DE102010043370B4

DE102010043370B4 - Kombination von MR-Signalen mit Unterdrückung unerwünschter Signalanteile

Info

Publication number: DE102010043370B4
Application number: DE102010043370.5A
Authority: DE
Inventors: Arne Littmann; Davide Piccini; Michael Zenge
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: US8749233B2; DE102010043370A1; US20120112751A1

Abstract

Verfahren zur Kombination von MR-Signalen, die mit verschiedenen Empfängerspulen von einem Bereich eines Untersuchungsobjekts (11) aufgenommen wurden, die folgenden Schritte umfassend: – Bereitstellen von mindestens zwei MR-Signalen (Si; P, S; Mi), die auf mit mindestens zwei verschiedenen Empfängerspulen (22, 23) aufgenommen MR-Signalen basieren, wobei ein MR-Signal dem mit einer der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignal (S1, S2) oder einer Kombination von mit verschiedenen der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignalen entspricht, wobei die mindestens zwei MR-Signale durch eine räumlich verschiedene Anordnung der Empfängerspulen (22, 23) den Bereich des Untersuchungsobjekts (11) mit verschiedenen Empfindlichkeitsprofilen abbilden; – Vorgeben eines darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts (11) im Orts- bzw. Bildraum, wobei die unerwünschten Signalanteile solche sind, die von außerhalb des darzustellenden Bereichs von den mindestens zwei Empfängerspulen (22, 23) aufgenommen wurden; und – Kombinieren der bereitgestellten MR-Signale (Si; P, S; Mi) derart, dass unerwünschte MR-Signalanteile unterdrückt werden, zum Bilden eines kombinierten MR-Signals (KS), wobei die Unterdrückung unerwünschter MR-Signalanteile dadurch erfolgt, dass MR-Signalanteile, die mit einer Empfängerspule (22, 23) aufgenommen wurden, die MR-Signalanteile von außerhalb des darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts im Vergleich zu anderen Empfängerspulen mit erhöhter Sensitivität detektiert, in dem kombinierten MR-Signal (KS) geringer gewichtet werden als andere MR-Signalanteile.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kombination von Magnetresonanz(MR)-Signalen, die mit verschiedenen Empfängerspulen von einem Bereich eines Untersuchungsobjekts aufgenommen wurden, sowie eine Magnetresonanzanlage zur Durchführung des Verfahrens.
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein bildgebendes Verfahren, das die Abbildung von Strukturen im Inneren einer Untersuchungsperson, insbesondere auch von Weichteilgeweben, mit hoher Auflösung ermöglicht. Bei der MRT werden Protonen im Untersuchungsobjekt in einem Hauptmagnetfeld (B0) ausgerichtet, so dass sich eine makroskopische Magnetisierung einstellt, die anschließend durch das Einstrahlen von HF(Hochfrequenz)-Pulsen angeregt wird. Der Zerfall der angeregten Magnetisierung wird anschließend mittels einer oder mehrere Induktionsspulen detektiert, wobei eine Ortskodierung des aufgenommenen Signals durch das Schalten von Schichtselektions-, Phasenkodier- und/oder Frequenzkodiergradienten vor bzw. während der Aufnahme erzielt wird. Das mit einer Empfängerspule aufgenommene Induktionssignal wird anschließend mit einem Referenzsignal bzw. phasenverschobenen Referenzsignal demoduliert (Quadraturdetektion), so dass ein komplexes MR-Signal erhalten wird, das sowohl Magnituden als auch Phaseninformationen enthält. Durch Fourier-Transformation des MR-Signals (das im so genannten k-Raum vorliegt) werden Bilddaten (im Bildraum) erhalten.
Zur Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (SNR) ist dabei aus dem Stand der Technik bekannt, die MR-Signale mit mehreren Spulen eines Spulen-Arrays zu detektieren, wobei für jede Spule ein Empfänger vorgesehen sein kann, so dass das Signalrauschen für die verschiedenen Spulen nicht korreliert ist. Die mit den verschiedenen Spulen aufgenommenen MR-Signale werden anschließend so kombiniert, dass der darzustellende Bereich möglichst homogen ausgeleuchtet wird.
Probleme bei der MR-Bildgebung stellen dabei das Auftreten von Artefakten in den Bilddaten sowie das Abbilden unerwünschter Strukturen des Untersuchungsobjekts dar. Beispielsweise ist es oft wünschenswert, den k-Raum nicht vollständig abzutasten, um die Aufnahme der Bilddaten zu beschleunigen. Durch diese Unterabtastung wird der artefaktfrei dargestellte Bereich, d. h. das Gesichtsfeld kleiner. Insbesondere bei Objekten größerer Ausdehnung werden dann jedoch auch MR-Zerfallssignale von außerhalb des Gesichtsfelds detektiert. Dies führt bei einer Rekonstruktion der Bilddaten zu so genannten Faltungsartefakten, da Bereiche außerhalb des Gesichtsfelds in das Gesichtsfeld eingefaltet werden. Derartige Faltungsartefakte sind nur schwer aus den Bilddaten zu entfernen.
Ein weiteres Beispiel ist die Aufnahme von Bilddaten des Herzens mit der MRT. Dabei soll möglichst eine Korrektur für die Herzbewegung und für die Bewegung des Herzens aufgrund der Atmung der Untersuchungsperson erfolgen. Während die Kontraktion des Herzens mittels einer EKG-Triggerung erfasst werden kann, ist für die Atmungskorrektur ein so genanntes „Navigator Gating” oder „Self-Gating”, d. h. eine Selbsttriggerung möglich, bei denen die Bewegung des Herzens aus den aufgenommenen Bilddaten selbst abgeleitet wird. Bei einer radialen Abtastung des k-Raums kann beispielsweise die Information, die in jeder radialen Projektion entlang der SI(Superior-Inferior)-Richtung enthalten ist, zur Bestimmung der Herzbewegung verwendet werden. Für derartige Aufnahmen wird im Allgemeinen eine SSFP(Steady State Free Precision)-Sequenz mit großen Flipwinkeln für die Datenaufnahme ausgewählt, um das helle Signal zu verstärken, das von der Blutansammlung im Herzen herrührt. Externe Strukturen, wie beispielsweise Arme, Wand des Brustkorbs, und Wirbelsäule können jedoch gleichermaßen helle MR-Signale hervorrufen, die während der Messung aufgenommen werden und zu der SI-Projektion beitragen. Eine robuste eindimensionale Segmentierung des Herzens wird dadurch erschwert, und eine genaue Navigation beispielsweise basierend auf einer Kreuzkorrelation zweier Projektionen wird dadurch wesentlich erschwert.
