Acad Sci USA 89 (1): 212-6 ), a bolus of arterial blood is magnetized by inversion of the water proton spins. This makes it possible to measure perfusion using magnetic resonance tomography without contrast administration, which is of particular interest in the diagnosis and examination of vascular diseases.

Der BOLD-Effekt (Blond Oxygenation Level Dependent Effect) ( Ogawa, S., R. S. Menon, et al. (1993). ”Functional brain mapping by blond oxygenation level-dependent contrast magnetic resonance imaging. A comparison of signal characteristics with a biophysical model.” Biophys J 64(3): 803–12 ) kennzeichnet die Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften von Blut durch dessen Sauerstoffgehalt (Oxygenierung). Diesen Effekt macht man sich z. B. bei der funktionellen Bildgebung zunutze, um über die Messung des Parameters T2* mittels Magnet-Resonanz-Tomographie auf eine Aktivierung verschiedener Areale des Gehirns zu schließen.The BOLD effect (Blonde Oxygenation Level Dependent Effect) ( Ogawa, S., RS Menon, et al. (1993). "Functional brain mapping by blond oxygenation level-dependent contrast magnetic resonance imaging. A comparison of signal characteristics with a biophysical model. "Biophys J 64 (3): 803-12 ) indicates the influence of the magnetic properties of blood by its oxygen content (oxygenation). This effect is done z. In functional imaging, for example, they use the measurement of the parameter T2 * by means of magnetic resonance tomography to conclude activation of various areas of the brain.

Herkömmliche Methoden zur Quantifizierung des BOLD-Effektes, wie z. B. die GESSE-Methode ( Yablonskiy, D. A. and E. M. Haacke (1997). ”An MRI method for measuring T2 in the presence of static and RF magnetic field inhomogeneities.” Magn Reson Med 37(6): 872–6 ), haben den Nachteil, dass sie sehr zeitaufwändig sind und die notwendigen Messungen über mehrere Akquisitionsphasen verteilen.Conventional methods for quantifying the BOLD effect, such. B. the GESSE method ( Yablonskiy, DA and EM Haacke (1997). "Magnetic field inhomogeneities." Magn Reson Med 37 (6): 872-6 ), have the disadvantage that they are very time consuming and distribute the necessary measurements over several acquisition phases.

Über die Kombination mehrerer physiologischer Kenngrößen, wie Perfusion und Oxygenierung, lassen sich wichtige Aussagen über den lokalen Metabolismus treffen. Der Messung der Perfusion mittels ASL und der Bestimmung der Oxygenierung unter Nutzung des BOLD-Effektes liegen aber unterschiedliche Parameter zugrunde. Bestehende Methoden zur Auswertung dieser Effekte messen diese Parameter üblicherweise separat und nacheinander (z. B. Mandell, D. M., J. S. Han, et al. (2008). ”Mapping cerebrovascular reactivity using blond oxygen level-dependent MRI in Patients with arterial steno-occlusive disease: comparison with arterial spin labeling MRI.” Stroke 39(7): 2021–8 ) bzw. durch verschachtelte Signalauslesen ( Hoge, R. D., J. Atkinson, et al. (1999). ”Investigation of BOLD signal dependence an cerebral blond flow and oxygen consumption: the deoxyhemoglobin dilution model.” Magn Reson Med 42(5): 849–63 ). Dies führt

  • 1. zu einem erhöhten physiologischen Rauschen,
  • 2. zu einer verringerten zeitlichen Auflösung (höherer Messzeitbedarf) und
  • 3. zu ungenaueren Ergebnissen, da eine genaue Kalibrierung der einzelnen Messungen notwendig ist.
By combining several physiological parameters, such as perfusion and oxygenation, it is possible to make important statements about local metabolism. However, the measurement of perfusion by ASL and the determination of oxygenation using the BOLD effect are based on different parameters. Existing methods for evaluating these effects typically measure these parameters separately and sequentially (eg. Mandell, DM, JS Han, et al. (2008). "Mapping cerebrovascular reactivity using MRI in arterial steno-occlusive disease:" with arterial spin labeling MRI. "Stroke 39 (7): 2021-8 ) or by interleaved signal readouts ( Hoge, RD, J. Atkinson, et al. (1999). "Investigation of BOLD signal dependence on cerebral blood flow and oxygen consumption: the deoxyhemoglobin dilution model." Magn Reson Med 42 (5): 849-63 ). this leads to
  • 1. to increased physiological noise,
  • 2. to a reduced temporal resolution (higher measurement time required) and
  • 3. to more inaccurate results, since an accurate calibration of the individual measurements is necessary.

Verfahren, bei denen die Messung gleichzeitig erfolgt ( Yang, Y., H. Gu, et al. (2002). ”Simultaneous perfusion and BOLD imaging using reverse spiral scanning at 3T: characterization of functional contrast and susceptibility artifacts.” Magn Reson Med 48(2): 278–89 .), haben nur eine beschränkte Volumenabdeckung und weisen darüber hinaus unterschiedliche Messzeitpunkte für die einzelnen Schichten auf. Die unterschiedlichen Messzeitpunkte bewirken eine unterschiedlich starke Perfusionsgewichtung, da das Blut in verschiedenen Schichten unterschiedlich weit im Gefäßbaum vorgedrungen ist (variable Einströmzeit TI). Des Weiteren wird die Analyse zeitlicher Korrelationen erschwert.Method in which the measurement takes place simultaneously ( Yang, Y., H.G., et al. (2002). "Simultaneous perfusion and BOLD imaging using reverse spiral scanning at 3T: characterization of functional contrast and susceptibility artifacts." Magn Reson Med 48 (2): 278-89 .), have only a limited volume coverage and also have different measurement times for the individual layers. The different measurement times cause different degrees of perfusion weighting, since the blood has penetrated different layers in the vascular tree at different levels (variable inflow time TI). Furthermore, the analysis of temporal correlations is made more difficult.

Aufgabetask

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das eine Bestimmung von T2 und T2* ermöglicht, womit sich insbesondere die physiologischen Parameter Perfusion und Oxigenierung effizient ermitteln lassen.task The invention is to provide a method which has a determination of T2 and T2 *, in particular the physiological parameters to efficiently identify perfusion and oxygenation to let.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindung umfasst auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.These Task is by the inventions with the characteristics of the independent Claims solved. Advantageous developments The inventions are characterized in the subclaims. The wording of all claims hereby by reference to the content of this description. The invention also includes all meaningful and especially all mentioned Combinations of independent and / or dependent Claims.

Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte und Merkmale des Verfahrens näher beschrieben. Die Verfahrensschritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schildernde Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen. Die Merkmale können in einzelnen Verfahrensschritten enthalten sein, können sich aber auch auf mehrere Verfahrensschritte beziehen.in the Following are individual process steps and features of the process described in more detail. The process steps must not necessarily performed in the order given be, and the process to be described may be more, not have mentioned steps. The features can be in individual Procedural steps may be included, but may also be on refer to several process steps.

