DE102010029932A1

DE102010029932A1 - Verfahren zur Korrektur von Bildverzerrungen und entsprechend ausgestaltete Magnetresonanzanlage

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Publication number: DE102010029932A1
Application number: DE201010029932
Authority: DE
Inventors: Dr. Feiweier Thorsten
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: US20110304334A1; US8928319B2; DE102010029932B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Korrektur von Bildverzerrungen, welche bei Aufnahmen von diffusionsgewichteten MR-Bildern von einem Untersuchungsobjekt auftreten. Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte: – Aufnehmen eines diffusionsgewichteten MR-Bildes mittels eines ersten Aufnahmeprozesses (S1). – Aufnehmen eines Referenzbildes mittels eines zweiten Aufnahmeprozesses, welcher von dem ersten Aufnahmeprozess unterschiedlich ist (S2). – Bestimmen von Korrekturparametern zur Korrektur der Bildverzerrungen des diffusionsgewichteten MR-Bildes, indem das diffusionsgewichtete MR-Bild mit dem Referenzbild verglichen wird, um die Korrekturparameter derart zu bestimmen, dass mit Hilfe der Korrekturparameter das diffusionsgewichtete MR-Bild in das Referenzbild überführbar ist (S3). Dabei verursacht der zweite Aufnahmeprozess bei gleichem b-Wert wesentlich geringere wirbelstrombedingte Bildverzerrungen als der erste Aufnahmeprozess.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um Verzerrungen in diffusionsgewichteten MR-Bildern zu korrigieren sowie eine entsprechend ausgestaltete Magnetresonanzanlage, ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und einen entsprechenden elektronisch lesbaren Datenträger.
Bei der diffusionsgewichteten EPI-Bildgebung (”Echo Planar Imaging”) stellen Verzerrungen, welche durch unerwünschte Wirbelströme in Gradientenspulen erzeugt werden, eine große Herausforderung bzw. ein großes Problem dar. Die zum Schalten von Diffusionsgradienten eingesetzten hohen Gradientenamplituden treffen auf eine große Empfindlichkeit (EPI-typisch sind ungefähr 10 Hz pro Pixel in Phasenkodierrichtung) bezüglich statischer und dynamischer Feldstörungen.
Bei der Diffusionsbildgebung werden in der Regel mehrere MR-Bilder mit jeweils verschiedenen Diffusionsrichtungen und Diffusionswichtungen, welche durch den so genannten b-Wert gekennzeichnet sind, aufgenommen und miteinander kombiniert um daraus beispielsweise Parameterkarten zu erstellen. Die Parameterkarten enthaltenen Informationen über den ADC (”Apparent Diffusion Coefficient” und die FA (”Fractional Anisotropy”).
Die Diffusionsbildgebung und die daraus abgeleiteten Informationen können zu diagnostischen Zwecken eingesetzt werden. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass die von den Diffusionsgradienten generierten Wirbelstromfelder zu Verzerrungen in den die Diffusion darstellenden MR-Bildern führen, wobei das Erscheinungsbild dieser Bildverzerrungen sowohl von der Amplitude der Gradienten (d. h. der Diffusionswichtung bzw. dem b-Wert) als auch von deren Richtung (d. h. der Diffusionsrichtung, also der Richtung, in welcher die Diffusion erfasst wird) abhängt. Werden die aufgenommenen einzelnen MR-Bilder unkorrigiert miteinander kombiniert, führen die für das jeweilige MR-Bild verschiedenen Verzerrungen zu fehlerhaften Zuordnungen von Pixelinformationen und damit zu entsprechenden Fehlern oder zumindest zu einer reduzierten Genauigkeit der abgeleiteten oder berechneten Parameter.