Um die Aufnahme von Signalen von störenden Strukturen zu vermeiden, ist aus dem Stand der Technik das in C. Stehning et. al., „Free-Breathing Whole-Heart Coronary MRA with 3D Radial SSFP and Self-Navigated Image Reconstruction, Mag. Reson. Med. 54 476–480 (2005) beschriebene Verfahren bekannt. Dabei wird eine schichtselektive Aufnahme durchgeführt, und es werden regionale gesättigte Schichten (REST) über Strukturen gelegt, die nicht abgebildet werden sollen. Das Verfahren zeigt gute Ergebnisse für eine kartesische k-Raum-Abtastung, bei einer radialen Abtastung führt es jedoch zu einer Reihe von Problemen, die vergleichbar sind mit einer Filteroperation, bei der es ein Wechselspiel zwischen der Schärfe von Kanten der ausgewählten Schicht sowie der Amplitude und Anzahl von Oszillationen über das Passband gibt. Darüber hinaus wird die Anwendbarkeit des Verfahrens für die Unterdrückung der Abbildung mehrerer unerwünschter Strukturen verringert, da jede Struktur eine eigene saturierte Schicht benötigt. Wenn darüber hinaus das unerwünschte Signal von Strukturen kommt, die außerhalb des Gesichtsfelds (FoV) liegen, wird die Positionierung von Saturierungsschichten sehr kompliziert oder sogar unmöglich.
Weiterhin wird in P. Lai et al., „A Dual-Projection Respiratory Self-Gating Technique for Whole-Heart Coronary MRA, J. Magn. Reson. Imaging, 28-612-620 (2008) eine Lösung vorgeschlagen, die sich ebenfalls mit einer Atemtriggerung auf Basis aufgenommener MR-Signale befasst. Um die Aufnahme von Signalen der Wand des Brustkorbs zu unterdrücken, wird eine sinusförmige Magnitudenmodulation senkrecht zu der SI-Projektion, die für die Selbsttriggerung ausgewertet wird, verwendet. Dabei kam eine kartesische volumetrische koronare Bildgebung zum Einsatz. Bei dem Verfahren werden zwei aufeinanderfolgend aufgenommene SI-Projektionen kombiniert, wobei ein zusätzlicher Gradient, der in Anterior-Posterior(AP)-Richtung orientiert ist, während der Aufnahme der zweiten Projektion zusätzlich geschaltet wird, und wobei die Parameter des zusätzlichen Gradienten (insbesondere Dauer und Amplitude) von der Bedienperson gemäß der Position des Herzens innerhalb des gewünschten Gesichtsfelds selektiert werden können. Diese Lösung ist jedoch auf diese spezifische Anwendung limitiert und kann nicht in eine dreidimensionale radiale Bildgebung implementiert werden.
Es ist somit wünschenswert, die Bildgebung derart durchzuführen, dass nur die darzustellenden anatomischen Strukturen in den Bilddaten abgebildet werden, und dass Beiträge von unerwünschten Strukturen unterdrückt werden. Das Verfahren sollte darüber hinaus eine hohe Effektivität für die jeweilige Anwendung aufweisen. Das Verfahren sollte auch flexibel und in einer Vielzahl von Situationen anwendbar sein. Weiterhin ist es wünschenswert, die vorab beschriebenen Faltungsartefakte zu verringern.
Aus US 6,486,671 B1 sind Techniken zum Erhöhen des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses in einem Magnetresonanzbild, welches mit einer Vorrichtung, die mindestens zwei Empfängerspulen beinhaltet, erfasst wird, bekannt. Die Datenerfassungszeit wird reduziert, indem der Raum zwischen zwei k-Raum-Datenreihen erhöht wird, wodurch Faltungsartefakte entstehen. Beim Entfalten wird ein Wichtungsfaktor verwendet.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest einige der vorab genannten Nachteile zu verringern, und insbesondere die Abbildung von unerwünschten Strukturen und/oder von Faltungsartefakten zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Kombination von Magnetresonanz(MR)-Signalen bereitgestellt, die mit verschiedenen Empfängerspulen von einem Bereich eines Untersuchungsobjekts aufgenommen wurden. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen von mindestens zwei MR-Signalen, die auf mit mindestens zwei verschiedenen Empfängerspulen aufgenommen MR-Spulensignalen basieren, wobei ein MR-Signal den mit einer der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignalen oder einer Kombination von mit verschiedenen der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignalen entspricht. Durch eine räumlich verschiedene Anordnung der Empfängerspulen bilden die mindestens zwei MR-Signale den Bereich des Untersuchungsobjekts mit verschiedenen Empfindlichkeitsprofilen ab. Ein darzustellender Bereich des Untersuchungsobjekts im Orts- bzw. Bildraum wird vorgegeben, wobei die unerwünschten Signalanteile solche sind, die von außerhalb des darzustellenden Bereichs von den mindestens zwei Empfängerspulen aufgenommen wurden. Die bereitgestellten MR-Signale werden derart kombiniert, dass unerwünschte MR-Signalanteile unterdrückt werden. Dabei wird ein kombiniertes MR-Signal gebildet. Aufgrund der räumlichen Anordnung kann eine Empfängerspule die MR-Signalanteile von außerhalb des darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts mit höherer Sensitivität detektieren als eine andere Empfängerspule. Die unerwünschten MR-Signalanteile werden nun dadurch unterdrückt, dass MR-Signalanteile, die mit einer solchen Empfängerspule aufgenommen wurden, in dem kombinierten MR-Signal geringer gewichtet werden als andere MR-Signalanteile.
Die lokal unterschiedlichen Sensitivitäten der Empfängerspulen können somit ausgenutzt werden, um die unerwünschten MR-Signalanteile zu unterdrücken. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wird somit keine möglichst homogene Ausleuchtung angestrebt, sondern bestimmte MR-Spulensignale werden bewusst weniger berücksichtigt als andere.
