DE102009017778A1

DE102009017778A1 - Verfahren, Magnetresonanzgerät und Computerprogramm für eine Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE102009017778A1
Application number: DE102009017778A
Authority: DE
Inventors: Alto Stemmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-11-18
Also published as: US20100264925A1; CN101862191A; US8358130B2; CN101862191B

Abstract

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts, insbesondere eines Patienten, während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät für die Erstellung eines Bilddatensatzes wird die kontinuierliche Fahrt mindestens einmal unterbrochen und wieder aufgenommen. Dabei wird der Untersuchungsbereich vor Wiederaufnahme der unterbrochenen kontinuierlichen Fahrt entgegen der Fahrtrichtung der kontinuierlichen Fahrt um eine vorgebbare Strecke zurückverfahren. Durch das Rückverfahren des Untersuchungsbereichs wird es ermöglicht, eine Akquisition von Messdaten bei kontinuierlicher Fahrt des Untersuchungsbereichs ohne Verlust an Messdaten unterbrechen und wieder fortsetzen zu können. Während der Unterbrechung kann z. B. für eine Vorbereitung einer vorteilhaften Akquisition von Messdaten in dem nach der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt zu untersuchenden Teil des Untersuchungsbereichs des Patienten genutzt werden. Insbesondere kann ein Patient während der Unterbrechung darauf vorbereitet werden, seinen Atem für eine an die Unterbrechung anschließende Akquisition weiterer Messdaten anzuhalten. Dabei kann die kontinuierliche Fahrt beliebig oft unterbrochen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogramm für eine Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts, insbesondere eines Patienten, während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät.
Die Magnetresonanz-Technik (im Folgenden steht die Abkürzung MR für Magnetresonanz) ist eine bekannte Technik, mit der Bilder vom Inneren eines Untersuchungsobjektes erzeugt werden können. Vereinfacht ausgedrückt wird hierzu das Untersuchungsobjekt in einem Magnetresonanzgerät in einem vergleichsweise starken statischen, homogenen Grundmagnetfeld (Feldstärken von 0,2 Tesla bis 7 Tesla und mehr) positioniert, so dass sich dessen Kernspins entlang des Grundmagnetfeldes orientieren. Zum Auslösen von Kernspinresonanzen werden hochfrequente Anregungspulse in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt, die ausgelösten Kernspinresonanzen gemessen und auf deren Basis MR-Bilder rekonstruiert. Zur Ortskodierung der Messdaten werden dem Grundmagnetfeld schnell geschaltete magnetische Gradientenfelder überlagert. Die aufgezeichneten Messdaten werden digitalisiert und als komplexe Zahlenwerte in einer k-Raum-Matrix abgelegt. Aus der mit Werten belegten k-Raum-Matrix ist z. B. mittels einer mehrdimensionalen Fourier-Transformation ein zugehöriges MR-Bild rekonstruierbar. Ein Untersuchungsobjekt kann hierbei belebt, z. B. ein Tier oder ein Patient, oder unbelebt, z. B. eine Probe oder ein Phantom, sein.
Magnetresonanzgeräte mit einer automatisch mittels einer Antriebsvorrichtung in eine von einem Magnetfeld des Magnetre sonanzgeräts durchflossene Patientenaufnahme des Magnetresonanzgeräts ein- und ausfahrbaren Lagerungsvorrichtung, beispielsweise einer Patientenliege, zur Aufnahme von Magnetresonanzbildern sind bekannt. Da die Patientenaufnahme häufig einen recht kleinen Durchmesser aufweist, wird der Patient außerhalb der Patientenaufnahme auf der Patientenliege platziert, wonach die Patientenliege automatisch mittels der Antriebsvorrichtung in die Patientenaufnahme eingefahren werden kann.
In der Regel wird der Patient bzw. ein anderes Untersuchungsobjekt während der Akquisition der Messdaten, kurz: während der Messung, eines zu untersuchenden Untersuchungsbereichs des Patienten bzw. des Untersuchungsobjekts hierbei kontinuierlich mittels der Lagerungsvorrichtung durch das Magnetresonanzgerät gefahren. Durch das Verfahren der Lagervorrichtung kann das gemessene „Field of View” (FOV) in Richtung der Verfahrrichtung der Lagerungsvorrichtung erweitert werden und somit auch Untersuchungsbereiche untersucht werden, die in Richtung der Verfahrrichtung der Lagerungsvorrichtung größer sind als ein Messvolumen des Magnetresonanzgeräts. So können beispielsweise Ganzkörperaufnahmen von Patienten in einem Messdurchgang erstellt werden. Umgekehrt kann das Messvolumen, in dem möglichst ideale Messbedingungen erzeugt werden, in Richtung der Verfahrrichtung der Lagerungsvorrichtung beschränkt werden, ohne das insgesamt erreichbare FOV zu beschränken.
Angewandte Techniken für eine derartige Akquisition von Messdaten lassen sich grob in so genannte zweidimensionale (2D) axiale Messungen mit Verfahrrichtung der Lagerungsvorrichtung senkrecht zu der Ausleserichtung der Messdaten und so genannte dreidimensionale (3D) Techniken, bei denen die Ausleserichtung der Messdaten parallel zur Verfahrrichtung der Lagerungsvorrichtung orientiert ist, unterteilen. Ein Überblick über derartige Techniken ist beispielsweise in dem Artikel von Börnert und Aldefeld „Principles of Whole-Body Continuously-Moving-Tabel MRI", Journal of Magnetic Resonance Imaging 28: 1–12 (2008), gegeben.
Im Folgenden wird näher auf die genannten 2D axialen Messungen eingegangen. Bei diesen wird der Untersuchungsbereich in Schichten eingeteilt und gemessen, die senkrecht zu der Verfahrrichtung der Lagerungsvorrichtung liegen. Im einfachsten Fall werden diese Schichten sequentiell im Zentrum des Magnetresonanzgeräts gemessen. Bei bestimmten Sequenzen (z. B. Multishot Sequenzen mit einem TR (TR: „Wiederholungszeit”) Intervall von einigen Zehntel Millisekunden oder länger) erfordert die sequentielle Messung eine langsame Geschwindigkeit bei dem Verfahren der Lagerungsvorrichtung was zu langen Gesamtmesszeiten führt und damit ineffektiv ist. Eine Möglichkeit die Messung zu beschleunigen, ist es benachbarte Schichten zu Schichtstapel zusammenzufassen und die Schichten eines Schichtstapels (wie bei statischen Messung, d. h. ohne Verfahren der Lagerungsvorrichtung während der Messung) verschachtelt zu messen. Die Schichtstapel selbst werden dabei nacheinander gemessen. Während der Messung einer Schicht folgt die Messposition einer festen anatomischen Position innerhalb des mit der Lagerungsvorrichtung sich kontinuierlich bewegenden Untersuchungsobjektes. Die Geschwindigkeit, mit der die Lagerungsvorrichtung hierbei verfahren wird, wird derart gewählt, dass ein Verfahrweg während der Zeit der Akquisition eines Schichtstapels gleich der doppelten Ausdehnung eines Schichtstapels ist. Damit wird erreicht, dass sich entsprechende Schichten in verschiedenen Schichtstapeln, beispielsweise die jeweils erste, zweite... Schicht, identisch gemessen werden. Verschiedene Schichten in einem gemeinsamen Schichtstapel werden hingegen verschieden gemessen. Insbesondere werden hierbei sich entsprechende k-Raumzeilen verschiedener Schichten eines Schichtstapels an verschiedenen Positionen innerhalb des Messvolumens des Magnetresonanzgeräts gemessen. Wegen der in der Regel nicht ideal homogenen Messbedingungen innerhalb des Messvolumens, z. B. Inhomogenitäten des Grundmagnetfeldes und/oder Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern, führen derartige Messung an verschiedenen Positi onen zu unterschiedlichen Verzeichnungen der aus den Messdaten erstellten MR-Bilder. In aus den Einzel-MR-Bildern der verschiedenen Schichtstapel zusammengesetzten Gesamt-MR-Bildern entstehen dadurch, insbesondere an den Schichtstapelgrenzen, Diskontinuitäten, da anatomisch benachbarte Schichten, die verschiedenen Schichtstapeln zugeordnet waren, verschiedenen Positionen innerhalb ihres jeweiligen Schichtstapels einnehmen.
Dieses Problem tritt bei speziellen 2D axialen Messungen mit kontinuierlicher Bewegung des Untersuchungsobjektes, z. B. der grundsätzlich bekannten, so genannte „Sliding Multislice” (SMS) Technik, die z. B. in dem Artikel von Fautz und Kannengießer „Sliding Multislice (SMS): A New Technique for Minimum FOV Usage in Axial Continously Moving-Table Acquisitions", Magnetic Resoance in Medicine 55:363-370 (2006) beschrieben wird, nicht auf. Daher soll diese im Folgenden näher beschrieben werden.
Bei der SMS Technik wird der zu jeder Schicht des realen Messvolumens gehörende, räumliche Frequenzraum, der sog. k-Raum, in S Segmente unterteilt. Die Zahl N der Schichten, die während eines TR Intervalls der zugrundeliegenden Sequenz gemessen werden, wird gleich einem ganzzahligen Vielfachem p der Zahl der Segmente gesetzt: N = p·S, p ≥ 1 (1)
Die Schichten des Untersuchungsbereiches werden nun nach einem bestimmten Muster in die p Gruppen aufgeteilt. Ist p gleich zwei werden beispielsweise diejenigen Schichten des Untersuchungsbereiches mit geradem Schichtindex der ersten Gruppe zugeordnet und diejenigen Schichten der Schichtstapel mit ungeradem Schichtindex der zweiten Gruppe. Eine Aufteilung der Schichten in drei oder allgemein p Gruppen erfolgt in analoger Weise, d. h. jede dritte bzw. p-te Schicht jedes Schichtstapels wird jeweils einer Gruppe zugeordnet.
Des Weiteren wird ein sogenanntes aktives Volumen im Messvolumen des Magnetresonanzgeräts gewählt. Die Ausdehnung des aktiven Volumens entlang der Verfahrrichtung der kontinuierlichen Bewegung wird im Folgenden als aktives FOV (engl. „field of view”) bezeichnet. Bei der SMS Technik hat das aktive FOV eine Ausdehnung von N Schichtabständen d. Dieses aktive FOV wird nun wiederum entlang der Verfahrrichtung der kontinuierlichen Bewegung der Lagerungsvorrichtung, z. B. entlang der z-Achse, in N/p = S gleich große Sektionen unterteilt. Die Zahl der Sektionen ist damit gleich der Zahl der Segmente. Die Ausdehnung einer Sektion ist genau p Schichtabstände d zwischen benachbarten Schichten eines Schichtstapels. Jedes Segment wird nun einer Sektion des aktiven FOV zugeordnet. Vorteilhaft werden bei dieser Zuordnung Segmente, die k-Raum Zeilen nahe dem k-Raum Zentrum enthalten, Sektionen des aktiven FOV zugeordnet, die betragsmäßig einen kleinen Abstand in Richtung der Verfahrrichtung der kontinuierlichen Bewegung der Lagerungsvorrichtung vom Isozentrum des Magnetresonanzgeräts haben.