Nach dem Stand der Technik (siehe z. B. "Correction for Distortion of Echo-Planar Images Used to Calculate the Apparent Diffusion Coefficient", J. C. Haselgrove u. a., MRM 36: 960–964 (1996)) wird mit einem relativ kleinen b-Wert (z. B. b = 0 bis 200 s/mm²) ein Referenzbild erzeugt, welches aufgrund von vernachlässigbaren wirbelstrombedingten Verzerrungen als Referenz geeignet ist. Allerdings weicht der Kontrast des Referenzbildes relativ stark von dem Kontrast der zu korrigierenden diffusionsgewichteten MR-Bilder ab. Beispielsweise ist das Signal der Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit (Liquor) in den Referenzbildern hell sichtbar, befindet sich aber in den verzerrten diffusionsgewichteten MR-Bildern nahezu auf dem Niveau des Hintergrundrauschens. Eine affine Registrierung derartiger Bilder führt daher häufig zu einer fehlerhaften Skalierung, indem die entzerrten MR-Bilder derart vergrößert werden, dass die äußere Kontur dieser MR-Bilder, welche durch die graue Hirnmasse definiert ist, auf die äußere Kontur der Referenzbilder, welche durch die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit definiert ist, abgebildet wird.
Darüber hinaus ist es nach dem Stand der Technik (siehe beispielsweise "Eddy Current Correction in Diffusion-Weighted Imaging Using Pairs of Images Acquired With Opposite Diffusion Gradient Polarity", N. Bodhammer, u. a., Magnetic Resonance in Medicine 51: 188–193 (2004)) bekannt, zwei invers verzerrte Bilder zu registrieren. Dieses Verfahren vermeidet die Schwäche des vorab beschriebenen Verfahrens nach dem Stand der Technik dadurch, dass zwei Bilder mit identischem Kontrast, aber invertierter Verzerrung (durch die Inversion der Gradientenrichtung) aufeinander registriert werden. Allerdings müssen dazu für jede Diffusionsrichtung und Diffusionswichtung mindestens zwei Bilder aufgenommen werden. Darüber hinaus werden gemäß diesem Verfahren zwei relativ stark diffusionsgedichtete MR-Bilder mit einem geringen Signal-Rausch-Verhältnis aufeinander registriert, was sich nachteilig auf die Stabilität des Verfahrens auswirkt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wirbelstrombedingten Verzerrungen aus den diffusionsgedichteten MR-Bildern zu eliminieren und dabei die nach dem Stand der Technik bekannten Probleme möglichst zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Korrektur von Bildverzerrungen nach Anspruch 1, durch eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 13, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15 und durch einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 16 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Korrektur von Bildverzerrungen, welche bei Aufnahmen von diffusionsgedichteten MR-Bildern von einem Untersuchungsobjekt auftreten, bereitgestellt. Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte:

– Aufnehmen eines diffusionsgewichteten Bildes des Untersuchungsobjektes mittels eines ersten Aufnahmeprozesses.
– Aufnehmen eines Referenzbildes des Untersuchungsobjektes mittels eines zweiten Aufnahmeprozesses, wobei sich dieser zweite Aufnahmeprozesses von dem ersten Aufnahmeprozess unterscheidet.
– Bestimmen von Korrekturparametern, um mit diesen Korrekturparametern Bildverzerrungen innerhalb des diffusionsgedichteten Bildes zu korrigieren.

Diese Korrekturparameter werden bestimmt, indem das diffusionsgewichtete Bild mit dem Referenzbild verglichen wird. Die Korrekturparameter werden dabei derart bestimmt, dass das diffusionsgedichtete Bild mit Hilfe dieser Korrekturparameter in das Referenzbild überführt werden kann bzw. überführbar ist. Dabei verursacht der zweite Aufnahmeprozess wesentlich geringere wirbelstrombedingte Bildverzerrungen als der erste Aufnahmeprozess, wenn beide Aufnahmeprozesse mit demselben b-Wert arbeiten, so dass das Referenzbild nahezu keine wirbelstrombedingten Bildverzerrungen aufweist.