Das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt mittels MRT die MRT-relevanten Parameter T2 und T2* oder äquivalente Kenngrößen. Dem Fachmann sind die Bedeutungen von T2 und T2* bekannt. Der Parameter T2 stellt eine Zeitkonstante dar, die den Verlauf des Zerfalls der Quermagnetisierung eines präzedierenden Spin-Ensembles unter der Annahme eines homogenen Grundmagnetfelds beschreibt (Spin-Spin-Relaxation). Der vorliegende Wert von T2 ist charakteristisch für das Material der untersuchten Probe. Gewöhnlich wird T2 auch als Oberbegriff für das Phänomen der Spin-Spin-Relaxation verwendet. Synonyme für T2 sind etwa die „transversale Relaxationszeit” oder die „Spin-Spin-Relaxationszeit”. Statt des Parameters T2 könnten alternativ äquivalente, d. h. den Verlauf des Zerfalls der Quermagnetisierung eines präzedierenden Spin-Ensembles unter der Annahme eines homogenen Grundmagnetfelds beschreibende Parameter bestimmt werden. Hierzu zählen insbesondere solche Parameter, aus denen sich T2 erschließen lässt. Beispielsweise ergibt sich T2 durch Inversion der Relaxationsrate R2. Auch ist es möglich, den Parameter T2 aus der sogenannten reversiblen Relaxationszeit T2' unter Hinzunahme des Parameters T2* (siehe unten) zu berechnen. Dies gilt analog für die Relaxationsraten R2, R2' und R2*.The inventive method determined by MRI the MRI-relevant parameters T2 and T2 * or equivalent Parameters. The experts are the meanings of T2 and T2 * known. The parameter T2 represents a time constant representing the course of the decay of the transverse magnetization of a precessing Spin ensembles assuming a homogeneous basic magnetic field describes (spin-spin relaxation). The present value of T2 is characteristic of the material of the examined sample. Usually T2 is also used as a generic term for the Phenomenon of spin-spin relaxation used. Synonyms for T2 are about the "transversal relaxation time" or the "spin-spin relaxation time". Instead of the parameter T2 could alternatively be equivalent, i. H. The progress the decay of the transverse magnetization of a precessing Spin ensembles assuming a homogeneous basic magnetic field descriptive parameters are determined. Which includes in particular those parameters from which T2 can be deduced leaves. For example, T2 results from inversion of the Relaxation rate R2. It is also possible to change the parameter T2 from the so-called reversible relaxation time T2 'with the addition of Calculate parameter T2 * (see below). This applies analogously for the relaxation rates R2, R2 'and R2 *.

Der Parameter T2*, der synonym auch als „effektive Relaxationszeit”, „effektive transversale Relaxationszeit” oder „effektive Spin-Spin-Relaxationszeit” bezeichnet wird, ist eine Zeitkonstante die den im FID-Zerfallssignal (Free Induction Decay) beobachteten Verlauf des Zerfalls der Quermagnetisierung eines präzedierenden Spin-Ensembles beschreibt. In einem – beispielsweise durch Suszeptibilitätsunterschiede der untersuchten Probe bedingten – inhomogenen Magnetfeld weicht T2* von der transversalen Relaxationszeit T2 ab. T2* wird gewöhnlich als Oberbegriff für die Relaxation der transversalen Magnetisierungskomponente im inhomogenen Magnetfeld verwendet. Statt des Parameters T2* könnten alternativ äquivalente, d. h. den effektiven Verlauf des Zerfalls der Quermagnetisierung eines präzedierenden Spin-Ensembles im inhomogenen Magnetfeld beschreibende Parameter bestimmt werden. Hierzu zählen insbesondere solche Parameter, aus denen sich T2* erschließen lässt. Beispielsweise ergibt sich T2* durch Inversion der Relaxationsrate R2*. Auch ist es möglich, den Parameter T2* aus dem Parameter T2' unter Hinzunahme von T2 zu berechnen. Dies gilt analog für die Relaxationsrate R2, R2' und R2*.Of the Parameter T2 *, also known as "effective relaxation time", "effective transversal relaxation time "or" effective Spin-spin relaxation time "is a time constant which observed in the FID (Free Induction Decay) decay signal Course of the decay of the transverse magnetization of a precessing Spin ensembles describes. In one - for example, by Susceptibility differences of the examined sample conditioned - inhomogeneous Magnetic field deviates T2 * from the transversal relaxation time T2. T2 * is usually used as a generic term for relaxation the transverse magnetization component in the inhomogeneous magnetic field used. Instead of the parameter T2 *, alternative equivalent, d. H. the effective course of the decay of the transverse magnetization of a precessing spin ensemble in the inhomogeneous magnetic field descriptive Parameters are determined. These include in particular such Parameters from which T2 * can be deduced. For example, T2 * results from inversion of the relaxation rate R2 *. It is also possible to derive the parameter T2 * from the parameter T2 '. with the addition of T2. This applies analogously for the relaxation rate R2, R2 'and R2 *.

Zur Ermittllung von T2 und T2* finden Messungen auf Echozügen innerhalb einer Bildauslesesequenz statt. Unter einer Bildauslesesequenz (auch MR-Sequenz oder Pulsfolge) versteht man eine Folge elektromagnetischer Anregungs- und Refokussierungspulse, Magnetfeldgradienten sowie Messungen der Magnetisierung der untersuchten Probe. Die Anregungspulse dienen dem initialen Aufbau einer Transversalmagnetisierung, indem die Atomkerne der untersuchten Probe zu einer Präzessionsbewegung angeregt werden. Die messbare Transversalmagnetisierung der untersuchten Probe zerfällt aber aufgrund von Effekten wie magnetischen Wechelwirkunge der präzessierenden Atomkerne oder Inhomogenitäten des angelegten Magnetfeldes schneller als die Transversalmagne tisierung einzelner Atomkerne. Um dennoch ein Messsignal zu erhalten, muss die Phasenlage der Präzessionsbewegungen der Atomkerne synchronisiert werden. Hierzu werden Refokussierungspulse in die untersuchte Probe eingestrahlt. Die physikalischen Effekte eines Refokussierungspulses lassen im Verlauf der Wertekurve verschiedener Parameter beobachten. Ein solcher Werteverlauf wird als Echozug bezeichnet. Beispielsweise kann bei einigen Bildauslesesequenzen ein Anwachsen des Betrags des FID-Zerfallsignal bis zu einem Wert beobachtet werden, der einer Spin-Spin Relaxation gemäß dem Parameter T2 entspricht, um danach wieder abzufallen. Eine auf einem Echozug stattfindende Messung misst den Werteverlauf eines Parameters nach einem Anregungs- und/oder Refokussierungspuls.to Determination of T2 and T2 * will take measurements on echo trains take place within a picture reading sequence. Under a picture reading sequence (also MR sequence or pulse sequence) is understood to mean a sequence of electromagnetic Excitation and Refokussierungspulse, magnetic field gradients and Measurements of the magnetization of the examined sample. The excitation pulses serve the initial structure of a transverse magnetization by the atomic nuclei of the examined sample to a precession movement be stimulated. The measurable transverse magnetization of the studied Probe disintegrates due to effects such as magnetic Alternating effects of precessing atomic nuclei or inhomogeneities of the applied magnetic field faster than the Transversalmagne tization individual atomic nuclei. To still receive a measurement signal, must the phase position of the precession movements of the atomic nuclei be synchronized. Refocusing pulses in the examined sample irradiated. The physical effects of a Refocusing pulses differ during the value curve Observe parameters. Such a course of values becomes an echo train designated. For example, with some image readout sequences an increase in the amount of the FID decay signal to a value be observed, the spin-spin relaxation according to the Parameter T2 corresponds to then drop again. One on one Echo train measurement measures the value curve of a parameter after an excitation and / or refocusing pulse.