Sei nun TS = r·TR die Zeit die zur Akquisition der Messdaten eines Segments benötigt wird. TR ist dabei die Repetitionszeit der für die Akquisition verwendeten Sequenz und r ist eine ganze Zahl, die vom Sequenztyp abhängt. Bei Echozug-Sequenzen, wie Turbo Spin Echo (TSE) Sequenzen oder Echo-Planar Imaging (EPI) Sequenzen wird in der Regel ein komplettes Segment nach einem einzigen Anregungspuls ausgelesen und r ist somit gleich Eins. Bei Gradienten Echo Sequenzen, wie FLASH (engl. Fast Low Angle Shot) oder TrueFISP (engl. True Fast Imaging with Steady state Precession), wird nur eine Zeile pro Anregungspuls ausgelesen und somit ist r gleich der Zahl der k-Raum Zeilen pro Segment. Des Weiteren sei TR lang genug, dass in dieser Zeit N Schichten angeregt, kodiert und ausgelesen werden können.
Eine entscheidende Vorraussetzung die SMS Technik durchführen zu können ist nun, dass der Tischvorschub während der Akquisitionszeit TS eines Segments genau p Schichtabstände d zwi schen benachbarten Schichten des Untersuchungsbereichs beträgt. Die Tischgeschwindigkeit ist also: νtable = p·dr·TR = N·dS·r·TR (2)
Ist diese Vorraussetzung erfüllt wird die SMS Messung wie im Folgenden zur Veranschaulichung mit Bezug auf 4 beschrieben durchgeführt:
Es sind in 4 schematisch in einem Diagramm die fortschreitenden Positionen in z-Richtung (z-Achse, hier Richtung der kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs, Position z = 0 entspricht dem Zentrum des Magnetresonanzgeräts) dreier Schichtstapel St₁, St₂, St₃ aus je N = 8 Schichten gegen Vielfache der Akquisitionszeit eines Segmentes TS aufgetragen. Die Einteilung der Schichten des Untersuchungsbereichs in Schichtstapel dient hier lediglich der Veranschaulichung. Der erste Schichtstapel St₁ des Untersuchungsbereiches tritt zu Beginn der Messung gerade in das aktive FOV des Magnetresonanzgeräts ein. Durch die Bedingungen der Formeln (1) und (2) treten während eines ersten Zeitintervalls t₁ der Dauer TS genau p Schichten 1, 2 (hier p = 2) des ersten Schichtstapels St₁ in die erste Sektion S1 des aktiven FOV des Magnetresonanzgeräts ein. Während des ersten Zeitintervalls t₁ = TS wird in diesen p Schichten 1, 2 des ersten Schichtstapels St₁ das k-Raum Segment, das der ersten Sektion S1 des aktiven FOV zugeordnet ist, gemessen. Im zweiten Zeitintervall t₂ = 2TS treten diese p Schichten 1, 2 des ersten Schichtstapels St₁ in die zweite Sektion S2 des aktiven FOV ein, und das k-Raum Segment, das der zweiten Sektion S2 des aktiven FOV zugeordnet ist, wird für die p Schichten 1, 2 des ersten Schichtstapels St₁ akquiriert. Während des gleichen zweiten Zeitintervalls t₂ treten die nächsten p Schichten 3, 4 des ersten Schichtstapels St₁ (allg. die p Schichten mit Schichtindex p + 1, ..., 2p) in die erste Sektion S1 des aktiven FOV ein. Für diese p Schichten 3, 4 wird während des zweiten Zeitintervall t₂ das k-Raum Segment akquiriert, dass der ersten Sektion S1 zugeordnet ist, usw..
Während des S-ten Zeitintervalls der Dauer TS (hier S = 4) sind die letzen p Schichten 7, 8 des ersten Schichtstapels St₁ (allg. die p Schichten mit Schichtindex N–p, ..., N) in die erste Sektion S1 des aktiven FOV eingetreten und die ersten p Schichten 1, 2 des ersten Schichtstapels St₁ befinden sich in der letzten Sektion S4 des aktiven FOV. Danach sind die Daten der ersten p Schichten 1, 2 des ersten Schichtstapels St₁ komplett akquiriert. Während des nächsten Zeitintervalls, also nach S + 1 Zeitintervallen der Dauer TS, hier t₅ = 5TS, haben die ersten p Schichten 1, 2 des ersten Schichtstapels St₁ das aktive FOV verlassen und die ersten p Schichten 1, 2 des zweiten Schichtstapels St₂ treten in die erste Sektion S1 des aktiven FOV ein, usw.. Es sei noch bemerkt, dass ab dem S-ten Zeitintervall Messdaten von insgesamt N Segmenten akquiriert werden pro Zeitintervall TS, bzw. dass ab dem S-ten Zeitintervall pro Repetitionszeit TR N Schichten angeregt werden.
Es sei weiterhin erwähnt, dass die wichtigsten mit der SMS Technik kompatiblen Sequenztechniken T1-gewichtete Gradientenechosequenzen und T2-gewichtete Turbo-Spinechosequenzen sind. Bei beiden Sequenztechniken erfolgt die Akquisition der Messdaten für ein MR-Bild nach mehreren Anregungspulsen (engl. „multi shot techniques”) und die Akquisitionsdauer pro MR-Bild ist lang gegenüber typischen Zeitkonstanten der menschlichen Atmung (diese liegen etwa im Bereich von 3–10 Sekunden). Daher kann eine Akquisition von Messdaten im Bereich des Abdomens und der Lunge, also in von der Atembewegung beeinflussten Bereichen eines Patienten, nicht ohne Weiteres mit einer SMS Technik erfolgen.
Allgemein ist es zur Vermeidung von durch die Atmung des zu untersuchenden Patienten verursachten Bewegungsartefakten in durch die Atmung beeinflussten Untersuchungsbereichen oftmals notwendig, dass die Akquisition von Messdaten in einem solchen von Atembewegungen des Patienten beeinflussten Untersuchungsbereich unter einer so genannten Atemtriggerung vorgenommen wird. Von der Atembewegung des Patienten beeinflusste Bereiche, z. B. Bereiche nahe der Lunge oder des Zwerchfells, sind z. B. bei Ganzkörperaufnahmen, etwa bei so genannten „Screenings”, bei denen z. B. Menschen ohne Krankheitssymptome von Kopf bis Fuß auf mögliche nicht entdeckte Krankheiten oder deren Vorstadien untersucht werden, oder bei sonstigen Aufnahmen z. B. des Torso oder Teilen des Torso eines zu untersuchenden Patienten, zumindest Teil des zu untersuchenden Untersuchungsbereichs.
Bei einer Atemtriggerung wird die Akquisition der Messdaten mit der quasi-periodischen Atembewegung synchronisiert, sodass die Akquisition jeweils in einer gleichen Atemphase stattfindet. Die hierbei auftretenden periodischen Messpausen, deren Dauer von der individuellen Atmung des Patienten abhängen, sind allerdings nicht kompatibel mit Aufnahmen bei kontinuierlicher Fahrt der Lagerungsvorrichtung und damit des Untersuchungsbereichs. Daher ist diese Art der Aufnahme nur bei stehender Lagerungsvorrichtung möglich. Ist ein zu untersuchender Untersuchungsbereich hierbei größer als ein Messvolumen des verwendeten Magnetresonanzgeräts, muss der Untersuchungsbereich in Unterbereiche eingeteilt werden, die in das Messvolumen passen und nacheinander, z. B. mittels der Lagerungsvorrichtung in das Messvolumen gefahren werden, um dort bei stehender Lagerungsvorrichtung jeweils Messdaten zu akquirieren.
Eine solche schrittweise Akquisition von Messdaten aus Unterbereichen eines Untersuchungsbereichs bei jeweils stehender Lagerungsvorrichtung ist auch bei durch den Patienten angehaltenem Atem anstelle der Atemtriggerung möglich. Hierbei wird jeder Unterbereich in das Messvolumen gefahren und der Patient gebeten bei Start der Akquisition der Messdaten, seinen Atem anzuhalten bis die Akquisition der Messdaten für diesen Unterbereich abgeschlossen ist. Nach Akquisition der Messdaten des Unterbereichs kann der Patient durchatmen bis der nächste Unterbereich in das Messvolumen verfahren ist, und die Akquisition von Messdaten dieses Unterbereichs beginnt. Problematisch hierbei ist jedoch, dass je nachdem wie stark der Patient vor jedem Anhalten seines Atems ein- bzw. ausgeatmet hat, die Position des Untersuchungsbereichs verschoben sein kann, was in dem insgesamt von dem Untersuchungsbereich aus den Messdaten erstellten MR-Bild zu Lücken oder Überlappungen in dem untersuchten Untersuchungsbereich führen kann. Befindet sich in einer solchen Lücke z. B. eine Läsion, so kann diese bei der Untersuchung übersehen werden.
Um bei Akquisitionstechniken mit kontinuierlicher Fahrt der Lagerungsvorrichtung ein derartiges Unterbrechen der Messung und der Fahrt und ein späteres Fortsetzten von Fahrt und Messung zu ermöglichen, müssten Unterbereiche des Untersuchungsbereichs, die bei angehaltenem Atem gemessen werden sollen vor Start der Messung gewählt werden. Bei oben erwähnten Messtechniken mit kontinuierlicher Fahrt und Einteilung des Untersuchungsbereichs in Schichtstapel, die sequentiell gemessen werden, darf ein solcher Unterbereich nur ganze Schichtstapel umfassen. Dass nur komplette Schichtstapel in einem Unterbereich, bei dessen Messung der Atem angehalten werden soll, gewählt werden können, schränkt die Freiheit bei dieser Wahl stark ein. Außerdem wird die Messung weniger effizient, da ein Schichtstapel Schichten enthalten kann, die von der Atembewegung beeinflusst werden und andere, die nicht oder nur gering von der Atembewegung beeinflusst werden. Nachdem die Unterbereiche des Untersuchungsbereichs festgelegt sind, müsste das Magnetresonanzgerät derart gesteuert werden, dass die kontinuierliche Fahrt und die Messung bei Erreichen eines solchen Unterbereichs unterbrochen, und erst nach Gabe eines Atemanhaltekommandos wieder fortgesetzt wird.
Bei der oben dargestellten SMS Technik tritt bei der Einteilung der Schichten in Unterbereiche die komplett während eines Atemanhalteintervalls gemessen werden müssten, ein weiteres Problem auf, dass die Effizienz der Messung drastisch reduzieren kann. Bei einer Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt, nachdem alle Segmente der letzten Schicht des Unterbereichs gemessen sind, existieren Schichten, die an den Unterbereich angrenzen, und die bereits teilweise gemessen wurden, aber die nicht alle Sektionen des aktiven FOV während der kontinuierlichen Fahrt durchlaufen haben und deshalb nicht mehr vollständig während der kontinuierlichen Fahrt akquiriert wurden. Entsprechendes gilt für Messdaten von Schichten, die nach einer Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt an den nächsten Schichtstapel angrenzen. Hier befinden sich Schichten im aktiven FOV die dem vorangegangenen Unterbereich zugeordnet sind.