Unter einem Aufnahmeprozess wird dabei eine insbesondere aus HF-Pulsen und Diffusionsgradienten bestehende Bildgebungssequenz verstanden. Zwei Aufnahmeprozesse sind dabei unterschiedlich, wenn die jeweiligen Bildgebungssequenzen qualitative Unterschiede, beispielsweise hinsichtlich der Anzahl oder Richtung ihrer HF-Pulse oder Diffusionsgradienten, aufweisen. Zwei Aufnahmeprozesse sind dagegen nicht unterschiedlich, wenn die jeweiligen Bildgebungssequenzen nur quantitative Unterschiede, beispielsweise hinsichtlich der Amplitude oder Dauer der Diffusionsgradienten, aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst demnach vorteilhafterweise zum einen ein bildbasiertes Registrierungsverfahren, mit welchem das diffusionsgewichtete Bild gegenüber bzw. mit dem Referenzbild registriert (verglichen) wird, und arbeitet dabei aufgrund des zweiten Aufnahmeprozesses mit einem Referenzbild, welches höchstens geringe wirbelstrombedingte Bildverzerrungen aufweist und trotzdem einen ähnlichen Kontrast wie das diffusionsgewichtete Bild zeigen kann.
Die insbesondere geometrischen Korrekturparameter werden beispielsweise durch einen Vergleich zwischen dem verzerrten diffusionsgewichteten MR-Bild und dem Referenzbild auf Basis eines Ähnlichkeitsmaßes (beispielsweise der Kreuzkorrelation oder der NMI (”Normalized Mutual Information”)) ermittelt.
Im Vergleich zu den Verfahren nach dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße Verfahren zum einen eine kürzere Aufnahmezeit und zum anderen eine hohe Präzision bei der Registrierung aufgrund der geringen Kontrastunterschiede zwischen dem Referenzbild und dem diffusionsgewichteten Bild auf. Insgesamt führt die vorliegende Erfindung zu einer deutlichen Verbesserung der Robustheit und Präzision bei der bildbasierten Korrektur wirbelstrombedingter Verzerrungen bei der echoplanaren Diffusionsbildgebung.
Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform arbeitet der zweite Aufnahmeprozess zur Erstellung des Referenzbildes mit einer zweimal refokussierenden Spin-Echo-Sequenz. Dabei wird ein erster bipolarer Feldgradient oder Diffusionsgradient mit einer ersten Zeitdauer und einer zweiten Zeitdauer und anschließend ein zweiter bipolarer Feldgradient oder Diffusionsgradient mit einer dritten Zeitdauer und einer vierten Zeitdauer geschaltet. Ein erster refokussierender HF-Puls befindet sich zwischen der ersten Zeitdauer und der zweiten Zeitdauer und ein zweiter refokussierender HF-Puls befindet sich zwischen der dritten Zeitdauer und der vierten Zeitdauer. Zur Anregung wird vor dem ersten bipolaren Feldgradient ein HF-Puls geschaltet.
Ein Beispiel einer solchen zweimal refokussierenden Spin-Echo-Sequenz ist in 1 von "Reducation of Eddy-Current-Induced Distortion in Diffusion MRI Using a Twice-Refocused Spin Echo", T. R. Reese, O. Heid u. a., Magnetic Resonance in Medicine 49: 177–182 (2003) dargestellt.
Während der zweite Aufnahmeprozess vorteilhafterweise mit einer bipolaren Diffusionskodierung arbeitet, setzt der erste Aufnahmeprozess bevorzugt eine monopolare Diffusionskodierung, beispielsweise das Stejskal-Tanner-Schema, ein.
Eine monopolare Diffusionskodierung führt üblicherweise zu relativ starken wirbelstrombedingten Bildverzerrungen. Allerdings sind Aufnahmeverfahren mit einer mondpolaren Diffusionskodierung für die Diagnose in vielen Fällen erwünscht oder sogar notwendig, um beispielsweise in kurzer Zeit Bilder mit einem ausreichend großen Signal-Rausch-Verhältnis zu erzeugen.