Das Verfahren beinhaltet mindestens zwei Messungen auf demselben Echozug. Bevorzugt finden genau zwei Messungen statt.The Method involves at least two measurements on the same echo train. Preferably, exactly two measurements take place.

Durch die Ermittlung der Parameter T2 und T2* aus Messungen auf demselben Echozug innerhalb einer Bildauslesesequenz können in der gleichen Messzeit mehr Informationen aufgenommen und verarbeitet werden. Dies erhöht die zeitliche Auflösung bzw. verringert die Messzeit und macht die Messung damit robuster gegenüber störenden Einflüssen durch das Messobjekt. Hierzu gehört beispielsweise das sogenannte physiologische Rauschen, welches durch Änderungen im Blutfluss, durch Atembewegungen, Herzschlag oder durch Körperbewegungen hervorgerufen wird. Darüber hinaus ermöglicht die Ermittlung von T2 und T2* aus Messungen auf demselben Echozug eine robustere Quantifizierung der absoluten Werte der reversiblen Relaxationszeit T2'.By the determination of the parameters T2 and T2 * from measurements on the same Echo train within a picture reading sequence can be found in the same measurement time more information is recorded and processed become. This increases the temporal resolution or reduces the measuring time and makes the measurement more robust disturbing influences by the measuring object. For this For example, the so-called physiological noise, which is due to changes in blood flow, respiratory movements, Heartbeat or caused by body movements. In addition, the determination of T2 allows and T2 * from measurements on the same echo train for a more robust quantification the absolute values of the reversible relaxation time T2 '.

Mittels mindestens einer Arterial Spin Labeling (ASL) Präparation lassen sich die mindestens zwei Messungen bestimmten Bereichen innerhalb eines Gefäßbaums zuordnen. Markiert man einen Blutbolus mittels ASL, können die Messwerte entlang eines arte riellen Gefäßbaums lokalisiert werden. Ein Bolus arteriellen Bluts wird dazu in einem definierten Abstand zu einem zu untersuchenden Bereich eines Körpers durch Inversion der Wasserstoff-Spins magnetisch markiert. Nach einer frei wählbaren Einströmzeit fließt der markierte Bolus in den Auslesebereich des MRT-Gerätes ein und wird durch die mindestens zwei Messungen erfasst. Durch die Wahl einer kurzen Einströmzeit können die mindestens zwei Messungen arteriellem Blut zugeordnet werden. Eine lange Einströmzeit ermöglicht eine Zuordnung der mindestens zwei Messungen zu kapillarem Blut. Durch die magnetische Markierung eines Bolus kann auf die Gabe eines Kontrastmittels, welche häufig mit unerwünschten Nebenwirkungen verbunden ist, verzichtet werden. Um das Signal des markierten Blutes von Signal des stationären Gewebes zu trennen, wird eine Kontrollmessung durchgeführt, bei der die magnetische Markierung (Inversion der Blutspins) unterbleibt.By means of at least one Arterial Spin Labeling (ASL) preparation, the at least two measurements can be assigned to specific areas within a vascular tree. If one marks a blood bolus by means of ASL, the measured values can be localized along an artificial vascular tree. A bolus of arterial blood is magnetically labeled at a defined distance from a region of a body to be examined by inversion of the hydrogen spins. After a freely selectable inflow time, the marked bolus flows into the read range of the MRI device and is detected by the at least two measurements. By choosing a cure zen inflow time, the at least two measurements of arterial blood can be assigned. A long inflow time allows an assignment of the at least two measurements to capillary blood. The magnetic marking of a bolus can be dispensed with the administration of a contrast agent, which is often associated with undesirable side effects. In order to separate the signal of the labeled blood from the signal of the stationary tissue, a control measurement is performed in which the magnetic marking (inversion of the blood spins) is omitted.

Das Verfahren ermöglicht die Ermittlung von lokalen Frequenzänderungen. Ein inhomogenes Magnetfeld bewirkt lokale Änderungen der Frequenzen, mit denen das FID-Zerfallsignal einer präzedierenden Spin-Ensembles oszilliert. In Folge dieser Frequenzänderungen kommt es zu Phasenverschiebungen der Präzessionsbewegungen, die sich auch im FID-Zerfallssignal widerspiegeln. Umgekehrt sind diese Phasenverschiebungen und/oder die Frequenzänderungen ein Maß für die lokalen Variationen eines inhomogenen Magnetfeldes (lokale Magnetfeldinhomogenität).The Method allows the determination of local frequency changes. An inhomogeneous magnetic field causes local changes in the Frequencies with which the FID decay signal of a precessing Spin ensembles oscillate. As a result of these frequency changes there are phase shifts of the precession movements, which are also reflected in the FID decay signal. Conversely, these are Phase shifts and / or the frequency changes Measure of the local variations of an inhomogeneous one Magnetic field (local magnetic field inhomogeneity).

Die reversiblen Relaxationszeit T2' kennzeichnet den Zerfall der Quermagnetisierung, der durch lokale Magnetfeldinhomogenitäten hervorgerufen wird. T2' wird gewöhnlich auch als Oberbegriff für derartige lokale Magnetfeldinhomogenitäten sowie die hiermit einhergehenden lokalen Frequenzänderungen und lokalen Phasenverschiebungen verwendet:
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung folgen die mindestens zwei Messungen, die auf demselben Echozug innerhalb einer Bildauslesesequenz stattfinden, zeitlich aufeinander Die Messungen können mittels Spiralauslese, auch Spiral-Scan Echo Planar Imaging oder Spiral MRI genannt, durchgeführt werden. Bei einer Spiralauslese wird die Trakjektorie im k-Raum durch eine Spiralfunktion beschreiben. Im Vergleich zu herkömmlichen kartesischen Verfahren, welche die Datenpunkte im k-Raum auf einem kartesischen Gitter abtasten, ermöglicht dieses Verfahren eine verbesserte Darstellung des Kontrastes, wenn die untersuchten Proben oder Teile einer untersuchten Probe während der Messung in Bewegung sind. Beispielsweise verbessert eine Spiralauslese den Kontrast bei der Untersuchung von Blut. Ein weiterer Vorteil der Spiralauslese ist die Reduzierung von Bewegungs- und Pulsationsartefakten, die durch Überabtastung des k-Raum-Zentrums erreicht wird. Zudem wird das k-Raum Zentrum sehr früh aufgenommen, wodurch ein hohes SNR erzielt werden kann.
The reversible relaxation time T2 'characterizes the decay of the transverse magnetization, which is caused by local magnetic field inhomogeneities. T2 'is also commonly used as a generic term for such local magnetic field inhomogeneities as well as the associated local frequency changes and local phase shifts:
In an advantageous development of the invention, the at least two measurements which take place on the same echo train within an image read sequence follow one another in time. The measurements can be carried out by means of spiral readout, also called spiral scan echo planar imaging or spiral MRI. In spiral selection, the trajectory in k-space is described by a spiral function. Compared to traditional Cartesian techniques, which scan the data points in k-space on a Cartesian grid, this method allows for improved contrast imaging when the examined samples or parts of a sample being examined are in motion during the measurement. For example, spiral selection improves the contrast in the examination of blood. Another benefit of spiral readout is the reduction of motion and pulsation artifacts achieved by oversampling the k-space center. In addition, the k-space center is picked up very early, allowing a high SNR to be achieved.