Ein Versuch dennoch mittels SMS Technik Messdaten eines Untersuchungsbereich zwischen Zwerchfell (Diaphragma) und Becken (Pelvis) zu akquirieren, ist in dem Artikel von Sommer et al.: „Sliding Multislice MRI for Abdominal Staging of Patients With Pelvic Malignancies: A Pilot Study", Journal of Magnetic Resonance Imaging 27:666-672 (2008) veröffentlicht. Dort wird die Akquisition der Messdaten bei dem Zwerchfell beginnend gestartet wobei ein untersuchter Patient für 20 Sekunden seinen Atem anhalten soll, sodass der von der Atembewegung beeinflusste Bereich des Untersuchungsbereichs zwischen Zwerchfell und Becken während dieser Atemanhalteperiode gemessen werden kann. Dazu muss die Geschwindigkeit des Vorschubs der Lagerungsvorrichtung, auf der der Patient während der Untersuchung ruht, groß genug gewählt werden, um rechtzeitig, vor Wiedereinsetzten der Atmung des Patienten den durch die Atembewegung beeinflussten Bereich des Untersuchungsbereichs verlassen zu haben. Durch die zeitliche Platzierung des Atemanhalte-Intervalls an den Beginn der Messung wird erreicht, dass ein typisches tiefes Durchatmen des Patienten vor dem langen Atemanhalte-Intervall und ein Atemanhalte-Kommando einer die Messung beiwohnenden Bedienperson an den Patienten, zur zeitlichen Abstimmung des Atemanhalte-Intervalls mit der Messung, vor der Messung, also vor dem Anfahren der Lagerungsvorrichtung erfolgt, und somit die gesamte Akquisition der Messdaten ohne Unterbrechung unter kontinuierlicher Fahrt der Lagerungsvorrichtung durchgeführt werden kann. Weiterhin problematisch ist jedoch, dass wie oben für die SMS Technik in den Formeln (1) und (2) dargestellt, die Geschwindigkeit der Fahrt der Lagerungsvorrichtung nicht frei eingestellt werden kann. Entsprechende Beschränkungen der Geschwindigkeit der Fahrt gelten bei anderen Techniken mit kontinuierlicher Fahrt der Lagerungsvorrichtung. Dies ist vor allem wegen teilweise starken Beschränkungen des Atemanhaltevermögens bei Patienten relevant. Insbesondere krank und/oder alte Patienten können ihren Atem nämlich oftmals nur wenige Sekunden anhalten. Bereits eine Atemanhaltedauer von 20 Sekunden kann häufig nicht realisiert werden. Bei Aufnahmen unter kontinuierlicher Fahrt der Lagerungsvorrichtung muss die maximale Atemanhaltedauer ausreichen, um Messdaten des von der Atmung beeinflussten Untersuchungsbereichs des Patienten zu akquirieren, wenn Bewegungsartefakte vermieden werden sollen. Die oftmals kurze maximale Atemanhaltedauer führt somit zu einer höheren nötigen Geschwindigkeit der Fahrt der Lagerungsvorrichtung, um den von der Atmung beeinflussten Untersuchungsbereich in der kurzen Zeit der Atemanhaltedauer abfahren zu können. Dies ist in der Regel mit einer Erniedrigung der Auflösung in den aus den akquirierten Messdaten erstellten MR-Bildern einher. Somit können Unregelmäßigkeiten, z. B. Läsionen, deren Größe die erreichbare Auflösung unterschreitet, nicht detektiert werden. Zudem wird ein Patient in der Regel vor und/oder insbesondere nach dem Anhalten seines Atems besonders tief atmen, wodurch Bewegungsartefakte zu diesen Zeitpunkten ungünstig verstärkt werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogramm für eine Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Patienten während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät zur Verfügung zu stellen, die auch für von der Atembewegung eines zu untersuchenden Patienten beeinflusste Untersuchungsbereiche hochwertige Ergebnisse liefern.
Lösungen der Aufgabe sind durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Magnetresonanzgerät gemäß Anspruch 17 und ein Computerprogramm gemäß Anspruch 18 gegeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts, insbesondere eines Patienten, während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät für die Erstellung eines Bilddatensatzes wird die kontinuierliche Fahrt mindestens einmal unterbrochen und wieder aufgenommen. Dabei wird der Untersuchungsbereich vor Wiederaufnahme der unterbrochenen kontinuierlicher Fahrt entgegen der Fahrtrichtung der kontinuierlichen Fahrt um eine vorgebbare Strecke zurück verfahren.
Durch das Rückverfahren des Untersuchungsbereichs wird es ermöglicht, eine Akquisition von Messdaten bei kontinuierlicher Fahrt des Untersuchungsbereichs ohne Verlust an Messdaten unterbrechen und wieder fortsetzten zu können und ohne während einer Abbremsphase bei Beginn der Unterbrechung und bei einer Beschleunigungsphase bei der Wiederaufnahme der Fahrt Daten akquirieren zu müssen. Eine Unterbrechung kann z. B. für eine Vorbereitung einer vorteilhaften Akquisition von Messdaten in dem nach der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt zu untersuchenden Teil des Untersuchungsbereichs des Patienten genutzt werden. Insbesondere kann ein Patient während der Unterbrechung darauf vorbereitet werden, seinen Atem für eine an die Unterbrechung anschließende Akquisition weiterer Messdaten anzuhalten. Dabei kann die kontinuierliche Fahrt beliebig oft unterbrochen werden.
Ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät ist zur Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts, insbesondere eines Patienten, während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch das Magnetresonanzgerät ausgebildet und umfasst eine durch das Magnetresonanzgerät verfahrbare Lagerungsvorrichtung, eine Lagerungsvorrichtungssteuereinheit mit der ein Verfahren der Lagerungsvorrichtung steuerbar ist, eine Recheneinheit, die zur Durchführung eines oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist, eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Steuerbefehlen an die Lagerungsvorrichtungssteuereinheit und/oder die Recheneinheit und eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige von aus akquirierten Messdaten erstellten Bildern.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm implementiert ein oben beschriebenes Verfahren auf einer Recheneinheit, die mit einem Magnetresonanzgerät verbunden ist, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
Die bezüglich des Verfahrens aufgeführten Vorteile und Ausgestaltungen gelten für das Magnetresonanzgerät und das Computerprogramm analog.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Figuren. Die aufgeführten Beispiele stellen keine Beschränkung der Erfindung dar. Es zeigen:
1 einen schematischen Aufbau eines Magnetresonanzgeräts,
2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Patienten während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät für die Erstellung eines Bilddatensatzes,
3 ein schematisches Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Anzeige eines Fortschritts einer Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Patienten während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerat,
4 ein veranschaulichendes Diagramm zur SMS Technik,
5–7 veranschaulichende Diagramme für verschiedene Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Patienten während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät für die Erstellung eines Bilddatensatzes,
8–9 mögliche Wichtungsfunktionen für eine gewichtet addierte Verwendung von mehrfach akquirierten Messdaten für die Erstellung des Bilddatensatzes,
10 beispielhafte Fortschrittsbilder zu verschiedenen Zeiten während der kontinuierlichen Fahrt.
1 zeigt schematisch den Aufbau eines Magnetresonanzgeräts 1 mit seinen wesentlichen Komponenten. Um einen Körper mittels MR-Bildgebung zu untersuchen, werden verschiedene, in ihrer zeitlichen und räumlichen Charakteristik genauestens aufeinander abgestimmte Magnetfelder auf den Körper eingestrahlt.
Ein in einer hochfrequenztechnisch abgeschirmten Messkabine 3 angeordneter starker Magnet, üblicherweise ein Kryomagnet 5 mit einer tunnelförmigen Öffnung, erzeugt ein statisches starkes Hauptmagnetfeld 7, das üblicherweise 0,2 Tesla bis 7 Tesla und mehr beträgt. Ein zu untersuchendes Untersuchungsobjekt, z. B. ein Patient – hier nicht dargestellt – wird auf einer durch das Magnetresonanzgerät verfahrbaren Lagerungsvorrichtung 9, beispielsweise einer Patientenliege, gelagert und für eine Untersuchung im homogenen Bereich des Hauptmagnetfeldes 7 positioniert. Ein Verfahren der Lagerungsvorrichtung 9 ist hierbei mittels einer Lagerungsvorrichtungssteuereinheit 31 des Magnetresonanzgeräts 1 steuerbar.
Die Anregung der Kernspins in dem Untersuchungsobjekt erfolgt über magnetische Hochfrequenz-Anregungspulse, die über mindestens eine Hochfrequenzantenne, z. B. eine hier als Körperspule 13 dargestellte Hochfrequenzantenne, eingestrahlt werden. Die Hochfrequenz-Anregungspulse werden von einer Pulserzeugungseinheit 15 erzeugt, die von einer Pulssequenz-Steuerungseinheit 17 gesteuert wird. Nach einer Verstärkung durch einen Hochfrequenzverstärker 19 werden sie zu der mindestens einen Hochfrequenzantenne geleitet. Das hier gezeigte Hochfrequenzsystem ist lediglich schematisch angedeutet. Übli cherweise werden mehr als eine Pulserzeugungseinheit 15, mehr als ein Hochfrequenzverstärker 19 und mehrere Hochfrequenzantennen in einem Magnetresonanzgerät 1 eingesetzt.
Weiterhin verfügt das Magnetresonanzgerät 1 über Gradientenspulen 21, mit denen bei einer Messung magnetische Gradientenfelder unter anderem zur selektiven Schichtanregung und zur Ortskodierung des Messsignals eingestrahlt werden. Die Gradientenspulen 21 werden von einer Gradientenspulen-Steuerungseinheit 23 gesteuert, die ebenso wie die Pulserzeugungseinheit 15 mit der Pulssequenz-Steuerungseinheit 17 in Verbindung steht.
Die von den angeregten Kernspins ausgesendeten Signale werden von der Körperspule 13 und/oder von lokalen Empfangsspulen 25 empfangen, durch zugeordnete Hochfrequenzvorverstärker 27 verstärkt und von einer Empfangseinheit 29 weiterverarbeitet und digitalisiert.
Bei einer Spule, die sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus betrieben werden kann, wie z. B. die Körperspule 13, wird die korrekte Signalweiterleitung durch eine vorgeschaltete Sende-Empfangs-Weiche 39 geregelt.