Mit dem Doppel-Spinecho-Verfahren mit bipolaren Diffusionsgradienten bzw. zweimal refokussierenden Spin-Echo-Sequenz (siehe oben) können die Verzerrungen in dem Referenzbild effektiv reduziert werden. Allerdings werden diese Verfahren erfindungsgemäß nicht zur Erzeugung der diffusionsgewichteten MR-Bilder (also als erster Aufnahmeprozess) eingesetzt, da sie z. B. im Vergleich zum Stejskal-Tanner-Schema ein geringeres Signal-Rausch-Verhältnis und eine erhöhte SAR (”Specific Absorption Rate”) aufweisen.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform gelten für den b₁-Wert, der dem b-Wert des ersten Aufnahmeprozesses entspricht, und für den b₂-Wert, der dem b-Wert des zweiten Aufnahmeprozesses entspricht, folgende Beziehungen: b₁ > b₂ (1) b₁ < 2·b₂ (2) b₂ < 500 s/mm² (3)
Beispielsweise wäre laut diesen Beziehungen (1) bis (3) für einen b-Wert des ersten Aufnahmeprozesses (b₁-Wert) von 1000 s/mm² ein b-Wert des zweiten Aufnahmeprozesses (b₂-Wert) von etwas mehr als 500 s/mm² geeignet.
Darüber hinaus ist es möglich, die Messung oder Aufnahme des Referenzbildes mehrfach durchzuführen und die sich ergebenden Daten entsprechend zu addieren, um dadurch das Signal-Rausch-Verhältnis des Referenzbildes zu verbessern.
Dadurch kann das Signal-Rausch-Verhältnis des Referenzbildes auf ein akzeptables Niveau angehoben werden, selbst wenn der gewählte Referenz-b-Wert, d. h. der b-Wert des zweiten Aufnahmeprozesses, relativ groß ist (das Signal-Rausch-Verhältnis nimmt mit zunehmendem b-Wert ab).
Ein MR-Bild, welches mit einem b-Wert von 0 s/mm² aufgenommen wird, weist per Definition keine wirbelstrombedingten Verzerrungen auf und muss daher nicht registriert bzw. entzerrt werden.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden mehrere Referenzmessungen (d. h. Aufnahmen eines Referenzbildes) durchgeführt, wobei bei diesen Referenzmessungen mit jeweils derselben Diffusionswichtung aber unterschiedlichen Diffusionsrichtungen gearbeitet wird. Durch die jeweils unterschiedlichen Diffusionsrichtungen kann das aus den verschiedenen Referenzmessungen zusammengesetzte Referenzbild nahezu isotrop erzeugt werden.
Wenn die mit Verzerrungen behafteten diffusionsgewichteten Bilder mit unterschiedlichen b-Werten aufgenommen werden, ist es vorteilhaft, wenn ebenfalls Referenzbilder existieren, welche ebenfalls mit entsprechend unterschiedlichen b-Werten aufgenommen worden sind. Zur Korrektur der Bildverzerrungen des jeweiligen diffusionsgewichteten Bildes kann dann aus diesen mehreren Referenzbildern dasjenige Referenzbild ausgewählt werden, dessen Kontrast dem Kontrast des jeweiligen diffusionsgewichteten MR-Bildes am ähnlichsten ist.
Erfindungsgemäß ist es möglich, dass dasselbe Referenzbild für mehrere diffusionsgewichtete Bilder eingesetzt wird, wobei diese mehreren diffusionsgewichteten Bilder bezüglich jeweils unterschiedlichen Diffusionsrichtungen erfasst worden sind.
Das Referenzbild kann mit einer Diffusionskodierung für eine Diffusionsrichtung aufgenommen werden, wobei diese Diffusionsrichtung der Richtung einer Gradientenachse entspricht, bei welcher Wirbelstromfelder in geringerem Ausmaß als bei anderen Gradientenachsen auftreten.
Die Diffusionsrichtung spielt bei der Aufnahme eines Referenzbildes nur eine untergeordnete Rolle und kann daher frei gewählt werden. Daher kann die Richtung derart gewählt werden, dass eine Gradientenachse, welche bekanntermaßen nur geringe Wirbelstromfelder aufweist, für die Diffusionskodierung genutzt wird.