Der Begriff MR-Signal ist hierin breit zu verstehen, er umfasst z. B. aufgenommene und ggf. kombinierte MR-Spulensignale, die zum Abtasten des k-Raumes aufgenommenen Signale (k-Raum-Daten), oder in den Ortsraum transformierte Signale (Bilddaten). Die Kombination der MR-Signale kann somit nach der Aufnahme analog erfolgen, aber auch durch Kombination von k-Raum-Daten oder vorzugsweise durch Kombination von Bilddaten.
Die bereitgestellten MR-Signale können komplex sein (d. h. reale und imaginäre Signalanteile aufweisen), so dass ein komplexes kombiniertes MR-Signal erhalten wird. Es ist jedoch auch möglich, lediglich die Magnituden der MR-Signale zu kombinieren. Durch das Unterdrücken der unerwünschten MR-Signalanteile können beispielsweise Faltungsartefakte reduziert werden oder unerwünschte Strukturen können mit weniger Kontrast abgebildet oder ihre Abbildung vollständig unterdrückt werden.
Das Verfahren umfasst die Vorgabe eines darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts im Orts- bzw. Bildraum umfassen, wobei die unerwünschten Signalanteile solche sind, die von außerhalb des darzustellenden Bereichs von den mindestens zwei Empfängerspulen aufgenommen wurden. Der darzustellende Bereich kann beispielsweise das Gesichtsfeld (oder Field of View: FOV) sein, oder er kann beispielsweise eine darzustellende Struktur des Untersuchungsobjekts umfassen. Die MR-Signale werden dann derart kombiniert, dass MR-Signalanteile, die mit einer Empfängerspule aufgenommen wurden, die MR-Signalanteile von außerhalb des darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts im Vergleich zu anderen Empfängerspulen mit erhöhter Sensitivität detektiert, in dem kombinierten MR-Signal geringer gewichtet werden als andere MR-Signalanteile. Die Vorgabe des Bereichs kann manuell oder automatisch erfolgen. Bei einer Abtastung des k-Raums kann beispielsweise gemäß dem dadurch vorgegebenen FOV der entsprechende Bereich und damit die Kombination der MR-Signale festgelegt werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kombinieren der MR-Signale das Gewichten der MR-Signale mit jeweils einem Wichtungsfaktor. Das Verfahren kann dann des Weiteren ein derartiges Anpassen der Wichtungsfaktoren umfassen, dass die unerwünschten MR-Signalanteile in dem kombinierten MR-Signal minimiert werden. Der Einfluss der unerwünschten MR-Signalanteile auf das kombinierte MR-Signal kann somit weiter verringert werden. Beispielsweise kann ein numerisches Optimierungsverfahren zur Bestimmung der Wichtungsfaktoren eingesetzt werden, das die unerwünschten Signalanteile minimiert.
Die unerwünschten Signalanteile können durch Strukturen des Untersuchungsobjekts, deren Abbildung unterdrückt werden soll, hervorgerufen werden und/oder solche MR-Signalanteile sein, die von außerhalb eines darzustellenden Gesichtsfelds aufgenommen wurden.
Die MR-Signale können in analoger Form bereitgestellt und kombiniert werden. Jedoch ist es auch möglich, die MR-Signale in digitaler Form bereitzustellen und zu kombinieren. Digitale MR-Signale können beispielsweise durch eine Analog-zu-Digital-Wandlung (ADC) der MR-Spulensignale oder von kombinierten MR-Spulensignalen erhalten werden. Selbstverständlich können die MR-Spulensignale auch bereits in digitaler Form vorliegen.
Die mindestens zwei MR-Signale können auch in Form von mindestens zwei MR-Bilddatensätzen bereitgestellt und kombiniert werden. Ein MR-Bilddatensatz kann dann den mit einer der Empfängerspulen aufgenommenen und in den Bildraum transformierten MR-Spulensignalen oder einer in den Bildraum transformierten Kombination von mit verschiedenen der Empfängerspulen aufgenommenen MR-Spulensignalen entsprechen. Somit können z. B. den MR-Signalen entsprechende Magnitudenbilder im Bildraum auf einfache Weise kombiniert werden.
Bei einer Ausführungsform ist mindestens eines der bereitgestellten MR-Signale ein MR-Modensignal, das einer Kombination von mit verschiedenen der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignalen entspricht. Das Verfahren kann des Weitern das Bilden des MR-Modensignals aus den entsprechenden MR-Spulensignalen umfassen. „Modensignal” wird hier lediglich als Name für eine Kombination von MR-Spulensignalen verwendet. Die Verwendung derartiger Modensignale kann beispielsweise sinnvoll sein, um die Anzahl der zu verarbeitenden Kanäle zu reduzieren. Die MR-Spulensignale können in analoger Form bereitgestellt und zur Bildung des Modensignals kombiniert werden, beispielsweise mittels einer dafür konfigurierten Hardware-Komponente. Die MR-Spulensignale können jedoch auch in digitaler Form bereitgestellt und zur Bildung des MR-Modensignals digital kombiniert werden. Dies kann beispielsweise mittels entsprechender Softwareinstruktionen erfolgen, oder in einem dafür konfigurierten digitalen Baustein (Chip, z. B. DSP).
Es ist ebenfalls denkbar, dass alle zu kombinierenden MR-Signale MR-Modensignalen entsprechen (z. B. in den Bildraum transformierten MR-Modensignalen). Die Modensignale können beispielsweise mit einer Hardwarekomponente erzeugt werden und anschließend zum Bilden des kombinierten MR-Signals mit einer Softwarekomponente weiter verarbeitet werden.