Eine der mindestens zwei Messungen auf demselben Echozug innerhalb einer Bildauslesesequenz kann zwischen einem Refokussierungspuls und dem nachfolgenden Spin-Echo erfolgen. In einer gebräuchlichen Verwendungsform bezeichnet der Begriff „Spin-Echo” ein lokales Maximum in der Verlaufskurve des Parameters T2* (T2*-Verfall). Ein lokales Maximum des T2*-Verfalls tritt etwa dann auf, wenn sich als Reaktion auf einen Refokussierungspuls eine Phasenkohärenz innerhalb eines präzedierenden Spin-Ensembles einstellt. Bei einigen Bildauslesesequenzen stimmt zum Zeitpunkt des Spin-Echos der Wert des T2*Zerfall mit dem Wert der Verlaufskurve des Parameters T2 überein. Insbesondere kann die eine der mindestens zwei Messungen auf einer an steigenden Flanke des T2*-Verfalls erfolgen.A the at least two measurements on the same echo train within a Image readout sequence can be between a refocusing pulse and the followed by a spin echo. In a common one Form of use is the term "spin echo" local maximum in the curve of the parameter T2 * (T2 * decay). A local maximum of the T2 * decay occurs approximately when phase coherence in response to a refocusing pulse within a precessing spin ensemble. For some image reading sequences, it is true at the time of the spin echo the value of the T2 * decay with the value of the curve of the parameter T2 match. In particular, one of the at least two Measurements take place on a rising edge of the T2 * decay.

Eine weitere der mindestens zwei Messungen kann zwischen dem Spin-Echo und einem nachfolgenden zweiten Refokussierungspuls stattfinden. Folgt gegen Ende der Bildauslesesequenz kein weiterer Refokussierungspuls, kann die weitere Messung vor dem Ende des Refokussierungspuls stattfinden. Vorzugsweise erfolgt die weitere Messung zum Zeitpunkt des Spin-Echos. Der Beginn der weiteren Messung stimmt in diesem Fall mit dem Zeitpunkt des Spin-Echos überein. Insbesondere kann die weitere der mindestens zwei Messungen im Maximum des T2*-Verfalls und/oder auf einer abfallenden Flanke des T2*-Verfalls erfolgen.A Another of the at least two measurements can be between the spin echo and a subsequent second refocussing pulse. follows no further refocusing pulse towards the end of the image read sequence, the further measurement may take place before the end of the refocussing pulse. Preferably, the further measurement takes place at the time of the spin echo. The beginning of the further measurement is correct in this case with the time match the spin echo. In particular, the further of the at least two measurements at the maximum of the T2 * decay and / or on a falling edge of the T2 * decay.

Die mindestens zwei Messungen erzeugen Werte, die vorzugsweise mindestens einen dreidimensionalen Rohdatenraum aufspannen. Bei den erzeugten Werten handelt es sich nicht zwingend um Messwerte, wie beispielsweise die mittels einer Messeinrichtung eines MRT-Gerätes aufgenommen physikalischen Parameter. Stattdessen kann insbesondere mindestens einer der als k-Raum bezeichneten Rohdatenräume drei Dimensionen aufweisen. Die Bezeichnung „k-Raum” ist dem Fachmann geläufig.The at least two measurements produce values which are preferably at least span a three-dimensional raw data space. In the generated Values are not necessarily measured values, such as taken by means of a measuring device of an MRI device physical parameters. Instead, at least in particular one of the raw data spaces called k-space has three dimensions exhibit. The term "k-space" is the expert common.

Mittels des mindestens einen dreidimensionalen Rohdatenraums können die Parameter T2, T2* und/oder T2' erzeugt werden. Beispielsweise ist es möglich, durch Anwendung einer Fourier-Transformation oder einer Variante einer Fourier-Transformation den mindestens einen dreidimensionalen k-Raum in T2, T2* und/oder T2'-Karten zu überführen.through of the at least one three-dimensional raw data space the parameters T2, T2 * and / or T2 'are generated. For example it is possible by applying a Fourier transform or a variant of a Fourier transform the at least to transform a three-dimensional k-space into T2, T2 * and / or T2'-maps.

Die mittels T2, T2* und/oder T2'-Karten darstellbaren Parameter T2 und/oder T2* lassen sich einem dreidimensionalen Volumen zuordnen. Befindet sich eine untersuchte Probe im MRT-Gerät, entsprechen Teile dieses dreidimensionalen Volumens der untersuch ten Probe.The by means of T2, T2 * and / or T2 'maps representable parameter T2 and / or T2 * can be assigned to a three-dimensional volume. Is located a sample examined in the MRI machine correspond to parts this three-dimensional volume of the examined sample.

Im Vergleich zu den Verfahren des Standes der Technik, wie beispielsweise 2D-EPI, ermöglicht die Erzeugung der Parameter T2, T2* und/oder T2' aus einem dreidimensionalen Rohdatenraum und Zuordnung zu einem dreidimensionalen Volumen ein höheres Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR). Das SNR stellt ein Maß für die Signalgüte und mithin für die Qualität der Bildgebung eines MRT-Gerätes dar.Compared to the prior art methods, such as 2D EPI, the generation of the parameters T2, T2 * and / or T2 'from a three-dimensional raw data space and Assigning to a three-dimensional volume a higher signal-to-noise ratio (SNR). The SNR represents a measure of the signal quality and thus the quality of the imaging of an MRI device.