Darüber hinaus kann die Diffusionsrichtung und damit die Diffusionskodierung des Referenzbildes auch derart gewählt werden, dass mehrere physikalische Gradientenachsen gleichzeitig genutzt werden. Dies bietet den Vorteil, dass das für die Diffusionskodierung notwendige Gradientenmoment in sehr kurzer Zeit aufgebaut werden kann.
Da der b-Wert der Referenzbilder (d. h. der b-Wert des zweiten Aufnahmeprozesses) generell kleiner ist als der b-Wert des ersten Aufnahmeprozesses zur Aufnahme der diffusionsgewichteten Bilder entspricht die Aufnahmezeit des Referenzbildes der Aufnahmezeit eines diffusionsgewichteten Bildes. Daher können sogar eingeschoben in den eigentlichen Messablauf (in welchem die diffusionsgewichteten Bilder aufgenommen werden) neue Referenzbilder aufgenommen werden, ohne den Sequenzablauf entscheidend zu beeinflussen.
Die Aufnahme eines neuen Referenzbildes beeinflusst den Gleichgewichtszustand der Magnetisierung, welcher sich während der Aufnahme der diffusionsgewichteten Bilder ausbildet, nahezu nicht, so dass über die Aufnahmezeit für das Referenzbild hinaus kein weiterer Zeitverlust entsteht.
Darüber hinaus lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Justagetechnik kombinieren.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Magnetresonanzanlage zur Aufnahme von diffusionsgewichteten Bildern bereitgestellt. Dabei umfasst die Magnetresonanzanlage eine Ansteuereinheit zur Ansteuerung eines Tomographen der Magnetresonanzanlage, eine Empfangsvorrichtung zum Empfang von von dem Tomographen aufgenommenen Signalen und eine Auswertevorrichtung zur Auswertung der Signale, zur Erstellung der diffusionsgewichteten MR-Bilder und zur Korrektur der Bildverzerrungen. Die Magnetresonanzanlage nimmt ein diffusionsgewichtetes Bild mit einem ersten Aufnahmeprozess und ein Referenzbild mit einem zweiten Aufnahmeprozess auf, wobei sich der erste Aufnahmeprozess von dem zweiten Aufnahmeprozess unterscheidet. Die Auswertevorrichtung vergleicht das diffusionsgewichtete Bild mit dem Referenzbild, um dadurch Korrekturparameter zur Korrektur von Bildverzerrungen des diffusionsgerichteten Bildes zu bestimmen. Die Auswertevorrichtung bestimmt die Korrekturparameter dabei derart, dass die Auswertevorrichtung das diffusionsgerichtete Bild mittels der Korrekturparameter in das Referenzbild überführen kann. Der zweite Aufnahmeprozess erzeugt dabei bei demselben b-Wert wie der erste Aufnahmeprozess im Vergleich zum ersten Aufnahmeprozess wesentlich geringere wirbelstrombedingte Verzerrungen, so dass das Referenzbild nahezu keine wirbelstrombedingten Bildverzerrungen aufweist.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage entsprechen dabei im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuerung bzw. einer Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage laden kann. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene vorab beschriebene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerung läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z. B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen der Verfahren zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z. B. C++), der noch compiliert (übersetzt) und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit zu laden ist.
Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, z. B. eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung bzw. Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des vorab beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere geeignet, um diffusionsgewichtete MR-Bilder zu erzeugen, welche nur geringe wirbelstrombedingte Verzerrungen aufweisen. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen im Detail mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage dargestellt.
2 stellt einen Programmablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung verzerrungsfreier diffusionsgewichteter MR-Bilder dar.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 5 schematisch dargestellt. Die Magnetresonanzanlage 5 umfasst im Wesentlichen einen Tomograph 3, mit welchem das für die MR-Untersuchung notwendige Magnetfeld in einem Messraum 4 erzeugt wird, einen Tisch oder Liegenbrett 2, eine Steuereinrichtung 6, mit welcher der Tomograph 3 gesteuert wird und MR-Daten von dem Tomograph 3 erfasst werden, und ein an die Steuereinrichtung 6 angeschlossenes Terminal 7.