Eine Recheneinheit 37, die mit dem Magnetresonanzgerät verbunden ist, verarbeitet die Messdaten. Insbesondere erzeugt die Recheneinheit 37 aus erhaltenen Messdaten MR-Bilder, wobei die Recheneinheit 37 mit einer Speichereinheit 35 derart verbunden ist, dass die Recheneinheit 37 beispielsweise Zwischenergebnisse, z. B. unter Verwendung von Korrekturschritten, der Verarbeitung der Messdaten auf der Speichereinheit 35 speichern und auch wieder aufrufen kann. Aus den Messdaten erzeugte MR-Bilder können über eine Bedienkonsole 33 einem Anwender dargestellt oder in der Speichereinheit 35 gespeichert werden. Die Bedienkonsole 33 umfasst insbesondere eine Eingabeeinrichtung 33.2, beispielsweise eine Tastatur und/oder eine Zeigereingabeeinrichtung wie eine Computermaus, zum Eingeben von Steuerbefehlen durch eine Bedienperson an die Recheneinheit 37 und andere Komponenten des Magnetresonanzgeräts 1, wie z. B. die Lagerungsvorrichtungssteuereinheit 31, und eine Anzeigeeinrichtung 33.1, beispielsweise mindestens einen Monitor, zur Anzeige von aus akquirierten Messdaten erstellten Bildern.
Die Recheneinheit 37 steuert weiterhin die einzelnen Anlagekomponenten, insbesondere während der Aufnahme der Messdaten. Die Recheneinheit 37 ist dabei so ausgebildet, dass mit ihnen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Dazu ist beispielsweise ein erfindungsgemäßes Computerprogramm 40 ausführbar auf der Recheneinheit 37 installiert, das ein erfindungsgemäßes Verfahren auf der Recheneinheit 37 implementiert wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
Die dargestellten Einheiten, wie insbesondere die Recheneinheit 37 und die Speichereinheit 35 und die verschiedenen Steuereinheiten, sind hierbei nicht nötigerweise als eine physikalische Einheit zu verstehen, sondern können sich auch aus mehreren Teileinheiten, die ggf. räumlich getrennt angeordnet sind, zusammensetzten.
2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Patienten während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät für die Erstellung eines Bilddatensatzes.
Hierbei wird in einem Schritt 101 die kontinuierliche Fahrt der Lagerungsvorrichtung sowie die Akquisition von Messdaten 105 während der kontinuierlichen Fahrt der Lagerungsvorrichtung und damit während der kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsobjektes gestartet. Falls der Untersuchungsbereich, der zu Beginn der Messung untersucht wird, ein von der Atmung des Patienten beeinflusster Untersuchungsbereich ist, wird dem Patienten zur Vermeidung von Bewegungsartefakten bereits vor dem Start der kontinuierlichen Fahrt und der Akquisition von Messdaten in Schritt 101 ein Atemanhaltekommando („C”) gegeben, d. h. der Patient wird gebeten seinen Atem z. B. für eine bestimmte Zeitdauer anzuhalten. Andernfalls kann der Patient während der Akquisition der Messdaten 105 frei atmen. Ein Starten gemäß Schritt 101 kann insbesondere genau so eingeleitet werden, wie ein später beschriebenes Wiederaufnehmen der kontinuierlichen Fahrt.
Die Zeitdauer, für die der Patient seinen Atem anhalten soll kann dabei weitgehend frei vorgegeben werden, und somit an ein individuelles Atemanhaltevermögen des Patienten angepasst werden. Ein Atemanhaltekommando kann dabei den Patienten auffordern seinen Atem z. B. „so lange wie möglich” anzuhalten, oder so lange bis ein entsprechendes anderes, das Atemanhaltekommando aufhebendes Kommando an den Patienten erteilt wird. Eine maximale Atemanhaltedauer, die einem Patienten möglich ist, bestimmt daher eine obere Grenze für die vorgebbare Zeitdauer womit die vorgebbare Zeitdauer von der dem Patienten möglichen Atemanhaltedauer abhängt. Derartige Kommandos an den Patienten können entweder durch eine der Untersuchung beiwohnende Bedienperson des Magnetresonanzgeräts oder auch, sofern vorhanden, durch eine automatische Sprachausgabe des Magnetresonanzgeräts abgegeben werden.
Die kontinuierliche Fahrt der Lagerungsvorrichtung und die Akquisition von Messdaten 105 wird solange fortgesetzt, bis die kontinuierliche Fahrt entweder manuell („m”) oder automatisch nach einer vorgebbaren Zeitdauer („t”) nach Aufnahme der kontinuierlichen Fahrt in einem nächsten Schritt 102 unterbrochen wird. Bei einer solchen Unterbrechung 102 der kontinuierlichen Fahrt wird die Lagerungsvorrichtung angehalten und entgegen der Fahrtrichtung der kontinuierlichen Fahrt um eine vorgebbare Strecke zurück verfahren, d. h. die Lagerungsvorrichtung wird, nachdem ihre kontinuierliche Fahrt gestoppt wurde, automatisch in eine neue Ausgangsposition zurückverfahren.
Bei unterbrochener kontinuierlicher Fahrt werden keine Messdaten für die Erstellung des Bilddatensatzes akquiriert. Ge gebenenfalls weiter akquirierte Messdaten werden nicht für die Erstellung des Bilddatensatzes verwendet.
Eine solche Unterbrechung 102 der kontinuierlichen Fahrt der Lagerungsvorrichtung kann für jedwede Vorbereitung einer vorteilhaften Akquisition von Messdaten in dem nach der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt zu untersuchenden Teil des Untersuchungsbereichs des Patienten genutzt werden. Insbesondere kann ein Patient während der Unterbrechung darauf vorbereitet werden, seinen Atem für eine an die Unterbrechung anschließende Akquisition weiterer Messdaten 106 anzuhalten. Sollte der Patient bereits vor der Unterbrechung 102 seinen Atem anhalten, kann er die Unterbrechung 102 nutzten, um frei Durchzuatmen („B”) z. B. bis ihm ein erneutes Atemanhaltekommando („C”) gegeben wird.
Nach Erreichen der neuen Ausgangsposition wird, insbesondere manuell („m”), die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt ausgelöst und weitere Messdaten 106 akquiriert (Schritt 103). Hierbei kann eine Bedienperson des Magnetresonanzgeräts vorteilhaft so lange mit dem Auslösen der Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt warten, bis ein Patient sich auf die erneute Akquisition von Messdaten vorbereiten konnte, z. B. bis der Patient vor einem Atemanhalteintervall tief durchatmen konnte. Auf diese Weise kann ein extensives Nach-Luft-Schnappen des Patienten z. B. am Ende eines Atemanhalteintervalls vermieden werden, was ansonsten wie oben im Stand der Technik erwähnt, oft zu Artefakten führt. Dies wird insbesondere dadurch vermieden, dass mehrere kurze Atemanhaltekommandos statt einem langen gegeben werden können.
Ist der Untersuchungsbereich, der nach Wiederaufnahme der Messung untersucht wird, ein von der Atmung des Patienten beeinflusster Untersuchungsbereich, wird dem Patienten zur Vermeidung von Bewegungsartefakten bereits vor der Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt und der Akquisition von Messdaten in Schritt 103 ein Atemanhaltekommando („C”) gegeben, d. h. der Patient wird gebeten seinen Atem z. B. für eine be stimmte Zeitdauer anzuhalten. Die Zeitdauer, für die der Patient seinen Atem anhalten soll kann dabei, wie bereits oben beschrieben, weitgehend frei vorgegeben werden, wobei die Bedienperson insbesondere ein individuelles Atemanhaltevermögen des Patienten berücksichtigen wird. Das manuelle Auslösen der Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt erleichtert eine Koordination der Gabe möglicher Kommandos an den Patienten mit dem Verfahren der Lagerungsvorrichtung und der Akquisition von Messdaten.
Nach Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt kann überprüft werden (Schritt 104), ob eine weitere Unterbrechung für die Untersuchung des Untersuchungsbereichs gewünscht wird, insbesondere z. B. dann, wenn noch Messdaten von weiteren Teilen des Untersuchungsbereichs akquiriert werden sollen, die ebenfalls durch die Atembewegung des Patienten beeinflusst werden, und ein neuerliches Atemanhaltekommando („C”) gegeben werden muss, um Bewegungsartefakte in den akquirierten Messdaten zu verhindern. Wird eine weitere Unterbrechung 102 gewünscht („y”), kann die wiederaufgenommene kontinuierliche Fahrt und die Akquisition von Messdaten 106 wieder manuell („m”) oder automatisch nach einer vorgebbaren Zeitdauer („t”) nach Aufnahme der kontinuierlichen Fahrt unterbrochen werden (erneuter Schritt 102). Ist dies nicht der Fall („n”), z. B. weil der restliche zu untersuchende Untersuchungsbereich nicht oder vernachlässigbar gering von der Atembewegung beeinflusst wird, kann die kontinuierliche Fahrt und die Akquisition der Messdaten 106 fortgesetzt werden, bis Messdaten des gesamten Untersuchungsbereichs akquiriert wurden („End”). Aus den akquirierten Messdaten 105 und 106 wird, z. B. mittels einer Recheneinheit 37 aus 1, ein Bilddatensatz („BDS”) erstellt.
Auf diese Weise können Messdaten eines durch die Atembewegung des Patienten beeinflusster Untersuchungsbereichs bei kontinuierlicher Fahrt des Untersuchungsbereichs auf einer Lagerungsvorrichtung nötigenfalls mit mehreren Unterbrechungen mit einer für die Akquisition optimalen Geschwindigkeit der Lagerungsvorrichtung akquiriert werden, auch wenn die Akquisition der Messdaten des Unterbereichs des Untersuchungsbereichs länger dauert als der Patient seinen Atem am Stück anhalten kann. Insbesondere kann eine Auflösung von aus den akquirierten Messdaten rekonstruierten MR-Bildern unabhängig vom Atemanhaltevermögen des Patienten und unabhängig von der Größe des Unterbereichs des Untersuchungsbereiches gewählt werden, der im Atemanhaltezustand gemessen werden soll.
Um die Lagerungsvorrichtung nach auslösen der Unterbrechung 102 anzuhalten, muss zunächst die Fahrt der Lagerungsvorrichtung abgebremst werden. Während dieses Abbremsvorgangs legt die Lagerungsvorrichtung noch einen Abbremsweg s_b in Richtung der kontinuierlichen Fahrt zurück. Ebenso muss die Lagerungsvorrichtung nach Auslösen einer Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt zunächst auf die für die kontinuierliche Fahrt gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt werden. Während dieses Beschleunigungsvorgangs legt die Lagerungsvorrichtung einen Beschleunigungsweg s_ac in Richtung der kontinuierlichen Fahrt zurück.