Die Bildauslesesequenz des Verfahrens kann im Wesentlichen als eine GRASE- oder 3D-GRASE-Sequenz ausgeführt sein. Allerdings verwenden GRASE- oder 3D-GRASE-Sequenzen gewöhnlich die Auslese von Werten mittels Echo-Planar-Imaging (EPI). Anstelle eines EPI-Zuges, d. h. einer Trajektorie des k-Raumes gemäß EPI, können mindestens zwei Spiralauslesen verwendet werden.The Image reading sequence of the process can be considered essentially one GRASE or 3D GRASE sequence. Indeed GRASE or 3D GRASE sequences usually use the Selection of values using echo planar imaging (EPI). Instead of a EPI train, d. H. a trajectory of k-space according to EPI, At least two spiral readouts can be used.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden die absoluten Werte von T2, T2* und/oder T2' quantifiziert.In an advantageous embodiment of the method, the absolute Values of T2, T2 * and / or T2 'are quantified.

Die Ermittlung von T2, T2* und/oder T2' aus Messungen auf demselben Echozug ermöglicht in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung eine direkte Bestimmung der Phasenverschiebung zwischen den Signalen der Messungen. Die Phasenverschiebung zwischen den Signalen ist direkt proportional zu der lokalen Magnetfeldinhomogenität. Dies ermöglicht eine Quantifizierung der lokalen Magnetfeldinhomogenität. In vielen Fällen (insbesondere bei niedrigem SNR) lassen sich die Phasenverschiebungen des (komplex-wertigen) Messsignals wesentlich stabiler und zuverlässiger bestimmen als die Signalintensitäten.The Determination of T2, T2 * and / or T2 'from measurements on the same Echo train allows in a further advantageous development a direct determination of the phase shift between the signals the measurements. The phase shift between the signals is directly proportional to the local magnetic field inhomogeneity. This allows a quantification of the local magnetic field inhomogeneity. In many cases (especially at low SNR) leave the phase shifts of the (complex-valued) measurement signal much more stable and reliable than the Signal intensities.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens beträgt die Zeitspanne, die dem mittels ASL markierten Blutbolus zugeordnet wird, weniger als 1 sec („short bolus ASL”). Dies ermöglicht eine exaktere Identifikation des Blutbolus innerhalb des Gefäßbaums und verbessert damit die Zuordenbarkeit zu bestimmten Bereichen des Gefäßbaums. Insbesondere wird eine genauere Differenzierung zwischen arteriellem und kapillarem Blut ermöglicht.In an advantageous embodiment of the method the amount of time allocated to the ASL-labeled blood bolus less than 1 second ("short bolus ASL"). this makes possible a more accurate identification of the blood bolus within the vascular tree and thus improves the assignability to specific areas of the vessel tree. In particular, a more accurate Differentiation between arterial and capillary blood allows.

Das Verfahren kann zur Bestimmung der physiologischen Parameter Perfusion und/oder Oxigenierung verwendet werden. Dadurch lässt sich der lokale Metabolismus innerhalb des Gewebes abschätzen und eine nichtinvasive Vitalitätsprüfung durchführen.The Method can be used to determine the physiological parameter perfusion and / or oxygenation. This can be done to estimate the local metabolism within the tissue and perform a noninvasive vitality test.

Insbesondere ist eine Verwendung des Verfahrens zur Bestimmung der physiologischen Parameter Perfusion und/oder Oxigenierung eines Gehirns, vorzugsweise eines menschlichen Gehirns, möglich. Durch Kombination der Parameter Perfusion und Oxigenierung können wichtige Aussagen über den lokalen Metabolismus getroffen werden. Dies ermöglicht insbesondere eine Bestimmung der Aktivierung und Änderung der Aktivierung verschiedener Hirn-Areale.Especially is a use of the method for determining the physiological Parameter perfusion and / or oxygenation of a brain, preferably of a human brain, possible. By combination the parameter perfusion and oxygenation can be important Statements about local metabolism are taken. This allows in particular a determination of the activation and changing the activation of various brain areas.

Darüber hinaus ist es mittels des Verfahrens möglich, unter Verwendung geeigneter Modelle (z. B. Yablonskiy, D. A. and E. M. Haacke (1994) ”An MRI method for measuring T2 in the presence of static and RF magnetic field inhomogeneities.” Magn Reson Med 37(6): 872–6 und Kiselev, V. G., R. Strecker, et al. (2005). ”Vessel size imaging in humans.” Magn Reson Med 53(3): 553–63 .) Erkenntnisse über strukturelle Eigenschaften der zugrundeliegenden Gefäßstrukturen zu gewinnen. Hierdurch können etwa Aussagen über die mittlere Gefäßgröße getroffen werden, so dass sich Phänomene, wie z. B. die Angiogenese (Gefäßbildung), nachweisen lassen. Heute übliche Verfahren verwenden dazu Kontrastmittel-basierte Methoden (siehe Kiselev, V. G., R. Strecker, et al. (2005) ”Vessel size imaging in humans.” Magn Reson Med 53(3): 553–63 ), die gewöhnlich mit unerwünschten Nebenwirkungen einhergehen.Moreover, by means of the method it is possible, using suitable models (eg. Yablonskiy, DA and EM Haacke (1994) "MRI method for measuring T2 in the presence of static and RF magnetic field inhomogeneities." Magn Reson Med 37 (6): 872-6 and Kiselev, VG, R. Strecker, et al. (2005). "Vessel size imaging in humans." Magn Reson Med 53 (3): 553-63 .) To gain insights into the structural properties of the underlying vascular structures. As a result, statements about the average vessel size can be made, so that phenomena such. B. angiogenesis (vascularization), can be detected. Today's conventional methods use contrast-based methods (see Kiselev, VG, R. Strecker, et al. (2005) "Vessel size imaging in humans." Magn Reson Med 53 (3): 553-63 ), which are usually associated with undesirable side effects.

Weiterhin beansprucht wird ein Computersoftwareprodukt, das ein erfindungsgemäßes Verfahren implementiert, wenn es auf einer mit dem Resonanz-Tomographie-Gerät verbundenen Recheneinrichtung läuft.Farther is claimed a computer software product comprising an inventive Procedures implemented when using on a resonance tomography device connected computing device is running.

Ferner wird erfindungsgemäß ein Magnet-Resonanz-Tomographie-Gerät beansprucht, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.Further According to the invention, a magnetic resonance tomography device which is used for carrying out the inventive Method is suitable.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle – nicht genannten – Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.Further Details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments in connection with the dependent claims. Here, the respective features alone or in combination with each other be realized. The possibilities to solve the task are not limited to the embodiments. For example, ranges always include all - not - intermediate values and all conceivable subintervals.

Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:The Embodiments are shown schematically in the figures. The same reference numerals in the individual figures indicate same or functionally identical or with regard to their functions corresponding elements. In detail shows:

1 Sequenzdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 Sequence diagram of an embodiment of the method according to the invention

2 Sequenzdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zwei Messungen zur Bestimmung der Relaxationszeit T2 2 Sequence diagram of an embodiment of the method according to the invention with two measurements for determining the relaxation time T2

3 Sequenzdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zeitlich symmetrisch um das Auftreten eines Spin-Echos angeordneten Spiralen zur Bestimmung der Relaxationszeit T2 innerhalb einer Messung 3 Sequence diagram of an embodiment of the method according to the invention with temporal symmetry to the occurrence of a Spin echoes arranged spirals to determine the relaxation time T2 within a measurement

Die absoluten Werte von T2' werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Signalintensitäten S1 und S2 der mindestens zwei Spiralauslesen 40, 50 direkt quantifiziert: T2' = delta t/(ln S1 – ln S2),wobei delta t den zeitlichen Abstand 45 der mindestens zwei Spiralauslesen 40, 50 beschreibt und ln den natürlichen Logarithmus bezeichnet.The absolute values of T2 'are read out in a preferred embodiment by means of the signal intensities S1 and S2 of the at least two spirals 40 . 50 directly quantified: T2 '= delta t / (ln S1-ln S2), where delta t is the time interval 45 the at least two spiral readouts 40 . 50 describes and ln denotes the natural logarithm.

Aus der genauen Bestimmung von T2' bzw. T2* lässt sich mit Hilfe bekannter Modelle ( Yablonskiy, D. A. and E. M. Haacke (1994). ”Theory of NMR signal behavior in magnetically inhomogeneous tissues: the static dephasing regime.” Magn Reson Med 32(6): 749–63 .) ein Zusammenhang mit lokalen Suszeptibilitätsänderungen herstellen, wie sie insbesondere durch unterschiedlich oxygeniertes Blut hervorgerufen werden. Auch bestimmte Strukturen oder Kontrastmittel verursachen lokalen Suszeptibilitätsänderungen (vergleiche Tabellen 1 und 2 in der oben genannten Publikation Yablonskiy, D. A. and E. M. Haacke (1994) ). Dasselbe Modell stellt auch den Zusammenhang zwischen der Frequenzänderung (gemessen durch die Phasenänderung) und den lokalen magnetischen Eigenschaften her.The exact determination of T2 'or T2 * can be made with the help of known models ( Yablonskiy, DA and EM Haacke (1994). "Theory of NMR signal behavior in magnetically inhomogeneous tissues: the static dephasing regime." Magn Reson Med 32 (6): 749-63 .) create a connection with local Suszeptibilitätsänderungen, as they are caused in particular by differently oxygenated blood. Certain structures or contrast agents also cause local susceptibility changes (compare Tables 1 and 2 in the above-mentioned publication Yablonskiy, DA and EM Haacke (1994) ). The same model also establishes the relationship between the frequency change (measured by the phase change) and the local magnetic properties.

Zur Bestimmung der transversalen Relaxation (T2 bzw. R2) gibt es mehrere, in bevorzugten Ausführungsbeispielen implementierte Verfahren, die im Folgenden kurz beschrieben werden. Eine Bestimmung von T2 bzw. R2 ist mittels zweier Messungen 32 und 34 möglich. Dabei wird das Auslesemodul der zweiten Messung 34 ge genüber dem Auslesemodul der ersten Messung 32 zeitlich verschoben. Der Zeitliche Verzug 35 zwischen beiden Auslesemodulen wird so gewählt wird, dass er einem Vielfachen des Abstandes zweier Spin-Echos entspricht (siehe 2). In diesem Fall berechnet sich R2 aus dem Verhältnis der Signalamplituden S beider Messungen: R2 = ln(S(TE1)/S(TE2))/(TE2 – TE1) For determining the transverse relaxation (T2 or R2), there are a plurality of methods implemented in preferred exemplary embodiments, which are briefly described below. A determination of T2 or R2 is by means of two measurements 32 and 34 possible. In this case, the readout module of the second measurement 34 ge compared to the readout module of the first measurement 32 delayed. The time delay 35 between the two read-out modules is chosen so that it corresponds to a multiple of the distance between two spin echoes (see 2 ). In this case, R2 is calculated from the ratio of the signal amplitudes S of both measurements: R2 = ln (S (TE1) / S (TE2)) / (TE2-TE1)

Dabei sind TE1 und TE2 die Messzeitpunkte der beiden Messungen. Vorteil dieses Verfahren ist, dass nur zwei Spiralauslesen innerhalb eines Echozuges benötigt werden, allerdings ist neben einer ersten Messung 32 eine zweite Messung 34 notwendig.TE1 and TE2 are the measurement times of the two measurements. The advantage of this method is that only two spiral readouts are needed within one echo train, but apart from a first measurement 32 a second measurement 34 necessary.

Erfolgen – wie in 3 dargestellt – zwei Spiralauslesen 40, 55 auf demselben Echozug zeitlich symmetrisch um das Auftreten eines Spin-Echos, so lässt sich T2 bzw. R2 mit nur einer Messung aus der Relation der beiden so erhaltenen Signalamplituden wie folgt direkt berechnen ( Yablonskiy, D. A. and E. M. Haacke (1997) ”An MRI method for measuring T2 in the presence of static and RF magnetic field inhomogeneities.” Magn Reson Med 37(6): 872-6 .): R2 = ln(S(TE – dt)/S(TE + dt))/2dt. Achievements - as in 3 shown - two spiral readouts 40 . 55 on the same echo train in time symmetry about the occurrence of a spin echo, so T2 or R2 can be directly calculated with only one measurement from the relation of the two signal amplitudes thus obtained as follows ( Yablonskiy, DA and EM Haacke (1997) "MRI method for measuring T2 in the presence of static and RF magnetic field inhomogeneities." Magn Reson Med 37 (6): 872-6 .): R2 = ln (S (TE-dt) / S (TE + dt)) / 2dt.

Dabei bezeichnet TE den Zeitpunkt des Spin-Echos 30, dt den Abstand 45 der Spiralen 40 und 55 zum Spin-Echo sowie S die jeweils gemessene Signalamplitude der Spiralen 40 und 55.TE denotes the time of the spin echo 30 , dt the distance 45 the spirals 40 and 55 to the spin echo and S the respectively measured signal amplitude of the spirals 40 and 55 ,

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens implementiert als Bildauslesesequenz eine Kombination von 3D-GRASE ( Feinberg, D. A. and K. Oshio (1991). ”GRASE (gradient- and spin-echo) MR imaging: a new fast clinical imaging techni-que.” Radiology 181(2): 597–6027 Oshio, K. and D. A. Feinberg (1991). ”GRASE (Gradient- and spin-echo) imaging: a novel fast MRI technique.” Magn Reson Med 20(2): 344–9 / Gunther, M., K. Oshio, D. A. Feinberg (2005). ”Single-shot 3D imaging techniques improve arterial spin labeling perfusion measurements.” Magn Reson Med 54(2): 491–8 .) und Spiralauslese. Die 1, 2 und 3 zeigen entsprechende Sequenzdiagramme.A preferred embodiment of the method implements as image reading sequence a combination of 3D GRASE ( Feinberg, DA and K. Oshio (1991). "GRASE (gradient and spin echo) MR imaging: a new fast clinical imaging technique." Radiology 181 (2): 597-6027 Oshio, K. and DA Feinberg (1991). "GRASE (gradient and spin echo) imaging: a novel near MRI technique." Magn Reson Med 20 (2): 344-9 / Gunther, M., K. Oshio, DA Feinberg (2005). "Single-shot 3D imaging techniques improve arterial spin labeling perfusion measurements." Magn Reson Med 54 (2): 491-8 .) and spiral selection. The 1 . 2 and 3 show corresponding sequence diagrams.