Die Steuereinrichtung 6 umfasst ihrerseits eine Ansteuereinheit 11, eine Empfangsvorrichtung 12 und eine Auswertevorrichtung 13. Während der Erstellung eines Bilddatensatzes werden MR-Daten mittels des Tomograph 3 von der Empfangsvorrichtung 12 erfasst, wobei der Tomograph 3 und der Tisch 2 von der Ansteuereinheit 11 derart angesteuert werden, dass MR-Daten in einem Messvolumen 15, welches sich im Körperinneren eines auf dem Tisch 2 liegenden Patienten O befindet, erfasst werden.
Die Auswertevorrichtung 13 bereitet dann die MR-Daten derart auf, dass sie auf einem Bildschirm 8 des Terminals 7 grafisch dargestellt werden können und dass erfindungsgemäß erstellte diffusionsgewichtete MR-Bilder, bei welchen wirbelstrombedingte Verzerrungen eliminiert sind, angezeigt werden. Neben der grafischen Darstellung der MR-Daten kann mit dem Terminal 7, welches neben dem Bildschirm 8 eine Tastatur 9 und eine Maus 10 umfasst, von einem Anwender z. B. die Diffusionsrichtung und der b-Wert sowohl zur Aufnahme des Referenzbildes als auch zur Aufnahme der diffusionsgewichteten MR-Bilder vorgegeben werden und weitere Parameter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden. über das Terminal 7 kann auch die Software für die Steuereinrichtung 6 in die Steuereinrichtung 6 geladen werden. Diese Software der Steuereinrichtung 6 kann dabei auch das erfindungsgemäße Verfahren umfassen. Es ist dabei auch möglich, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer Software enthalten ist, welche in dem Terminal 7 abläuft. Unabhängig davon, in welcher Software das erfindungsgemäße Verfahren enthalten ist, kann die Software auf einer DVD 14 gespeichert sein, so dass diese Software dann von dem Terminal 7 von der DVD 14 gelesen und entweder in die Steuereinrichtung 6 oder in eine Recheneinheit des Terminals 7 selbst kopiert werden kann.
In 2 ist ein Flussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von diffusionsgewichteten MR-Bildern dargestellt.
In einem ersten Schritt S1 werden beispielsweise mit dem Stejskal-Tanner-Schema diffusionsgewichtete MR-Bilder von dem Messvolumen 15 (siehe 1) aufgenommen.
In dem folgenden zweiten Schritt S2 wird von demselben Messvolumen 15 beispielsweise mit der vorab ausgeführten zweimal refokussierenden Spin-Echo-Sequenz ein Referenzbild aufgenommen. Bei einer entsprechenden Wahl des b-Wertes ist das Referenzbild im Vergleich zu den im ersten Schritt S1 erstellten diffusionsgewichteten MR-Bildern wesentlich geringer verzerrt, weist aber einen ähnlichen Kontrast auf. Die wesentlich geringeren wirbelstrombedingten Verzerrungen im Referenzbild sind auf die zweimal refokussierende Spin-Echo Sequenz zurückzuführen, welche nur zur Aufnahme von Referenzbildern herangezogen wird.
Im folgenden Schritt S3 werden Korrekturparameter zur Korrektur von wirbelstrombedingten Bildverzerrungen des in Schritt S1 aufgenommenen diffusionsgewichteten MR-Bildes bestimmt. Dazu wird das diffusionsgewichtete MR-Bild mit dem Referenzbild verglichen und die Korrekturparameter derart bestimmt, dass mittels der Korrekturparameter das diffusionsgewichtete Bild in das Referenzbild überführt werden kann. Mit anderen Worten dienen die Korrekturparameter dazu, diffusionsgewichtete MR-Bilder bezüglich wirbelstrombedingter Bildverzerrungen zu korrigieren.
Im Schritt S4 werden weitere diffusionsgewichtete MR-Bilder aufgenommen, wobei wirbelstrombedingte Bildverzerrungen in diesen diffusionsgewichteten MR-Bildern mit den in Schritt S3 bestimmten Korrekturparametern im Schritt S5 korrigiert werden.