Ein MR-Modensignal kann beispielsweise einer Linearkombination von mindestens zwei MR-Spulensignalen entsprechen, die jeweils mit einem reellen und/oder imaginären Wichtungsfaktor gewichtet sind. Eine derartige Linearkombination lässt sich beispielsweise mit der so genannten „Modenmatrix” erzielen.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren das Bereitstellen der mit den mindestens zwei Empfängerspulen aufgenommenen MR-Spulensignale und das Durchführen einer Hauptkomponentenanalyse der mindestens zwei Spulensignale zum Bestimmen von linear unabhängigen Hauptkomponenten der MR-Spulensignale. Insbesondere bei größeren Spulenarrays können Korrelationen der mit benachbarten Spulen aufgenommenen MR-Spulensignale auftreten, so dass das Bestimmen der linear unabhängigen Hauptkomponenten für eine solche Signalmatrix vorteilhaft ist. Die MR-Spulensignale können dann derart kombiniert werden, dass mindestens zwei linear unabhängige MR-Modensignale gebildet werden, die den Hauptkomponenten entsprechen, um die mindestens zwei MR-Signale bereitzustellen. Zum einen kann damit die Anzahl der zu verarbeitenden MR-Signale verringert werden, zum anderen sind diese linear unabhängig, so dass bei einer Kombination der MR-Signale grundsätzlich eine beliebige Wichtung der den einzelnen Empfängerspulen entsprechenden MR-Signalanteile ermöglicht wird. Somit lässt sich eine effektive Unterdrückung der unerwünschten MR-Signalanteile mit reduziertem Rechenaufwand realisieren.
In einem Anwendungsbeispiel entspricht das erste bereitgestellte MR-Signal einem ersten MR-Modensignal, das erhalten wurde durch Kombination der MR-Spulensignale von einer ersten äußeren Spule (R), einer zweiten mittleren Spule (M) und einer dritten äußeren Spule (L). Diese können beispielsweise in einem linearen Array angeordnet sein. Die Kombination der Spulensignale erfolgt vorzugsweise gemäß der Gleichung
Das zweite bereitgestellte MR-Signal entspricht einem zweiten MR-Modensignal, das erhalten wurde durch Kombination der MR-Spulensignale der ersten äußeren Spule (R) und der dritten äußeren Spule (L), vorzugsweise gemäß der Gleichung
Das kombinierte MR-Signal kann dann gebildet werden durch Transformieren des ersten und des zweiten Modensignals in den Bildraum zum Bereitstellen des ersten bzw. zweiten MR-Signals und Subtrahieren der Magnituden des zweiten MR-Signals von den Magnituden des ersten MR-Signals.
Bei einer solchen Spulenkonfiguration kann beispielsweise die mittlere Spule M Zerfallssignale von einem Herzen einer Untersuchungsperson mit höherer Sensitivität detektieren als die äußeren Spulen R und L. Diese wiederum können Bereiche des Brustkorbs, deren Abbildung unerwünscht ist, mit erhöhter Sensitivität detektieren. Entsprechend werden MR-Signalanteile der Spulen R und L in den kombinierten Bilddaten geringer gewichtet.
Die mindestens zwei Empfängerspulen können Teil eines Spulenarrays sein.
Das Verfahren kann des Weiteren das Durchführen einer Referenzmessung zur Aufnahme mindestens eines ersten und eines zweiten MR-Spulensignals mit einer ersten bzw. einer zweiten der mindestens zwei Empfängerspulen, das Bestimmen der MR-Signale aus den aufgenommenen MR-Spulensignalen und das Bestimmen einer Kombination der MR-Signale, bei der die unerwünschten MR-Signalanteile verringert werden, umfassen. Die Referenzmessung kann beispielsweise mit einem Phantom erfolgen. Die Bestimmung der Kombination der MR-Signale kann die Bestimmung von Kombinationsparametern, wie Wichtungsfaktoren, insbesondere Faktoren einer Linearkombination der MR-Signale, umfassen. Bei nachfolgenden Messungen können die derart bestimmten Kombinationsparameter für eine Unterdrückung der unerwünschten MR-Signalanteile angewandt werden.
Das Verfahren kann des Weiteren das mehrfache Aufnehmen der MR-Spulensignale mit den mindestens zwei Empfängerspulen zur Abtastung des k-Raums umfassen, wobei der k-Raum mit einem kartesischen oder radialen Schema abgetastet wird, sowie das Rekonstruieren von Bilddaten aus den aufgenommenen k-Raum-Daten zum Bestimmen des ersten und zweiten MR-Signals.
Es ist auch möglich, nur eine k-Raum-Zeile (bzw. eine Speiche bei einer radialen Abtastung) aufzunehmen, so dass die MR-Signale jeweils einem Projektions-Profil im Bildraum entsprechen. Durch die Verwendung der kombinierten MR-Signale, in denen die unerwünschten Signalanteile unterdrückt sind, kann in den rekonstruierten Bilddaten die Abbildung unerwünschter Strukturen unterdrückt werden.
Insbesondere kann das Verfahren das Aufnehmen der MR-Spulensignale mit einer Projektionsmessung umfassen, wobei aus den MR-Spulensignalen oder den kombinierten MR-Spulensignalen eindimensionale Bilddaten zum Bereitstellen der MR-Signale rekonstruiert werden. Die Kombination der MR-Signale (d. h. der eindimensionalen Bilddaten) kann derart erfolgen, dass nicht abzubildende Strukturen unterdrückt werden. Aus den kombinierten eindimensionalen Bilddaten kann damit die Lage einer Struktur, beispielsweise eines Herzens, genau bestimmt werden. Da keine störenden Strukturen, wie beispielsweise der Brustkorb, abgebildet sind, kann eine derartige Lagebestimmung auch automatisch erfolgen.