Die vorgebbare Strecke s, um die die Lagerungsvorrichtung nach Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt zurückverfahren wird, ist daher vorteilhaft mindestens so groß wie die addierten Strecken des bei der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Abbremswegs s_b und des für die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Beschleunigungswegs s_ac (s = s_b + s_ac). Dadurch kann erreicht werden, dass die kontinuierliche Fahrt genau an der Position des Untersuchungsbereichs in dem Magnetresonanzgerät wieder aufgenommen wird, an welcher Position sich der Untersuchungsbereich bei Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt in dem Magnetresonanzgerät befunden hat. Ist dies gewünscht, wird die Strecke s, als s = s_b + s_ac vorgegeben. Vorteilhaft wird ein tatsächlicher Rückverfahrweg dieser Strecke s im Laufe der Messung automatisch z. B. von einer das Magnetresonanzgerät steuernden Recheneinheit aus den Werten für s_b und s_ac berechnet.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Akquisition der Messdaten schichtweise, d. h. der Untersuchungsbereich wird in Schichten eingeteilt, in denen Messdaten akquiriert werden, und die vorgebbare Strecke s, um die die Lagerungsvorrichtung nach Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt zurückverfahren wird entspricht, addierten Strecken eines bei der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Abbremswegs und eines für die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Beschleunigungswegs plus einem ganzzahligen Vielfachen n eines Abstandes d zwischen zwei aufgenommenen Schichten (s = s_b + s_ac + n·d). Dadurch können nach Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt Messdaten der n Schichten akquiriert werden, von welchen n Schichten bereits vor der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt Messdaten akquiriert wurden. Derartig „doppelt” akquirierte Messdaten können vorteilhaft bei der Erstellung des Bilddatensatzes z. B. gewichtet addiert verwendet werden, z. B. um mögliche, durch Änderungen der Messbedingungen in dem Magnetresonanzgerät durch die Unterbrechung verursachte Artefakte zu korrigieren oder zu verringern. Weitere Ausführungsbeispiele hierzu werden weiter unten beschrieben. Ist dies gewünscht, wird die Strecke s, als s = s_b + s_ac + n·d vorgegeben. Vorteilhaft wird ein tatsächlicher Rückverfahrweg dieser Strecke s im Laufe der Messung automatisch z. B. von einer das Magnetresonanzgerät steuernden Recheneinheit aus den Werten für s_b, s_ac, n und d berechnet.
Die kontinuierliche Fahrt kann hierbei beliebig oft unterbrochen werden. Ebenso kann eine bei einem Atemanhaltekommando an den Patienten eine Atemanhaltedauer sehr frei gewählt werden und damit die gesamte Messung individuell an die Möglichkeiten eines Patienten angepasst werden.
Wann eine Unterbrechung 102 der kontinuierlichen Fahrt ausgelöst werden soll, kann beispielsweise anhand eines Übersichtsbildes, z. B. eines so genannten Prescans, des Untersuchungsbereichs analog wie bei einer üblichen Planung einer MR-Untersuchung etwa unter Beachtung der Abmessungen des Un tersuchungsbereichs und der Geschwindigkeit der kontinuierlichen Fahrt vorgegeben werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel löst z. B. eine der Untersuchung beiwohnende Bedienperson eine Unterbrechung 102 der kontinuierlichen Fahrt manuell anhand einer Anzeige des Fortschritts der Akquisition der Messdaten während der kontinuierlichen Fahrt aus. Ein Zeitpunkt einer Unterbrechung während der kontinuierlichen Fahrt kann so interaktiv durch die Bedienperson des Magnetresonanzgeräts gesteuert werden. Anhand einer solchen Anzeige kann die Bedienperson erkennen, aus welchem Teil des Untersuchungsbereichs gerade Messdaten akquiriert werden und mit dieser Information entscheiden, ob eine Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt und damit der Akquisition von Messdaten für den Bilddatensatz für einen als nächstes zu messenden Teilbereich des Untersuchungsbereichs gewünscht wird, etwa weil der Patient für den als nächstes zu messenden Teilbereich seinen Atem anhalten soll.
Als mögliche Anzeige des Fortschritts der Akquisition der Messdaten kann beispielsweise ein gängiger Patientenmonitor gewählt werden, oder eine aktuelle Lage des aktiven FOV, also die aktuelle Position der Akquisition der Messdaten in einem geeigneten Übersichtsbild, das z. B. auf herkömmliche Weise vor der Messung, etwa im Rahmen eines Prescans, akquiriert wurde, angezeigt werden. Weiterhin ist eine Anzeige eines aktuellen MR-Bildes aus aktuell bzw. bisher akquirierten Messdaten als Anzeige des Fortschritts der Akquisition der Messdaten denkbar. Dabei wird z. B. ein aktuelles Übersichtsbild aus bereits aus den Messdaten rekonstruierten aktuellen MR-Bildern mittels einer so genannten „maximum intensity projection” (MIP) berechnet und als Projektionsbild der Bedienperson angezeigt. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass für ein solches Projektionsbild nur solche MR-Bilder herangezogen werden können, für die sämtliche Messdaten bereits akquiriert sind. Dies führt dazu, dass im Projektionsbild ein bereits gemessener Bereich dargestellt wird, und nicht ein Bereich, der aktuell gemessen wird. Des Weiteren kann die Rekonstruk tion der MR-Bilder aus den bereits akquirierten Messdaten, insbesondere bei Einsatz moderner Akquisitionstechniken, wie parallele Bildgebung, aufwendig sein, sodass die hierbei lange Rekonstruktionszeit der MR-Bilder zu einer weiteren Verzögerung zwischen dem in einem solchen Übersichtsbild dargestellten Teilbereich des Untersuchungsbereichs und des aktuell gemessenen Teilbereichs führt. Damit kann die Anzeige eines solchen Projektionsbildes in der Regel nicht schnell genug, insbesondere nicht in Echtzeit, d. h. simultan mit dem tatsächlichen Fortschritt der Akquisition der Messdaten, durchgeführt werden.
Ein schematisches Ablaufdiagramm für ein besonders geeignetes Verfahren zur Anzeige eines Fortschritts einer Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Patienten während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät wird in 3 gezeigt.
Die Akquisition der Messdaten und die kontinuierliche Fahrt des Untersuchungsbereichs durch das Magnetresonanzgerät werden gestartet (Block 201), wobei sich der Untersuchungsbereich an einer ersten Position (Pos. n = 1) befindet. Im Laufe der gesamten Messung werden wiederholt Messdaten während der kontinuierlichen Fahrt akquiriert, wobei sich die Position des Untersuchungsbereichs in dem Magnetresonanzgerät mit der kontinuierlichen Fahrt ändert (Pos. n = n + 1). Bei der Akquisition der Messdaten werden zumindest Messdaten des aktuell im Messvolumen befindlichen Teils des Untersuchungsbereichs aus dem zentralen k-Raum akquiriert (Block 202). Auf Grundlage dieser zentralen k-Raumdaten wird ein aktuelles Projektionsbild des aktuell im Messvolumen befindlichen Teils des Untersuchungsbereichs berechnet (Block 203), welches aktuell berechnete Projektionsbild auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt wird (Block 205). In einem einfachen Ausführungsbeispiel kann hierbei ein aktuelles Projektionsbild durch eine eindimensionale Fouriertransformation entlang einer zentralen k-Raumzeile der aktuell akquirierten Messdaten berechnet werden, wobei vorteilhaft die Ausleserichtung bei der Akquisiti on der Messdaten berücksichtigt wird. Das durch Fouriertransformation einer zentralen k-Raumzeile, also einer k-Raumzeile durch das Zentrum des k-Raums, eine Projektion des gemessenen Objektes gewonnen werden kann, wobei die Projektionsrichtung im Bildraum senkrecht zu der verwendeten k-Raumzeile orientiert sind, ist bereits aus dem so genannten „central slice theorem” (auch „Fourier slice theorem”) bekannt.
Da für die Berechnung aktueller Projektionsbilder jeweils lediglich Messdaten aus dem zentralen k-Raum, insbesondere eine zentrale k-Raumzeile, benötigt werden, und die Berechnung mittels einer einfachen Fouriertransformation durchgeführt werden kann, kann die Berechnung der Projektionsbilder extrem schnell erfolgen.
Wird für die Akquisition der Messdaten für die Erstellung des Bilddatensatzes die bereits erwähnte SMS Technik eingesetzt, wird wie oben beschrieben in jedem Zeitintervall TS auch die zentrale k-Raumzeile einer Schicht des Untersuchungsbereichs gemessen und zwar in der Regel von der Schicht, die während des Zeitintervalls TS das Zentrum des Magnetresonanzgeräts durchfährt. Aus diesem Teil der akquirierten Messdaten, der Messdaten die entlang der zentralen k-Raumzeile akquiriert wurden, kann nun je Zeitintervall TS ein Projektionsbild der Schicht des Untersuchungsbereichs berechnet werden, der sich gerade an einem bestimmten Ort in dem Magnetresonanzgerät, z. B. in dessen Zentrum, befindet. Es sei erwähnt, das dieses Projektionsbild berechnet werden kann bevor die Daten der zugehörigen Schicht vollständig akquiriert sind, was bei der SMS Technik der Fall ist, wenn die zugehörige Schicht das aktive FOV des Magnetresonanzgeräts verlässt. Des Weiteren erfordert die Berechnung des Projektionsbildes lediglich eine eindimensionale Fouriertransformation entlang der zentralen k-Raumzeile (falls mehrere Spulenelemente für die Akquisition der Messdaten verwendet werden eine Fouriertransformation pro verwendetem Spulenelement) und ist damit extrem schnell sogar unabhängig davon, ob parallele Akquisitions- und Rekonstruk tionstechniken, die die Rekonstruktionszeit in der Regel erhöhen, eingesetzt werden oder nicht.
Die Anzeige des Fortschritts der Akquisition der Messdaten ändert sich während der kontinuierlichen Fahrt ständig, und zeigt jeweils in Echtzeit von welchem Teil des Untersuchungsbereichs aktuell Messdaten akquiriert werden. Dazu wird vorteilhaft aus nacheinander im Laufe der kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs berechneten Projektionsbildern zeilenweise ein Fortschrittsbild aufgebaut (Block 204) und angezeigt (Block 205). Je nach Ausleserichtung im k-Raum kann hierbei das Fortschrittsbild z. B. eine coronale oder eine sagittale Projektion des untersuchten Untersuchungsbereichs darstellen. Hierbei entspricht z. B. jede Zeile des Fortschrittsbildes einem berechneten Projektionsbild. Somit wird nach und nach ein Fortschrittsbild angezeigt, das nicht nur den aktuell gemessenen Teil des Untersuchungsbereichs anzeigt, sondern auch bereits gemessene Teile des Untersuchungsbereichs. Damit erhält ein Betrachter des Fortschrittsbildes einen umfassenderen Eindruck von der bereits erfolgten Messung.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Akquisition der Messdaten schichtweise, d. h. der Untersuchungsbereich wird in Schichten eingeteilt, aus welchen Schichten nacheinander Messdaten akquiriert werden. Hierbei kann für jede gemessene Schicht ein Projektionsbild berechnet werden. Eine Zeile im Fortschrittsbild entspricht dann einer Schicht des Untersuchungsbereichs.