Eine GRASE-Sequenz stellt eine Kombination einer Turbo-Spin-Echo Sequenz und einem Gradienten-Echo-Zug dar. Eine Variante hiervon ist die sogenannte 3D-GRASE-Sequenz. Üblicherweise kommt bei GRASE und 3D-GRASE ein Echo-Planar-Imaging (EPI) Echozug zum Einsatz. Dieser wird so gewählt, dass das Spin-Echo gerade in der Mitte des Echozugs 80 liegt. An dieser Stelle wird das stärkste (und rein T2-gewichtete) Signal aufgenommen. In der Variante des 3D-GRASE stellen die EPI-Auslesen Teile des drei-dimensionalen Rohdatenraums (k-Raums) dar.A GRASE sequence represents a combination of a turbo spin echo sequence and a gradient echo train. A variant of this is the so-called 3D GRASE sequence. Normally, GRASE and 3D-GRASE use Echo-Planar-Imaging (EPI) echo trains. This is chosen so that the spin echo is just in the middle of the echo train 80 lies. At this point, the strongest (and purely T2-weighted) signal is picked up. In the variant of the 3D GRASE, the EPI readouts represent parts of the three-dimensional raw data space (k-space).

Bei der Kombination von 3D-GRASE und Spiralauslese werden zunächst innerhalb des TSE-Templates (Kombination von Anregungs- und Refokussierungspuls) während der Signalauslese statt eines EPI-Zuges zwei Spiralen ausgelesen. In den 1, 2 und 3 sieht man, dass das zentrale Echo der ersten Spirale 40 (der Beginn der Auslese) direkt nach dem Refokussierungspuls 20 liegt und damit einen Bereich auf der Signalkurve des T2*-Zerfalls 70 abtastet, der auf der ansteigenden Flanke liegt. Das k-Raum-Zentrum der zweiten Spirale 50 wird beim Spin-Echo 30 durchlaufen, d. h. an einem lokalen Maximum der Signalkurve 70. Aus den beiden aufgenommenen Spiraldatensätzen kann dann die Zerfallskonstante des Signalverlaufs bestimmt werden, d. h. es kann eine quantitative T2* Karte der untersuchten Probe berechnet werden. Die normalerweise mit der Aufnahme von T2*-gewichteten Daten einhergehende Verletzung der CPMG-Bedingung in Verbindung mit einer Turbo-Spin-Echo Sequenz wird bei dem hier beschriebenen Verfahren vermieden.In the combination of 3D-GRASE and spiral readout, two spirals are first read out within the TSE-template (combination of excitation and refocusing pulse) during the signal readout instead of one EPI-train. In the 1 . 2 and 3 you can see that the central echo of the first spiral 40 (the beginning of the selection) immediately after the refocusing pulse 20 and thus an area on the signal curve of the T2 * decay 70 scans, which lies on the rising edge. The k-space center of the second spiral 50 becomes the spin echo 30 go through, ie at a local maximum of the signal curve 70 , The decay constant of the signal curve can then be determined from the two recorded spiral data sets, ie a quantitative T2 * map of the examined sample can be calculated. The violation of the CPMG condition associated with the uptake of T2 * weighted data associated with a turbo spin echo sequence is accomplished using the method described herein avoided.

Wird dieses Auslesemodul, d. h. die 3D-GRASE Signalauslese inkl. der Spiralen nun mit einer Arterial Spin Labeling (ASL) Präparation versehen, sorgt diese dafür, dass nur Blutsignal gemessen wird. Dies ermöglicht die T2*-Messung von Blut. Durch die frei wählbare Einströmzeit TI (inflow time), die zwischen der Markierung der Blutwasserspins und der Bildauslese mit oben beschriebenem Blut vergeht, lassen sich die Messungen bestimmten Bereichen innerhalb des Gefäßbaumes zuordnen (ein kurzes TI entspricht arteriellem Blut, während ein langes TI eher kapillarem Blut entspricht). Zur besseren Abgrenzung wird dazu ein kurzer Blutbolus markiert. Bei einer bevorzugten Boluslänge von 500 ms lassen sich die Eigenschaften des Blutes innerhalb eines lokal begrenzten Bereichs des Gefäßbaums, den der kurze Bolus einnimmt, bestimmen. Die Verwendung von 3D-GRASE stellt dabei sicher, dass die Messungen im Vergleich zu Standard EPI-Techniken ein deutlich höheres SNR aufweisen.Becomes this readout module, d. H. the 3D-GRASE signal selection incl Spirals now with an Arterial Spin Labeling (ASL) preparation provided, this ensures that only blood signal is measured. This allows the T2 * measurement of blood. By the free selectable inflow time TI (inflow time) between the marking of blood water spins and image selection with above described blood, the measurements can be determined Assign areas within the vascular tree (a short TI equals arterial blood, while a long TI is more likely capillary blood). For better demarcation is one marked short blood bolus. At a preferred bolus length of 500 ms, the properties of the blood can be within a locally limited area of the vascular tree, the determine the short bolus. The use of 3D-GRASE Make sure that the measurements are compared to standard EPI techniques have a significantly higher SNR.

Durch die wiederholte Aufnahme von Messdaten auf demselben Echozug 80 innerhalb einer ASL-Sequenz können die Oxygenierung von Blut (aus T2* unter Verwendung der mindestens zwei Spiralauslesen 40, 50) und die Stärke des Blutflusses (aus der ASL-perfusionsgewichteten Spin-Echo-Aufnahme 50 (entsprechend der Spiralauslese, deren Beginn i. d. R. exakt in der Mitte des Refokussierungintervalls liegt) bestimmt werden. Bei Hinzunahme von Messungen des Blutvolumens (z. B. mittels VASO ( Lu, H., X. Golay, et al. (2003). ”Functional magnetic resonance imaging based an changes in vascular space occupancy.” Magn Reson Med 50(2): 263–74 ) bzw. VASO-FLAIR ( Donahue, M. J., H. Lu, et al. (2006). ”Theoretical and experimental investigation of the VASO contrast mechanism.” Magn Reson Med 56(6): 1261–73 )) lassen sich die Kenngrößen „cerebral blond flow”, „cerebral blond volume” und „CMRO2” ermitteln. Des Weiteren ist die Messung des Phasenverhaltens zwischen der ersten Spiralauslese (Spin-Echo) und der zweiten Spiralauslese (Gradientenecho) direkt möglich. Da es sich um die Abtastung des gleichen Echozuges handelt (einmal direkt am Maximum, einmal an der ansteigenden Flanke) besteht eine direkte Korrelation zwischen beiden Phasenmessungen. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, das Phasenverhalten der Blutwasserspins separat zu messen und zu quantifizieren, so dass sich leicht die geänderte magnetische Umgebung dieser Spins nachverfolgen lässt.By repeatedly recording measurement data on the same echo train 80 Within an ASL sequence, the oxygenation of blood (from T2 * using the at least two spiral readouts 40 . 50 ) and the strength of blood flow (from ASL perfusion-weighted spin-echo uptake 50 (corresponding to the spiral selection, the beginning of which is usually exactly in the middle of the refocusing interval). With the addition of measurements of the blood volume (eg by means of VASO ( Lu, H., X. Golay, et al. (2003). "Functional magnetic resonance imaging based on changes in vascular space occupancy." Magn Reson Med 50 (2): 263-74 ) or VASO-FLAIR ( Donahue, MJ, H. Lu, et al. (2006). The Resonance Med 56 (6): 1261-73 )), the parameters "cerebral blond flow", "cerebral blond volume" and "CMRO2" can be determined. Furthermore, the measurement of the phase behavior between the first spiral readout (spin echo) and the second spiral readout (gradient echo) is directly possible. Since it is the sampling of the same echo train (once directly at the maximum, once at the rising edge) there is a direct correlation between the two phase measurements. This results in the ability to separately measure and quantify the phase behavior of blood water spins, making it easy to track the altered magnetic environment of these spins.