Das Verfahren kann mehrfach durchgeführt werden, um eine Zeitserie von kombinierten Bilddaten zu bestimmen. In der Zeitserie von Bilddaten kann dann die Bewegung der abgebildeten Struktur dadurch bestimmt werden, dass die Position der abgebildeten Struktur des Untersuchungsobjekts in den Bilddaten der Zeitserie bestimmt wird. Somit lässt sich ein „Self-Gating”, d. h. eine so genannte Selbstriggerung, realisieren. Die Zeitserie liefert Informationen über die Bewegung der abgebildeten Struktur, mit denen anschließend eine Bewegungskorrektur erfolgen kann. Der k-Raum kann radial abgetastet werden, wobei eine k-Raum-Zeile, beispielsweise entlang der z-Achse, zur Bestimmung der Bewegung der Struktur ausgewertet wird. Dies ist prinzipiell für jede Speiche der radialen Abtastung möglich, wodurch die Bewegung in entsprechenden Richtungen ohne störende Strukturen bestimmbar ist. Durch Unterdrückung der Abbildung unerwünschter Strukturen kann eine robuste automatische Auswertung der Daten erfolgen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Magnetresonanzanlage bereitgestellt, die zur Kombination von MR-Signalen, die mit verschiedenen Empfängerspulen von einem Bereich eines Untersuchungsobjekts aufgenommen wurden, ausgestaltet ist. Die Magnetresonanzanlage weist mindestens eine erste und zweite Empfängerspule zum Detektieren von mindestens einem ersten bzw. zweiten MR-Spulensignal auf, wobei die mindestens zwei Empfängerspulen an verschiedenen räumlichen Positionen angeordnet sind. Die Magnetresonanzanlage umfasst des Weiteren eine Verarbeitungseinheit, die zur Durchführung der folgenden Schritte ausgestaltet ist: Bereitstellen von mindestens zwei MR-Signalen, die auf mit mindestens zwei verschiedenen Empfängerspulen aufgenommen MR-Signalen basieren, wobei ein MR-Signal den mit einer Empfängerspule detektierten MR-Spulensignalen oder einer Kombination von mit verschiedenen der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignalen entspricht, wobei die mindestens zwei MR-Signale durch eine räumliche verschiedene Anordnung der Empfängerspulen den Bereich des Untersuchungsobjekts mit verschiedenen Empfindlichkeitsprofilen abbilden, und Vorgeben eines darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts im Orts- bzw. Bildraum, wobei die unerwünschten Signalanteile solche sind, die von außerhalb des darzustellenden Bereichs von den mindestens zwei Empfängerspulen aufgenommen wurden, und Kombinieren der bereitgestellten MR-Signale derart, dass unerwünschte MR-Signalanteile unterdrückt werden, zum Bilden eines kombinierten MR-Signals, wobei die Unterdrückung unerwünschter MR-Signalanteile dadurch erfolgt, dass MR-Signalanteile, die mit einer Empfängerspule aufgenommen wurden, die MR-Signalanteile von außerhalb des darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts im Vergleich zu anderen Empfängerspulen mit erhöhter Sensitivität detektiert, in dem kombinierten MR-Signal geringer gewichtet werden als andere MR-Signalanteile. Mit der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage können ähnliche wie die vorab beschriebenen Vorteile erzielt werden.
Bei einer Ausführungsform ist die Magnetresonanzanlage zur Durchführung eines der vorab beschriebenen Verfahren ausgestaltet. Insbesondere kann die Rechnereinheit ausgestaltet sein, um vorab beschriebene Verfahrensschritte durchzuführen. Die Magnetresonanzanlage kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen. Beispielsweise können Hardwarekomponenten vorgesehen sein zum Kombinieren von detektierten MR-Spulensignalen und/oder zum Kombinieren der MR-Signale. Weiterhin kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, die die Magnetresonanzanlage zur Durchführung einer bestimmten Bildgebungssequenz (beispielsweise mit einer kartesischen oder radialen Abtastung des k-Raums) ansteuert, um entsprechende MR-Spulensignale mit den mindestens zwei Empfängerspulen aufzunehmen.
Weiterhin stellt die Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen bereit, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einem Rechnersystem, das beispielsweise mit einer Magnetresonanzanlage funktionell verbunden ist, eines der vorab beschriebenen Verfahren durchführen. Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm bereitgestellt, welches bei Ausführung in einem Rechnersystem, das wiederum mit einer Magnetresonanzanlage funktionell verbunden sein kann, eines der vorab beschriebenen Verfahren ausführt.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
1 ist eine schematische Darstellung einer Magnetresonanzanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Kombination von MR-Signalen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist en Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Kombination von MR-Signalen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
4 veranschaulicht schematisch die Kombination von MR-Signalen, die mit verschiedenen Empfängerspulen aufgenommenen MR-Spulensignalen entsprechen.
5 veranschaulicht schematisch die Kombination von MR-Signalen, wobei vor der Kombination die Bildung von MR-Modensignalen mittels einer Moden-Matrix erfolgt.
6 veranschaulicht schematisch die Kombination von MR-Signalen, wobei vor der Kombination eine Hauptkomponentenanalyse der mit einem Spulenarray aufgenommenen MR-Spulensignale erfolgt.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Anwendungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.
8 veranschaulicht aufgenommene MR-Signale in Form rekonstruierter Bilddaten, die auf herkömmliche Weise (A) bzw. gemäß einer Ausführungsform der Erfindung (B) bestimmt wurden.
9 veranschaulicht MR-Signale in Form eindimensionaler rekonstruierter Bilddaten, die mit einer Projektionsmessung aufgenommen wurden, wobei die MR-Signale mit einem herkömmlichen Verfahren (A) bzw. gemäß einer Ausführungsform der Erfindung (B) bestimmt wurden, und wobei die Projektionen von 50 aufeinanderfolgenden Herzschlägen dargestellt sind.
10 veranschaulicht Details einer radialen 3D-Aufnahme eines Phantoms mit einer sagittalen Schichtselektion mit einem Verfahren nach dem Stand der Technik.
11A und 11B veranschaulichen schematisch ein Doppelprojektions-Atmungs-Triggerungsverfahren nach dem Stand der Technik.
Mit den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung soll vermieden werden, dass rekonstruierte MR-Bilddaten unerwünschte Strukturen oder Artefakte abbilden. Beim Stand der Technik wird die Abbildung unerwünschter Strukturen beispielsweise durch das Platzieren von regionalen Sättigungsschichten (REST) über diese Strukturen erzielt, wie in der Veröffentlichung C. Stehning et. al., „Free-Breathing Whole-Heart Coronary MRA with 3D Radial SSFP and Self-Navigated Image Reconstruction, Mag. Reson. Med. 54 476–480 (2005) beschrieben. 10 veranschaulicht beispielhaft ein Detail einer radialen dreidimensionalen Aufnahme eines Phantoms mit sagittaler Schichtselektion. Das Bild in 10 zeigt, wie die Unterdrückung eines unerwünschten lateralen Signals mit einem derartigen Verfahren dazu führt, dass die Bilddaten ein Kompromiss zwischen der Schärfe der Kanten, an denen die Unterdrückung angewandt wird, und den Signaloszillationen über das abgebildete Objekt darstellen. Die Kanten des Objekts am rechten und linken Bildrand, wo die Darstellung der Struktur unterdrückt wurde, sind unscharf, wobei die Mitte des Bilds, in der das eigentlich homogene Phantom abgebildet ist, Oszillationen der Bildintensität aufweist.