Da der Untersuchungsbereich hierbei in eine bekannte Anzahl von Schichten eingeteilt wird, ist auch die benötigte Anzahl von Zeilen des Fortschrittsbildes bekannt. Das Fortschrittsbild kann somit in Block 205 bereits von Anfang der Messung an in voller Größe angezeigt werden, wobei Zeilen, die Schichten entsprechen von denen noch keine Messdaten akquiriert wurden, z. B. mit einem Pixelwert von Null vorbelegt werden können, was einem Grauwert von „schwarz” entspricht, bis ein Projektionsbild für die entsprechende Zeile berechnet wurde und die entsprechenden Grauwerte des Projektionsbildes für die Pixel der Zeile des Fortschrittsbildes übernommen werden. Das Fortschrittsbild wird somit im Laufe der Messung ständig aktualisiert fortschreitend aus den aktuellen Projektionsbildern aufgebaut. Z. B. im Falle der Verwendung der SMS Technik wird somit das Fortschrittsbild einmal pro Zeitintervall TS um eine weitere Zeile erweitert und kann in Echtzeit angezeigt werden.
Für eine besonders anschauliche Anzeige des Fortschrittsbildes wird hierbei ein Pixelabstand zwischen zwei benachbarten Zeilen des Fortschrittsbildes so gewählt, dass er dem Pixelabstand zweier benachbarter Pixel in Ausleserichtung des Untersuchungsobjekts entspricht. Somit werden die Proportionen des Untersuchungsbereichs auch in dem angezeigten Fortschrittsbild erhalten. Dies kann z. B. durch eine lineare Interpolation erreicht werden. Die Zahl der Zeilen des Fortschrittbildes wird sich nach einer solchen Reformation in der Regel von der Zahl der Schichten im Untersuchungsbereich unterscheiden.
Die Anzeige eines mit Hilfe des „central slice theorem” unter Verwendung der SMS Technik aufgebauten Fortschrittsbildes kann nicht nur in Echtzeit erfolgen, sondern sogar als „vorauseilend” bezeichnet werden, da die Messdaten für die Berechnung eines Projektionsbildes bereits verfügbar sind, bevor die gesamten Messdaten einer Schicht akquiriert wurden. Die einfache und daher schnell mögliche Berechnung der Projektionsbilder und der einfache Aufbau des Fortschrittsbildes ermöglicht es diesen „Vorsprung” bis zur Anzeige des Fortschrittsbildes auch bei Einsatz komplexer Akquisitionstechniken und Rekonstruktionsverfahren nicht zu verlieren.
10 zeigt Beispiele möglicher Fortschrittsbilder 300.1, 300.2, 300.3 zu verschiedenen Zeiten während der kontinuierlichen Fahrt. Die Messdaten wurden mittels der eingangs genannten SMS Technik akquiriert, wobei jeweils nur die zentralen k-Raumdaten, die in der zentralen Sektion des aktiven FOV akquiriert wurden für die Berechung der Projektionsbilder verwendet wurden. Der hier zu untersuchende Untersuchungsbereich reicht jeweils vom Kopf des Patienten (oben) bis zu den Oberschenkeln (unten). Links ist ein Fortschrittsbild 300.1 zu einem frühen Zeitpunkt der Messung abgebildet. Wie man sieht, ist das Fortschrittsbild 300.1 vom Kopf bis auf Höhe der Schultern aufgebaut. Die Akquisition der Messdaten des Untersuchungsbereichs ist somit vom Kopf bis auf Höhe der Schultern des Patienten fortgeschritten. Die übrigen Zeilen des Fortschrittsbildes 300.1 sind noch mit dem Wert Null belegt und werden daher schwarz angezeigt. In der Mitte ist ein Fortschrittsbild 300.2 zu einem späteren Zeitpunkt während der Messung abgebildet. Hier ist die Akquisition der Messdaten bereits bis auf Höhe der Hüfte des Patienten fortgeschritten. In dem rechts abgebildeten Fortschrittsbild 300.3, das wiederum einen späteren Zeitpunkt, bereits gegen Ende der Messung zeigt, sind schließlich Messdaten des gesamten Untersuchungsbereichs akquiriert und das Fortschrittsbild wurde unter Verwendung der Projektionsbilder aller Schichten des Untersuchungsbereichs aufgebaut.
Vorteilhaft umfasst ein Fortschrittsbild 300.1, 300.2, 300.3 weiterhin Schaltelemente SE1, SE2, SE3 mit denen manuell, durch Betätigen, z. B. durch Anklicken mittels einer Zeigereingabeeinrichtung, die Anzeige und/oder die Akquisition der Messdaten beeinflusst werden kann. Beispielsweise kann mittels eines Schaltelement SE1 die Anzeige des Fortschrittsbildes beendet und stattdessen auf die Anzeige eines anderen MR-Bildes, z. B. eines vorläufigen rekonstruierten anatomischen MR-Bilddatensatzes aus den akquirierten Messdaten, umgeschaltet werden. Mittels Schaltelementen SE2 und SE3 kann z. B. die Akquisition der Messdaten und die kontinuierliche Fahrt der Lagerungsvorrichtung unterbrochen und/oder wieder aufgenommen werden.
Beispielsweise löst ein Betätigen von Schaltelement SE2 oder SE3 bei kontinuierlicher Fahrt eine Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt und der Akquisition von Messdaten aus.
Bei unterbrochener kontinuierlicher Fahrt kann dann beispielsweise durch erneutes Betätigen von Schaltelement SE2 die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt ausgelöst werden bis entweder Messdaten des gesamten Untersuchungsbereichs akquiriert wurden und die Messung beendet ist, oder bis durch erneutes Betätigen von Schaltelement SE2 oder SE3 die kontinuierliche Fahrt und die Akquisition von Messdaten erneut unterbrochen wird. Sind nur noch Bereiche des Untersuchungsbereichs zu messen, die nicht von der Atmung des Patienten beeinflusst werden, kann der Patient vor der Wiederaufnahme der Messung durch Betätigen des Schaltelements SE2 auch angewiesen werden, normal weiterzuatmen. Da die Bewegungsempfindlichkeit des Untersuchungsbereichs jedoch nicht abrupt endet, kann die Bedienperson den Patienten auch anweisen seinen Atem bei der nächsten Wiederaufnahme der Messung nur solange anzuhalten wie ihr/ihm das bequem möglich ist, und sie/er danach ruhig und gleichmäßig Weiteratmen soll. Diese Vorgehensweise verhindert, dass der Patient am Ende eines langen Atemanhalteintervalls nach Luft schnappt und so starke Atembewegung erzeugt. Dies Vorgehensweise hat weiter zur Folge, dass dieses letzte Atemanhalteintervall in der Regle kürzer ausfällt als die Vorangegangenen, bei denen ein starkes „Verschnaufen” wegen der Messpausen keinen negativen Einfluss auf die Bildqualität hat. Des Weiteren ist das Schaltelement SE2 zum Starten der ersten Messphase der Messung, und damit zum ersten Starten der kontinuierlichen Fahrt, sinnvoll eingesetzt, sofern der Anfang des Untersuchungsbereiches frei atmend gemessen werden kann. Dies ist z. B. der Fall, wenn die Messung im Kopf beginnt.
Durch Betätigen von Schaltelement SE3 bei unterbrochener kontinuierlicher Fahrt (und Messung) kann beispielsweise die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt für eine vorgebbare Zeitdauer, die z. B. von einer einem Patienten möglichen Atem anhaltedauer abhängt, ausgelöst werden. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn ein die maximale Atemanhaltedauer des Patienten nicht ausreicht, um Messdaten eines zusammenhängenden Teils des Untersuchungsbereichs, der von der Atmung des Patienten beeinflusst wird, zu akquirieren. Die Messung und die kontinuierliche Fahrt werden nach der vorgegebenen Zeitdauer automatisch erneut unterbrochen, der Patient kann durchatmen und die Messung kann nach einem erneuten Atemanhaltekommando wieder aufgenommen werden, um so schrittweise im Rahmen der Möglichkeiten des Patienten den gesamten zusammenhängenden, von der Atmung beeinflussten Untersuchungsbereich zu messen. Die Akquisition von Messdaten eines solchen zusammenhängenden Teils des Untersuchungsbereichs, der von der Atmung des Patienten beeinflusst wird, kann also so oft wie nötig unterbrochen und in Teilbereichen gemessen werden, die dem Atemanhaltevermögen des Patienten entsprechen. Eine Unterbrechung und eine Wiederaufnahme der Messung während kontinuierlicher Fahrt der Lagerungsvorrichtung bzw. des Untersuchungsbereichs kann hierbei interaktiv oder halbautomatisch (SE3) durch eine Bedienperson gesteuert werden.
Ein Auslösen der Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt und der Messung erfolgt in der Regel erst, nachdem dem Patienten Zeit zum durchatmen gegeben wurde und die Bedienperson ggf. ein Atemanhaltekommando für die Akquisition der Messdaten nach wiederaufnehmen der Messung gegeben hat.
Die 5 bis 7 zeigen veranschaulichende Diagramme für verschiedene Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Patienten während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät für die Erstellung eines Bilddatensatzes. Die 5 bis 7 sind jeweils analog zu der bereits im Stand der Technik beschriebenen 4 aufgebaut und zeigen Ausführungsbeispiele unter Verwendung der SMS Technik für die Akquisition der Messdaten.
Wie oben bereits diskutiert, ist bei einer axialen Mehrschichtmessung mit kontinuierlicher Fahrt des Untersuchungsbereichs durch das Magnetresonanzgerät nach der SMS Technik eine Einteilung der Schichten des Untersuchungsbereiches in Unterbereiche die jeweils komplett in einer Phase mit kontinuierlichem Tischvorschub, also z. B. in einer Atemanhaltephase, gemessen werden, ineffizient, da sich zu Beginn und am Ende der kontinuierliche Fahrt Schichten im aktiven FOV des Magnetresonanzgeräts befinden, die an einen vorhergehenden oder einen nächsten Unterbereich angrenzen und deren Daten nicht komplett während der Fahrt akquiriert werden können. Dies kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch vermieden werden, dass Messdaten einer Schicht auch in verschiedenen Messphasen, d. h. vor und nach einer Unterbrechung der Messung, akquiriert werden können. Dies wird im Folgenden näher ausgeführt.
5 veranschaulicht eine zeitlich besonders effiziente Ausführungsform des Verfahrens, bei der die vorgebbare Strecke s, um die die Lagerungsvorrichtung nach Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt und vor Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt zurückverfahren wird, genau den addierten Strecken eines bei der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Abbremswegs und eines für die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Beschleunigungswegs entspricht. Dadurch wird die Messung nach Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt mit der Akquisition von Messdaten derjenigen Schichten und den Sektionen S1,S2, S3, S4 entsprechenden k-Raum-Positionen fortgesetzt, die auch bei nicht unterbrochener Fahrt als nächstes gemessen worden wären.