Als vorteilhaft hat sich eine Wahl des halben Abstands der Refokussierungspulse derart erwiesen, dass er dem mittlerem T2* des Blutes bzw. Gewebes entspricht. Dies optimiert den Kontrast innerhalb des erzeugten Bildes und gewährleistet eine zuverlässige Bestimmung von T2*.When Advantageously, a choice of half the distance of the refocusing pulses proven to correspond to the mean T2 * of the blood or tissue. This optimizes the contrast within the generated image and ensures a reliable determination of T2 *.

1010
Anregungspulsexcitation pulse
2020
erster Refokussierungspulsfirst refocusing
2525
zweiter Refokussierungspulssecond refocusing
3030
Spin-EchoSpin echo
3232
erste Messungfirst Measurement
3434
zweite Messungsecond Measurement
3535
zeitlicher Verzugtime delay
3636
erste Partitionfirst partition
3838
zweite Partitionsecond partition
4040
erste Spiralefirst spiral
4545
zeitlicher Abstandtime distance
5050
zweite Spiralesecond spiral
5555
dritte Spiralethird spiral
6060
T2-ZerfallT2 decay
7070
T2*-ZerfallT2 * decay
8080
Echozugecho train
9090
BildauslesesequenzImage readout sequence

Liste der zitierten Literatur:List of quoted literature:

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Claims (14)

Verfahren zur Ermittlung von T2 und T2* mittels Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT), dadurch gekennzeichnet, dass a) T2 und T2* aus Messungen auf Echozügen innerhalb einer Bildauslesesequenz 90 ermittelt werden, wobei b) jeweils mindestens zwei Messungen 40, 50 auf demselben Echozug 80 stattfinden und wobei c) den Messungen mindestens eine ASL-Präparation vorausgeht.Method for determining T2 and T2 * by means of magnetic resonance tomography (MRT), characterized in that a) T2 and T2 * from measurements on echo trains within an image readout sequence 90 be determined, where b) at least two measurements 40 . 50 on the same echo train 80 where c) the measurements are preceded by at least one ASL preparation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenzänderungen ermittelt werden.Method according to claim 1, characterized in that that frequency changes are determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Messungen 40, 50 nacheinander erfolgen.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least two measurements 40 . 50 take place in succession. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Messungen 40, 50 mittels Spiralauslese erfolgen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two measurements 40 . 50 done by spiral selection. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine der mindestens zwei Messungen 40 zwischen einem Refokussierungspuls 20 und dem nachfolgenden Spin-Echo 30 erfolgt, und b) die mindestens zweite Messung 50 zwischen dem Spin-Echo 30 und einem nachfolgenden zweiten Refokussierungspuls 25 bzw. dem Ende der Bildauslesesequenz, vorzugsweise zum Zeitpunkt des Spin-Echos 30, erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a) one of the at least two measurements 40 between a refocusing pulse 20 and the subsequent spin echo 30 takes place, and b) the at least second measurement 50 between the spin echo 30 and a subsequent second refocusing pulse 25 or the end of the image readout sequence, preferably at the time of the spin echo 30 , he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) mittels der mindestens zwei Messungen 40, 50 Werte erzeugt werden, die mindestens einen dreidimensionalen Rohdatenraum aufspannen, wobei b) mittels des mindestens einen dreidimensionalen Rohdatenraums die Parameter T2, T2* und/oder T2' erzeugt werden, und c) die Parameter T2, T2* und/oder T2' einem dreidimensionalen Volumen zugeordnet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a) by means of the at least two measurements 40 . 50 Values are generated which span at least one three-dimensional raw data space, where b) the parameters T2, T2 * and / or T2 'are generated by means of the at least one three-dimensional raw data space, and c) the parameters T2, T2 * and / or T2' are a three-dimensional one Volume to be assigned. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) als Bildauslesesequenz eine 3D-GRASE-Sequenz verwendet wird, wobei b) anstelle einer Echo-Planar-Imaging (EPI) Auslese mindestens zwei Spiralauslesen 40, 50 verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a) as a picture readout sequence, a 3D-GRASE sequence is used, wherein b) instead of an echo planar imaging (EPI) readout at least two spiral readouts 40 . 50 be used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Quantifizierung der absoluten Werte von T2, T2* und/oder T2' vorgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a quantification of the absolute Values of T2, T2 * and / or T2 'is made. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasenverschiebung zwischen den mindestens zwei Messungen 40, 50 ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a phase shift between the at least two measurements 40 . 50 is determined. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Arterial Spin Labeling (ASL) eine Zeitspanne von weniger als 1 sec. für die Markierung des Blutbolus zugeordnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the arterial spin labeling (ASL) a Time span of less than 1 sec. For the marking of the Blood bolus is assigned. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Bestimmung der physiologischen Parameter Perfusion und/oder Oxigenierung.Use of the method according to one of the claims 1 to 10 for the determination of physiological parameters perfusion and / or oxygenation. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 11, zur Bestimmung der physiologischen Parameter Perfusion und/oder Oxigenierung eines Gehirns, vorzugsweise eines menschlichen Gehirns.Use of the method according to claim 11, for Determination of physiological parameters perfusion and / or oxygenation a brain, preferably a human brain. Computersoftwareprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 implementiert, wenn es auf einer mit einem Magnet-Resonanz-Tomographie-Gerät verbundenen Recheneinrichtung läuft.Computer software product, characterized that it is a method according to any one of claims 1 to 10 Implements if it's on a with a magnetic resonance tomography device connected computing device is running. Magnet-Resonanz-Tomographie-Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Magnetic resonance tomography device for performing The method according to any one of claims 1 to 10.
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