Auch das in P. Lai et al., „A Dual-Projektion Respiratory Self-Gating Technique for Whole-Heart Coronary MRA, J. Magn. Reson. Imaging, 28-612-620 (2008) beschriebene Verfahren weist Nachteile bei der Vermeidung der Darstellung unerwünschter Strukturen auf. Dieses Verfahren nach dem Stand der Technik verwendet ein Sequenzdiagramm, das schematisch in 11A veranschaulicht ist, bei welchem ein zusätzlicher Anterior-Posterior(AP)-Gradient bei der zweiten SI-Aufnahme (Bezugszeichen B) geschaltet wird. Bezugszeichen A kennzeichnet die erste Projektionsaufnahme. 11B zeigt eine bildliche Veranschaulichung des Verfahrens. Das linke Bild von 11B stellt ein zentrales Schichtbild dar, das unter Verwendung von ausschließlich der Anterior-Empfängerspule rekonstruiert wurde. Das zweite Bild stellt eine sinusförmige Magnitudenmodulation in der AP-Richtung dar. Durch Einstellen des zusätzlichen AP-Gradienten können die dunklen und hellen Felder im Wesentlichen bei der Anterior-Brustkorbwand bzw. dem Herzen positioniert werden. Die kombinierte Projektion enthält somit hauptsächlich Signale, die von dem Herzen der Untersuchungsperson stammen, wobei die Abbildung der Brustkorbwand unterdrückt ist. Der Bereich, der das Herz abbildet, ist in dem rechten Bild durch zwei gestrichelte Linien verdeutlicht. Eine Projektion des rechten Bilds entlang dieser Linien führt zu dem daneben veranschaulichten Projektionsprofil, in dem das Herz nun deutlich zu erkennen ist. Jedoch ist dieses Verfahren nach dem Stand der Technik auf diese spezifische Anwendung beschränkt und kann insbesondere nicht effektiv für eine dreidimensionale radiale Bildgebung implementiert werden.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Insofern sich die nachfolgende Beschreibung auf bestimmte MR-Bildgebungssequenzen bezieht, sollte klar sein, dass die Verfahren auch unter Verwendung anderer als der genannten Sequenzen eingesetzt werden können.
1 zeigt schematisch eine Magnetresonanzanlage 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die MR-Anlage 100 weist einen Magneten 10 zur Erzeugung eines Polarisationsfelds B₀ auf. Ein Untersuchungsobjekt 11, hier eine Untersuchungsperson, kann auf einem Liegetisch 13 in den Magneten 10 geschoben werden, wie es schematisch durch den Pfeil dargestellt ist. Die MR-Anlage weist weiterhin ein Gradientensystem 14 zur Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für die Bildgebung und Ortskodierung verwendet werden. Zur Anregung der sich im Hauptmagnetfeld ergebenden Polarisation ist eine Hochfrequenzspulenanordnung 15 vorgesehen, die ein Hochfrequenzfeld in die untersuchte Person 11 einstrahlt, um die Magnetisierung aus der Gleichgewichtslage auszulenken. Zur Steuerung der Magnetfeldgradienten ist eine Gradienteneinheit 17 vorgesehen, und zur Steuerung der eingestrahlten HF(Hochfrequenz)-Pulse ist eine HF-Einheit 16 vorgesehen.
Die Aufnahme von Magnetresonanzsignalen aus dem Untersuchungsbereich 12 kann mittels der Hochfrequenzspulenanordnung 15 erfolgen. Jedoch kann die Magnetresonanzanlage auch lokale Empfängerspulen oder Komponentenspulen aufweisen. In 1 sind beispielhaft zwei lokale Empfängerspulen 22 und 23 veranschaulicht. Die MR-Anlage 100 kann weitere Empfängerspulen umfassen, beispielsweise können 3 oder mehr Empfängerspulen vorgesehen sein. Die Spulen 22 und 23 können auch Teil eines größeren Spulenarrays sein, der beispielsweise 16, 32 oder mehr Spulen aufweist. MR-Anlage 100 kann zur Durchführung eines beschleunigten Aufnahmeverfahrens, wie beispielsweise GRAPPA, SENSE oder SMASH, unter Verwendung der Empfängerspulen 22 und 23 ausgestaltet sein.
Die Empfängerspulen eines solchen Spulenarrays können jeweils eigene Empfangseinheiten (hier die Empfangseinheiten 24 bzw. 25) aufweisen, so dass parallel mit jeder Empfängerspule ein MR-Spulensignal aufgenommen werden kann. Dadurch bleibt das jeweilige Spulenrauschen unkorreliert, so dass ein besseres SNR erzielt wird.
Die Empfängerspulen 22 und 23 weisen räumlich verschieden angeordnete Sensitivitätsprofile auf. Über den Untersuchungsbereich 12 ist das Sensitivitätsprofil der Spule 22 verschieden von dem der Spule 23. Die Spulen sind derart positioniert, dass ihre Sensitivität an verschiedenen Positionen maximal ist. Die Empfängerspulen detektieren somit vornehmlich HF-Signale aus einem Bereich des Untersuchungsobjekts 11, in dessen Nachbarschaft sie angeordnet sind. HF-Signale aus dem Bereich unter Spule 22 werden z. B. von Spule 23 nur mit geringerer Sensitivität detektiert.
Aufgrund der räumlich unabhängigen Anordnung der Spulen und der somit unterschiedlichen Sensitivitätsprofile werden zusätzliche räumliche Informationen erhalten, die beispielsweise bei beschleunigten Aufnahmeverfahren zur Rekonstruktion ausgelassener k-Raum-Zeilen oder bei der Entfaltung von Bilddaten im Bildraum verwendet werden können.
Die der Aufnahme von MR-Daten dienenden Komponenten der Magnetresonanzanlage, wie beispielsweise die Einheiten 14–17 und 22–25, werden zusammenfassend als Aufnahmeeinheit 26 bezeichnet.