Diese Vorgehensweise kann aber zu Artefakten führen, da einerseits durch die Messpause nach der Unterbrechung bis zur Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt der dynamische Gleichgewichtszustand der Magnetisierung in dem Untersuchungsbereich unterbrochen wird und nach Wiederaufnahme der Messung erst nach einer transzendenten Phase näherungsweise wieder erreicht wird. Des Weiteren kann sich z. B. auch bei zwei aufeinanderfolgenden, für ein Durchatmen des Patienten unterbrochenen Messungen mit angehaltenem Atem, die Position des Zwerchfells des Patienten, und damit auch die Position bzw. die elastische Verformung der angrenzenden Organe, vor und nach Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt und der Messung unterscheiden, da der Patient z. B. jeweils unterschiedlich tief eingeatmet hat.
Art und Schwere der resultierenden Artefakte hängt hierbei von einer ganzen Reihe von Parametern ab, beispielsweise von der verwendeten Sequenztechnik und der verwendeten k-Raumtrajektorie. Da grob gesprochen die bei der Akquisition der Messdaten im zentrumsnahen Bereich des k-Raums akquirierten Messdaten den späteren Bildkontrast bestimmen, und die im peripheren Bereich des k-Raums akquirierten Messdaten die Auflösung bestimmen, werden bei Verwendung der SMS Technik die Artefakte für solche Schichten besonders auffällig sein bei denen benachbarte k-Raumzeilen die Nahe dem Zentrum liegen in unterschiedlichen Messphasen, d. h. vor und nach einer Unterbrechung der Messung und der kontinuierlichen Fahrt, akquiriert werden.
Wie bereits erwähnt werden die inneren k-Raumzeilen in Verbindung mit der SMS Technik bevorzugt dann gemessen, wenn die betreffende Schicht die inneren Sektionen, im dargestellen Beispiel also die Sektionen S2 und S3, des aktiven FOV des Magnetresonanzgeräts besetzt. Werden im k-Raum benachbarte Zeilen zeitlich aufeinanderfolgend gemessen, so genanntes lineares k-Raum Reordering, wie es beispielsweise bei FLASH Sequenzen eingesetzt wird, hat dies in Verbindung mit der SMS Technik zur Folge, dass ein linearer Zusammenhang zwischen der k-Raum Position und der Messposition in dem Magnetresonanzgerät besteht. Dieser kann so gewählt werden, dass die inneren k-Raumzeilen Positionen im Zentrum zugeordnet sind. In den 4 bis 7 wären somit den SMS Sektionen S1 und S4 die peripheren k-Raumzeilen zugeordnet und den SMS Sektionen S2 und S3 die inneren k-Raumzeilen.
In der in 5 dargestellten Ausführungsform wird die Messung nach dem Zeitintervall t₆ = 6TS unterbrochen („U”), und nach einer Pausezeit TP, während der die Lagerungsvorrichtung zurück verfahren wird, um den Verfahrweg während Brems- und Beschleunigungsphase auszugleichen, der Patient ggf. durchatmetet und anschließend eine Bedienperson ggf. ein Atemanhaltekommando erteilt, mit der Messung der Schichten fortgesetzt die sich bei nicht unterbrochener Fahrt im siebten Zeitintervall t₇ der Dauer TS im aktiven FOV der Anlage befunden hätten.
In der in 5 dargestellten Situation werden die inneren k-Raumzeilen (in den Sektionen S2 und S3) der Schichten 1 und 2 des zweiten Schichtstapels St₂ in verschiedenen Messphasen, d. h. vor der Unterbrechung U (S2) und nach der Unterbrechung U (S3), gemessen und sind damit besonders Artefaktanfällig.
6 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, die weniger zeiteffizient ist, mit der sich aber die eben erwähnten Artefakte in der Regel deutlich reduzieren lassen.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 5 entspricht in dieser Ausführungsform des Verfahrens die vorgebbare Strecke s, um die die Lagerungsvorrichtung nach Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt und vor Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt zurückverfahren wird, genau den addierten Strecken eines bei der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Abbremswegs und eines für die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Beschleunigungswegs plus ein ganzzahliges Vielfaches n des p fachen Schichtabstandes d erhöht (hier dargestellt mit den Werten n = 1, p = 2, zu p siehe Beschreibung der SMS Technik oben). Nach Wiederaufnahme der Messung und der kontinuierlichen Fahrt nach einer Unterbrechung U werden von den Schichten, die sich in den letzten n Zeitintervallen der Dauer TS vor Unterbrechung der Messung im aktiven FOV des Magnetresonanzgeräts befunden haben, Messdaten wiederholt gemessen.
In 6 sind dies die Schichten 5, 6, 7, 8 des ersten Schichtstapels St₁ und die Schichten 1, 2, 3, 4 des zweiten Schichtstapels St₂. Insgesamt werden von diesen Schichten jeweils r k-Raumzeilen in beiden Messphasen, also vor und nach der Unterbrechung U, gemessen.
In dem Ausführungsbeispiel der 7 ist die vorgebbare Strecke s, um die die Lagerungsvorrichtung nach Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt und vor Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt zurückverfahren wird, gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 6 nochmals um p Schichtabstände erhöht (n = 2). Hier werden von den Schichten die sich in den beiden letzten Zeitintervallen der Dauer TS vor Unterbrechung der Messung im aktiven FOV der MR-Anlage befunden haben, in 7 also die Schichten 5, 6, 7, 8 des ersten Schichtstapels St₁ und die Schichten 1, 2 des zweiten Schichtstapels St₂, jeweils n·r = 2·r k-Raumzeilen, die n SMS Sektionen zugeordnet sind, in beiden Messphasen gemessen. Außerdem werden von denjenigen Schichten die sich nur im letzten bzw. nur im vorletzten Zeitintervall der Dauer TS vor der Unterbrechung U der Messung in einer Randsektion S1 oder S4 des aktiven FOV des Magnetresonanzgeräts befunden haben, in 7 also die Schichten 3, 4 des ersten Schichtstapels St₁ (nur noch im vorletzten Zeitintervall t₅ vor der Unterbrechung U in Sektion S4) und die Schichten 3, 4 des zweiten Schichtstapels St₂ (zum ersten Mal im letzten Zeitintervall t₆ vor der Unterbrechung U in Sektion S1) jeweils r k-Raum Zeilen wiederholt gemessen.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die vorgebbare Strecke s, um die die Lagerungsvorrichtung nach Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt und vor Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt zurückverfahren wird, weiter erhöht werden. Dies ist insbesondere sinnvoll bis die Strecke s den addierten Strecken eines bei der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Abbremswegs und eines für die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Beschleunigungswegs plus ein ganzzahliges Vielfaches n mit n = N (N Zahl der Schichten, die pro TR-Intervall angeregt werden und aus denen Messdaten akquiriert werden) des Schichtabstandes d erhöht, d. h. s = s_b + s_ac + N·d. In diesem Fall werden auch bei einer Unterbrechung U für jede Schicht die kompletten Messdaten zumindest in einer Phase mit kontinuierlicher Fahrt akquiriert, womit die beschriebenen Artefakte wieder vermieden werden. Allerdings erhöht sich insgesamt die Akquisitionszeit und somit wird die Effizienz des Verfahrens wieder verringert. Die Strecke s kann somit vorteilhaft aus dem Intervall [s_b + s_ac; s_b + s_ac + N·d] gewählt werden, wobei eine kleinere Strecke s insbesondere die zeitliche Effizienz des Verfahrens unterstützt und eine größere Strecke s Artefakte mehr und mehr reduziert. Ein tatsächlicher Rückverfahrweg der Strecke s, die aus dem genannten Intervall vorgegeben wird, wird vorteilhaft während einer Messung z. B. von einer das Magnetresonanzgerät steuernden Recheneinheit automatisch aus den Werten für z. B. s_b, s_ac, n und d berechnet.
Mehrfach, d. h. in beiden Messphasen vor und nach der Unterbrechung U gemessene Messdaten können bereits zur Reduktion der erwähnten Artefakte verwendet werden. Hierbei bestehen mehrere Möglichkeiten. Eine einfache Möglichkeit ist z. B. eine gewichtete Addition der doppelt gemessenen Daten im k-Raum: si,p(ky, kx) = (1 – wi,p(ky))·sai,p (ky, kx) + wi,p(ky)·sbi,p (ky, kx), 0 ≤ wi,p ≤ 1 (3)
Dabei bezeichnet s_i,p(k_y, k_x) den zusammengesetzten Messdatensatz, der anschließend weiter verarbeitet wird, s a / i,p(k_y, k_x) steht für die in der ersten Messphase (vor der Unterbrechung U) und s b / i,p(k_y, k_x) für die in der zweiten Messphase (nach der Unterbrechung U) akquirierten Messdaten der Schicht mit Schichtindex p und Stapelindex i (1 ≤ p ≤ 8, 1 ≤ i ≤ 3 in 5 bis 7). w_i,p(k_y) ist eine Funktion, die Werte zwischen Null und Eins annimmt, und für jede k-Raum Zeile k_y die relative Wichtung zwischen zweiter und erster Messphase bestimmt. Bei der Wahl der Wichtungsfunktion besteht eine große Freiheit, sofern die folgenden Kriterien erfüllt werden:

a. w_i,p(k_y) = 0, für solche k-Raum Zeilen k_y, die nur in der ersten Messphase gemessen werden.
b. w_i,p(k_y) = 1, für solche k-Raum Zeilen K_y, die nur in der zweiten Messphase gemessen werden.
c. Der Verlauf von w_i,p(k_y) ist glatt (engl. „smooth”) oder mathematisch ausgedrückt: |wi,p(ky + Δky) – wi,p(ky)| << 1, ∀ ky,wobei Δk_y der k-Raum Abstand zweier benachbarten Zeilen ist, das Symbol ,<<' für „klein gegenüber” steht und das Symbol ,∀' „für alle” bedeutet.
d. w_i,p(k) nimmt für k-Raum Zeilen die während des transzendenten Zustandes zu Beginn der zweiten Messphase gemessen werden kleine Werte an.

Die 8 und 9 zeigen mögliche Wichtungsfunktionen w_i,p(k_y) für eine gewichtet addierte Verwendung von mehrfach akquirierten Messdaten für die Erstellung des Bilddatensatzes.
8 zeigt exemplarisch eine mögliche Wahl der Wichtungsfunktionen w_1,7 und w_1,8 der Schichten 7 und 8 des ersten Schichtstapels St₁ aus 7. Dabei ist lineares k-Raum Reordering angenommen. Die k-Raumzeilen, die der ersten Sektion S1 des aktiven FOV zugeordnet sind, werden für diese beiden Schichten nur in der ersten Messphase gemessen. Dementsprechend ist der Wert der Wichtungsfunktion w_1,7 bzw. w_1,8 für diese k-Raumzeilen gleich Null. Die zentralen k-Raumzeilen, die den Sektionen S2 und S3 zugeordnet sind, werden während beider Messphasen gemessen. Die Wichtungsfunktion w_1,7 bzw. w_1,8 steigt in diesem Bereich kosinusförmig von Null auf Eins an. Die k-Raumzeilen, die der vierten Sektion S4 zugeordnet sind, werden nur in der zweiten Messphase gemessen. Dementsprechend ist die Wichtungsfunktion w_1,7 bzw. w_1,8 in diesem Bereich gleich Eins.