Während die mit 2 dargestellte erste erfindungsgemäße Ausführungsform auch als Justageansatz bezeichnet wird, existiert eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform, welche auch als ”direkter Ansatz” bezeichnet wird.
Bei dieser zweiten Ausführungsform werden die Schritte S1 und S4 der ersten Ausführungsform quasi zusammengelegt. Während bei der ersten Ausführungsform im Schritt S1 (verzerrte) diffusionsgewichtete MR-Bilder aufgenommen werden, um damit im Schritt S3 die Korrekturparameter zu bestimmen, mit welchen dann in den Schritten S4 und S5 diagnostische Bilder aufgenommen und korrigiert werden, werden bei der zweiten Ausführungsform diagnostische (verzerrte) Bilder direkt auf ein entsprechendes Referenzbild registriert. Das heißt, bei der zweiten Ausführungsform entfällt der Schritt S1 quasi bzw. bei der zweiten Ausführungsform werden keine dedizierten verzerrten (nicht diagnostischen) Bilder aufgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Correction for Distortion of Echo-Planar Images Used to Calculate the Apparent Diffusion Coefficient”, J. C. Haselgrove u. a., MRM 36: 960–964 (1996) [0005]
”Eddy Current Correction in Diffusion-Weighted Imaging Using Pairs of Images Acquired With Opposite Diffusion Gradient Polarity”, N. Bodhammer, u. a., Magnetic Resonance in Medicine 51: 188–193 (2004) [0006]
”Reducation of Eddy-Current-Induced Distortion in Diffusion MRI Using a Twice-Refocused Spin Echo”, T. R. Reese, O. Heid u. a., Magnetic Resonance in Medicine 49: 177–182 (2003) [0016]

Claims

Verfahren zur Korrektur von Bildverzerrungen, welche bei Aufnahmen von diffusionsgewichteten MR-Bildern von einem Untersuchungsobjekt auftreten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Aufnehmen eines diffusionsgewichteten Bildes mittels eines ersten Aufnahmeprozesses (S1), – Aufnehmen eines Referenzbildes mittels eines zweiten Aufnahmeprozesses, welcher von dem ersten Aufnahmeprozess unterschiedlich ist, (S2) und – Bestimmen von Korrekturparametern zur Korrektur der Bildverzerrungen des diffusionsgewichteten Bildes, indem das diffusionsgewichtete Bild mit dem Referenzbild verglichen wird, um die Korrekturparameter derart zu bestimmen, dass mit Hilfe der Korrekturparameter das diffusionsgewichtete Bild in das Referenzbild überführbar ist, (S3) dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aufnahmeprozess bei gleichem b-Wert wesentlich geringere wirbelstrombedingte Bildverzerrungen verursacht als der erste Aufnahmeprozess.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aufnahmeprozess mit einer zweimal refokussie renden Spin-Echo-Sequenz arbeitet, dass ein erster bipolarer Feldgradient mit einer ersten Zeitdauer δ1 und einer zweiten Zeitdauer δ2 und anschließend ein zweiter bipolarer Feldgradient mit einer dritten Zeitdauer δ3 und einer vierten Zeitdauer δ4 geschaltet werden, und dass ein erster refokussierender HF-Puls zwischen der ersten Zeitdauer δ1 und der zweiten Zeitdauer δ2 und ein zweiter refokussierender HF-Puls zwischen der dritten Zeitdauer δ3 und der vierten Zeitdauer δ4 geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aufnahmeprozess eine monopolare Diffusionskodierung einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aufnahmeprozess mit dem Stejskal-Tanner-Schema arbeitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für den zweiten Aufnahmeprozess gewählte b-Wert nicht kleiner als die Hälfte des für den ersten Aufnahmeprozess gewählten b-Werts gewählt wird, und dass der für den zweiten Aufnahmeprozess gewählte b-Wert kleiner als 500 s/mm² gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzbild mehrfach aufgenommen wird, und dass die sich ergebenden Daten akkumuliert werden, um ein Signal-Rausch-Verhältnis des Referenzbildes zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei den mehrfachen Aufnahmen des Referenzbildes bei identischer Diffusionswichtung eine Diffusionsrichtung verändert wird, um ein isotroperes Referenzbild zu gewinnen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere diffusionsgewichtete Bilder mittels des ersten Aufnahmeprozesses mit unterschiedlichen b-Werten aufgenommen werden, dass mehrere Referenzbilder mit unterschiedlichen b-Werten aufgenommen werden, dass der b-Wert des jeweiligen Referenzbildes abhängig von dem b-Wert des jeweiligen diffusionsgewichteten Bildes derart gewählt wird, dass ein Kontrast des jeweiligen Referenzbildes einem Kontrast des jeweiligen diffusionsgewichteten Bildes entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Korrekturparameter dasselbe Referenzbild für mehrere diffusionsgewichtete Bilder, welche mittels Diffusionskodierungen für unterschiedliche Diffusionsrichtungen aufgenommen werden, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzbild mit einer Diffusionskodierung für eine Diffusionsrichtung aufgenommen wird, und dass die Diffusionsrichtung entlang einer Gradientenachse gewählt wird, bei welcher Wirbelstromfelder in geringerem Ausmaß als bei anderen Gradientenachsen auftreten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzbild mit einer Diffusionskodierung für eine Diffusionsrichtung aufgenommen wird, und dass für die Diffusionskodierung mehrere Gradientenachsen derart gleichzeitig eingesetzt werden, dass ein für die Diffusionskodierung notwendiges Gradientenmoment in möglichst kurzer Zeit aufgebaut wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme des Referenzbildes in einen eigentlichen Messablauf zur Aufnahme von diffusionsgewichteten Bildern zur Analyse eines Diffusionsverhaltens eines vorbestimmten Volumenabschnitts aufgenommen wird.
Magnetresonanzanlage zur Aufnahme von diffusionsgewichteten Magnetresonanz-Bildern von einem Untersuchungsobjekt und zur Korrektur von Bildverzerrungen in den diffusionsgewichteten Bildern, wobei die Magnetresonanzanlage (5) eine Ansteuereinheit (11) zur Ansteuerung eines Tomographen (3), eine Empfangsvorrichtung (12) zum Empfang von von dem Tomographen (3) aufgenommenen Signalen und eine Auswertevorrichtung (13) zur Auswertung der Signale, zur Erstellung der diffusionsgewichteten MR-Bilder und zur Korrektur der Bildverzerrungen umfasst, wobei die Magnetresonanzanlage (5) derart ausgestaltet ist, dass die Magnetresonanzanlage (5) ein diffusionsgewichtetes Bild mit einem ersten Aufnahmeprozess aufnimmt, dass die Magnetresonanzanlage (5) ein Referenzbild mit einem zweiten Aufnahmeprozess aufnimmt, welcher von dem ersten Aufnahmeprozess unterschiedlich ist, dass die, Auswertevorrichtung (13) Korrekturparameter zur Korrektur der Bildverzerrungen des diffusionsgewichteten Bildes bestimmt, indem die Auswertevorrichtung (13) das diffusionsgewichtete Bild mit dem Referenzbild vergleicht, um die Korrekturparameter derart zu bestimmen, dass die Auswertevorrichtung das diffusionsgewichtete Bild mit Hilfe der Korrekturparameter in das Referenzbild überführt, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aufnahmeprozess bei gleichem b-Wert wesentlich geringere wirbelstrombedingte Bildverzerrungen verursacht als der erste Aufnahmeprozess, so dass das Referenzbild nahezu keine wirbelstrombedingten Bildverzerrungen aufweist.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–12 ausgestaltet ist.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung (6) einer Magnetresonanzanlage (5) ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–12 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung (6) der Magnetresonanzanlage (5) ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers (14) in einer Steuereinrichtung (6) einer Magnetresonanzanlage (5) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12 durchführen.