Die Magnetresonanzanlage wird zentral von der Steuer-/Rechnereinheit 18 gesteuert. Einheit 18 steuert das Einstrahlen von HF-Pulsen und das Detektieren resultierender HF-Signale. Die beim Zerfall der im Untersuchungsbereich 11 angeregten Magnetisierung emittierte HF-Strahlung induziert in der jeweiligen Empfängerspule 22 bzw. 23 ein Induktionssignal, das von der jeweiligen Empfangseinheit 24 bzw. 25 verstärkt und demoduliert wird. Die Demodulation kann dadurch erfolgen, dass das verstärkte Induktionssignal mit einem Referenzsignal und dem um 90° phasenverschobenen Referenzsignal jeweils zu einem Band von Audiofrequenzen heruntergemischt wird. Die beiden so erhaltenen Signale stellen den Realteil und den Imaginärteil des nachfolgend als MR-Spulensignal bezeichneten Ausgangssignals der Empfangseinheit dar. Dies ist eine beispielhafte Möglichkeit, eine Quadraturdetektion zu realisieren. Andere bekannte Methoden zur Erzeugung eines komplexen MR-Spulensignals können selbstverständlich ebenfalls bei der MR-Anlage 100 zum Einsatz kommen.
Es kann eine Frequenz- und/oder Phasenkodierung durchgeführt werden (durch Schalten der entsprechenden Gradienten), so dass das MR-Spulensignal im Wesentlichen einer k-Raum-Zeile entspricht. Durch mehrere Kodierschritte im Rahmen einer Bildgebungssequenz (von Steuereinheit 18 gesteuert) kann durch sequenzielle Aufnahme von MR-Spulensignalen der k-Raum abgetastet werden.
Verarbeitungseinheit 19 ist zur Verarbeitung aufgenommener MR-Spulensignale ausgestaltet. Dazu kann eine Analog zu Digital-Wandlung (ADC) der MR-Spulensignale von Verarbeitungseinheit 19 oder einer separaten ADC-Einheit (nicht gezeigt) durchgeführt werden. Verarbeitungseinheit 19 kann die Spulensignale dann in digitaler Form zum Bilden des kombinierten MR-Signals verarbeiten, z. B. durch Ausführen von entsprechenden Steueranweisungen auf einem Mikroprozessor der Verarbeitungseinheit 19, die in einem Speicher der Einheit 19 gespeichert sind.
Verarbeitungseinheit 19 kann auch ausgestaltet sein, um die Signalverarbeitung in analoger Form durchzuführen. Dafür können in Einheit 19 entsprechende Hardware- oder Schaltungskomponenten vorgesehen sein, beispielsweise Subtraktions- und/oder Additionsschaltungen und ähnliche. Insbesondere können solche Komponenten vorgesehen sein, die eine Kombination mehrerer Eingangssignale durch Addition/Subtraktion der Eingangssignale, vorzugsweise mit Gewichtung der einzelnen Eingangssignale durchführen.
Die Verarbeitungseinheit 19 und die Steuer-/Rechnereinheit 18 können auch als eine Einheit implementiert werden, beispielsweise in Form entsprechender Programmschritte, die auf einem Mikroprozessor ablaufen. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, eine Steuereinheit und eine Rechnereinheit separat bereitzustellen.
Vor der Verarbeitung können einzelne MR-Spulensignale bereits kombiniert werden, wobei ein daraus resultierendes Signal im Folgenden als MR-Modensignal bezeichnet wird. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der zu verarbeitenden Signale bereits vorab reduziert werden kann, was insbesondere bei größeren Spulenarrays Ressourcen der Verarbeitungseinheit 19 schont. Die Bildung der Modensignale kann wiederum analog durch Kombination analoger MR-Spulensignale erfolgen, z. B. in einer weiteren Verarbeitungseinheit mit entsprechenden Hardware- bzw. Schaltungskomponenten (nicht gezeigt). Auch ist eine Kombination digitaler MR-Spulensignale (nach deren ADC) zum Bilden der Modensignale denkbar, wobei diese in Verarbeitungseinheit 19, z. B. durch entsprechende Programmanweisungen oder Hardwarekomponenten wie DSPs, oder einer zusätzlichen Verarbeitungseinheit (nicht gezeigt) erfolgen kann.
Verarbeitungseinheit 19 kann des Weiteren eine Transformation der MR-Spulensignale bzw. MR-Modensignale in den Bildraum (auch Ortsraum genannt) durchführen. Es kann eine einzelne k-Raum-Zeile transformiert werden (z. B. bei einer Projektionsmessung), oder der k-Raum kann zunächst durch wiederholte Aufnahme von MR-Spulen- bzw. MR-Modensignalen abgetastet werden und anschließend kann eine 2D oder 3D Transformation in den Bildraum erfolgen. Dabei werden Bilddaten erhalten.
Die detektierten MR-Spulensignale, die kombinierten MR-Spulensignale (MR-Modensignale) und die transformierten MR-Spulen- bzw. Modensignale (Bilddaten) werden hierin zusammenfassend als MR-Signale bezeichnet. Verarbeitungseinheit 19 ist zur Weiterverarbeitung dieser MR-Signale ausgestaltet, insbesondere zur Kombination von MR-Signalen mit verschiedenen Sensitivitätsprofilen zum Bilden des kombinierten MR-Signals.
Es können eine Vorverarbeitung der komplexen Signale erfolgen, als auch eine vorhergehende Bestimmung der Signal-Magnituden und eine Kombination dieser. Das Vorgehen hängt dabei von den Bedürfnissen der jeweiligen Anwendung ab. Beispielsweise werden komplexe MR-Modensignale bestimmt und transformiert, wobei dann die Magnituden der erhaltenen komplexen Bilddaten zum Bilden des kombinierten MR-Signals kombiniert werden.