9 zeigt exemplarisch eine mögliche, entsprechende Wahl der Wichtungsfuntionen w_2,1 und w_2,2 der Schichten 1, 2 des zweiten Schichtstapels St₂ aus 7. Für diese beiden Schichten werden die den Sektionen S1 und S2 des aktiven FOV zugeordneten k-Raumzeilen wiederholt gemessen. Daher steigt die Wichtungsfunktion w_2,1 bzw. w_2,2 in diesem Bereich kosinusförmig von Null auf Eins an. Die k-Raumzeilen, die der dritten und vierten Sektion S3 und S4 zugeordnet sind, werden nur in der zweiten Messphase gemessen. Dementsprechend ist die Wichtungsfunktion w_2,1 bzw. w_2,2 in diesem Bereich gleich Eins.
Da diese beiden Schichten 1, 2 des zweiten Schichtstapels St₂ in der zweiten Messphase komplett gemessen werden bietet sich auch die folgende Wahl der Wichtungsfunktion an: w2,1(ky) = w2,2(ky) = 1, ∀ky.
Dass heißt, die während der ersten Messphase gemessenen Daten dieser beiden Schichten werden komplett verworfen und die beiden Schichten werden, wie bei den Atem-Anhalte Techniken bei konventionellen MR-Messungen ohne kontinuierlicher Fahrt der Lagerungsvorrichtung, komplett in einer Atem-Anhalte Phase gemessen. Dies ist Vorteilhaft sofern die Position des Zwerchfells (Diaphragmaposition) des Patienten sich in beiden Messphasen unterscheidet. Bei annähernd gleichen Diaphragmapositionen während beider Messphasen führt die erste Alternative (gemäß 9) aber zu Bildern mit höherem Signal zu Rauschverhältnis (SNR, engl.: „signal to noise ratio”). Des Weiteren verstößt die zweite Wahl (konstante Wichtungfunktion gleich Eins) streng genommen gegen Kriterium d. Für diese beiden Schichten 1, 2 werden zu Beginn der zweiten Messphase jedoch die peripheren k-Raumzeilen gemessen. Es ist somit allenfalls mit einer leichten Kantenüberhöhung im Bild zu rechnen, die den Bildeindruck weniger negativ beeinflusst als eine Diskontinuität im zentralen Bereich des k-Raums.
Mehrfach, d. h. in den Messphasen vor und nach der Unterbrechung U gemessene, Messdaten können für weitere Zwecke verwendet werden.
Beispielsweise können mehrfach gemessene Messdaten verwendet werden, um mit Bildverarbeitungstechniken festzustellen, ob der Patient ähnliche Atemanhaltezustände, also ähnliche Positionen seines Zwerchfells (Diaphragma) in beiden Messphasen realisiert hat oder nicht. Ist die Diaphragmaposition in beiden Messphasen ähnlich, sind die Messdaten, abgesehen von Effekten in Folge des transzendenten Zustandes der Magnetisierung zu Beginn des zweiten Messphase und physiologischen Vorgängen wie Herzbewegung oder Peristaltik, gleich. In diesem Fall wird ein Korrelationsmaß das entweder direkt zwischen den doppelt gemessenen zentralen k-Raumdaten oder zwischen Bildern, die aus diesen Daten mit Hilfe einer Fouriertransformation berechnet werden, groß sein. Umgekehrt kann man aus einem niedrigen Wert des Korrelationsmaßes auf unterschiedliche Atemanhaltepositionen schließen. Diese Information kann dann beispielsweise dazu genutzt werden, um automatisch die optimale Wichtungsfunktion z. B. für die Schichten 1, 2 des zweiten Schichtstapels St₂ aus 7 zu wählen. Bei einem hohen Korrelationsmaß wäre z. B. eine Wichtungsfunktion wie in 9 dargestellt, bei einem niedrigen Korrelationsmaß eine konstante Wichtungsfunktion w_2,1(k_y) = w_2,2(k_y) = 1, ∀k_y wählbar.
Weiterhin können mehrfach gemessene Messdaten dazu verwendet werden, je ein MR-Bild z. B. aus den jeweils akquirierten zentralen k-Raumdaten mit unterschiedlicher Wichtung zu rekonstruieren. Beispielsweise ein MR-Bild mit hoher Gewichtung der in der ersten Messphase vor der Unterbrechung akquirierten Messdaten, und ein MR-Bild mit hoher Gewichtung der in der zweiten Messphase, nach der Unterbrechung akquirierten Messdaten. Insbesondere bei unterschiedlichen Atemanhaltepositionen vor und nach der Unterbrechung können so durch diese unterschiedlichen Atemanhaltepositionen entstandene Lücken im Untersuchungsbereich geschlossen bzw. vermindert werden. Damit kann die Gefahr, dass in einer solchen Lücke z. B. eine Läsion übersehen wird, vermindert werden.
Weiterhin kann wie oben beschrieben ein Korrelationsmaß zwischen mehrfach gemessenen Messdaten einer Schicht berechnet werden und, sofern die entsprechenden k-Raumdaten auch in einer zu dieser Schicht benachbarten Nachbarschicht akquiriert wurden, kann weiterhin ein Korrelationsmaß zwischen diesen nominell verschiedenen Schichten, also z. B. der Schicht und ihrer Nachbarschicht, berechnet werden. Sollte das berechnete Korrelationsmaß zwischen zwei nominell verschiedenen Schichten größer sein als das Korrelationsmaß zwischen nominell gleichen Schichten, deutet dies darauf hin, dass die Schicht des Untersuchungsbereichs durch die unterschiedliche Atemanhalteposition im Magnetresonanzgerät gewandert ist (unabhängig von der kontinuierlichen Fahrt). In so einem Fall führt die Zusammensetzung von Messdaten die vor und nach der Unterbrechung an nominell verschieden Positionen gemessen wurden, eventuell zu einem besseren Ergebnis als die Zusammensetzung von Messdaten die an nominell gleichen Schichtpositionen gemessen wurden. Eine gewichtete Addition für eine solche Zusammenführung aus Formel (3) wäre hierbei z. B. durch die folgende gewichtete Addition zu ersetzen:
Dabei ist i ~, p ~ der Stapel- bzw. Schichtindex der Schicht, deren vor der Unterbrechung gemessenen Messdaten das Korrelationsmaß mit entsprechenden, nach der Unterbrechung gemessenen Messdaten der Schicht mit Stapelindex i und Schichtindex p maximiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Principles of Whole-Body Continuously-Moving-Tabel MRI”, Journal of Magnetic Resonance Imaging 28: 1–12 (2008) [0005]
- „Sliding Multislice (SMS): A New Technique for Minimum FOV Usage in Axial Continously Moving-Table Acquisitions”, Magnetic Resoance in Medicine 55:363-370 (2006) [0007]
- „Sliding Multislice MRI for Abdominal Staging of Patients With Pelvic Malignancies: A Pilot Study”, Journal of Magnetic Resonance Imaging 27:666-672 (2008) [0021]

Claims

Verfahren zur Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch ein Magnetresonanzgerät für die Erstellung eines Bilddatensatzes, wobei – die kontinuierliche Fahrt mindestens einmal unterbrochen und wieder aufgenommen wird, und – der Untersuchungsbereich vor Wiederaufnahme der unterbrochenen kontinuierlicher Fahrt entgegen der Fahrtrichtung der kontinuierlichen Fahrt um eine vorgebbare Strecke zurück verfahren wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei unterbrochener kontinuierlicher Fahrt keine Messdaten akquiriert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei unterbrochener kontinuierlicher Fahrt akquirierte Messdaten nicht für die Erstellung des Bilddatensatzes verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt manuell ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kontinuierliche Fahrt manuell unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die kontinuierliche Fahrt automatisch nach einer vorgebbaren Zeitdauer nach Aufnahme der kontinuierlichen Fahrt unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorgebbare Strecke für das Zurück-Verfahren mindestens der addierten Strecken eines bei der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Abbremswegs und eines für die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Beschleunigungswegs entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Akquisition der Messdaten schichtweise erfolgt und die vorgebbare Strecke für das Zurück-Verfahren der addierten Strecken eines bei der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Abbremswegs und eines für die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Beschleunigungswegs plus einem ganzzahligen Vielfachen eines Abstandes zwischen zwei aufgenommenen Schichten entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messdaten während der kontinuierlichen Fahrt schichtweise mittels einer so genannten „Sliding Multislice”, kurz: „SMS” Technik akquiriert werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die vorgebbare Strecke für das Zurück-Verfahren der addierten Strecken eines bei der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Abbremswegs und eines für die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Beschleunigungswegs plus einem, einem Parameter der SMS Technik entsprechenden Vielfachen eines ganzzahligen Vielfachen eines Abstandes zwischen zwei aufgenommenen Schichten entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Akquisition der Messdaten schichtweise erfolgt und die vorgebbare Strecke für das Zurück-Verfahren der addierten Strecken eines bei der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Abbremswegs und eines für die Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt anfallenden Beschleunigungswegs plus des N-fachen eines Abstandes zwischen zwei aufgenommenen Schichten entspricht, wobei N die Zahl der Schichten ist, die pro TR Intervall angeregt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 10 oder 11, wobei Messdaten von Schichten, die vor und nach der Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt akquiriert wurden, bei der Erstellung des Bilddatensatzes gewichtet addiert verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Untersuchungsobjekt, von dem Messdaten akquiriert werden, ein Patient ist, der vor der mindestens einen Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt und/oder nach Wiederaufnahme der kontinuierlichen Fahrt seinen Atem anhält.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Zeitdauer in Abhängigkeit von einer Atemanhaltedauer, die einem Untersuchungsobjekt möglich ist, vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine die Akquisition der Messdaten für die Erzeugung des Bilddatensatzes überwachende Bedienperson eine Unterbrechung der kontinuierlichen Fahrt einer während der Akquisition der Messdaten auf Grundlage einer ständig aktualisierten Anzeige des Fortschritts der Akquisition der Messdaten auslöst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Anzeige des Fortschritts der Akquisition der Messdaten auf Grundlage von Messdaten aus dem zentralen k-Raum von aktuell für die Erzeugung des Bilddatensatzes akquirierten Messdaten ständig aktualisiert erstellt wird.
Magnetresonanzgerät ausgebildet zur Akquisition von Messdaten eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts während einer kontinuierlichen Fahrt des Untersuchungsbereichs durch das Magnetresonanzgerät umfassend eine durch das Magnetresonanzgerät verfahrbare Lagerungsvorrichtung, eine Lagerungsvorrichtungssteuereinheit mit der ein Verfahren der Lagerungsvorrichtung steuerbar ist, eine Recheneinheit, die zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist, eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Steuerbefehlen an die Lagerungsvorrichtungssteuereinheit und/oder die Recheneinheit und eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige von aus akquirierten Messdaten erstellten Bildern.
Computerprogramm, das ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 auf einer Recheneinheit, die mit einem Magnetresonanzgerät verbunden ist, implementiert, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.