Die Verarbeitungseinheit 19 kombiniert die aufgenommenen MR-Signale derart, dass in dem resultierenden kombinierten MR-Signal effektiv die MR-Spulensignale von bestimmten Empfängerspulen geringer gewichtet sind als die anderer Empfängerspulen. Diese bestimmten Empfängerspulen sind solche, die unerwünschte MR-Signalanteile mit erhöhter Sensitivität aufnehmen. Solche unerwünschten Signalanteile können z. B. MR-Signale von Strukturen sein, deren Darstellung unterdrückt werden soll oder MR-Signale aus Bereichen des Untersuchungsobjekts 11, die außerhalb des Gesichtsfeldes liegen, das bei der entsprechenden MR-Messung abgebildet werden soll. Durch die geringere Gewichtung können die unerwünschten MR-Signalanteile im kombinierten MR-Signal unterdrückt werden, so dass in den letztendlich rekonstruierten Bilddaten die unerwünschten Strukturen mit verringerter Intensität dargestellt sind, oder z. B. Faltungsartefakte verringert werden. Beispiele sind nachfolgend mit Bezug auf die Figuren für verschiedene Anwendungsfälle beschrieben.
MR-Anlage 100 weist weiterhin eine Eingabeeinheit 20 auf, mit der eine Bedienperson ein Sequenzprotokoll zur Aufnahme der MR-Spulensignale auswählen und Bildgebungsparameter eingeben und abändern kann, die auf einer Anzeige 21 angezeigt werden.
Die allgemeine Funktionsweise einer MR-Anlage ist dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detailliertere Beschreibung der allgemeinen Komponenten verzichtet wird.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das auf der Magnetresonanzanlage 100 der 1 ausgeführt werden kann, ist in dem Flussdiagramm der 2 veranschaulicht. Zunächst erfolgt in Schritt 201 die Vorgabe einer abzubildenden Struktur des Untersuchungsobjekts. Dies kann beispielsweise durch Selektion eines entsprechenden Aufnahmeprogramms mittels Eingabeeinheit 20 erfolgen. Ebenfalls ist es denkbar, eine Struktur, wie beispielsweise ein Organ der Untersuchungsperson 11, aus einem anatomischen Atlas auszuwählen oder eine MRT-Übersichtsmessung durchzuführen, wobei in einem entsprechenden Bild beispielsweise durch Definition einer „Region of Interest” (ROI) die abzubildende Struktur ausgewählt wird. Dies kann wiederum durch Benutzereingabe mittels Eingabeeinheit 20 erfolgen.
Mit den Empfängerspulen der Aufnahmeeinheit 26 werden im Schritt 202 MR-Spulensignale aufgenommen, wobei die Empfängerspulen in der Nähe der abzubildenden Struktur positioniert sind, beispielsweise in Nähe der Untersuchungsperson 11, so dass die Empfängerspulen HF-Signale von verschiedenen Bereichen der Untersuchungsperson mit verschiedener Sensitivität detektieren.
Die aufgenommenen MR-Spulensignale können nun als MR-Signale bereitgestellt werden, oder können vorab zu MR-Modensignalen kombiniert werden (Schritt 203), wobei diese Modensignale als MR-Signale bereitgestellt werden. In beiden Fällen kann jedoch auch weiterhin eine Transformation der entsprechenden Signale in den Bildraum erfolgen (Schritt 204), um die transformierten Signale als MR-Signale bereitzustellen (Schritt 205), wie dies in 2 veranschaulicht ist. Die MR-Modensignale können wie vorab mit Bezug auf 1 beschrieben bestimmt werden.
Die Verwendung von MR-Spulensignalen oder MR-Modensignalen zu weitergehenden Verarbeitung (Unterdrückung unerwünschter Signalanteile) ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Phasenlagen der jeweiligen Signale bekannt sind (d. h. der verschiedenen Empfangskanäle), so dass die Signale direkt kombinierbar sind. Durch die Verwendung von Modensignalen kann dabei die Anzahl der Kanäle reduziert werden. Sind die Phasenlagen unbekannt, so ist die vorherige Transformation in den Bildraum und die Kombination von Magnituden vorteilhaft.
Die bereitgestellten MR-Signale werden in Schritt 206 zum Bilden eines kombinierten MR-Signals kombiniert. Die Kombination erfolgt nun derart, dass MR-Spulensignale geringer gewichtet werden, die Bereiche außerhalb der vorgegebenen abzubildenden Struktur mit höherer Sensitivität abbilden als die übrigen MR-Spulensignale. In Bereichen außerhalb der abzubildenden Struktur können weitere Strukturen liegen, deren Abbildung eine anschließende Auswertung von Bilddaten, beispielsweise die Segmentierung einer eindimensionalen Projektion, erschweren würden. Durch die geringere Gewichtung wird die Darstellung derartiger Strukturen in den Bilddaten unterdrückt. Das so kombinierte MR-Signal liegt bei dem Beispiel der 2 bereits im Bildraum vor. Werden die MR-Signale vor der Transformation in den Bildraum kombiniert, so kann in einem weiteren Schritt nach 206 die Transformation in den Bildraum erfolgen.
Das Verfahren der 2 beschreibt beispielhaft die Bestimmung eines kombinierten MR-Signals, dass z. B. einer k-Raum-Zeile entspricht. Es sollte klar sein, dass gleichermaßen beispielsweise eine kartesische oder radiale Abtastung des k-Raums vorgenommen werden kann, und entsprechend in Schritt 204 zweidimensionale oder dreidimensionale Bilddaten bestimmt werden, die anschließend kombiniert werden. Bei einer direkten Kombination von Spulen- oder Modensignalen kann diese für jeden Abtastschritt erfolgen.
Für eine zweidimensionale Abtastung des k-Raums ist dies beispielhaft in 8 veranschaulicht. Das linke Bild (A) wurde aus k-Raum-Daten rekonstruiert, die mit einer koronalen kartesischen zweidimensionalen Abtastung aufgenommen wurden. Neben dem Herzen der Untersuchungsperson stellt das Bild deutlich weitere Organe, wie die Leber, sowie Brustkorb und Arme dar. Die Aufnahme erfolgte dabei mit drei Empfängerspulen, deren Spulensignale zu einem MR-Modensignal kombiniert wurden, welches die der Bildrekonstruktion zugrunde liegenden k-Raum-Rohdaten darstellt.
In dem Beispiel ist die vorgegebene abzubildende Struktur das Herz der Untersuchungsperson. Für dessen Darstellung wurden in 8(B) MR-Spulensignale, die die vorab genannten übrigen Strukturen mit erhöhter Sensitivität abbilden, bei der Bildung des MR-Signals geringer gewichtet, um diese Strukturen zu unterdrücken. Die Bildung des kombinierten MR-Signals ist nachfolgend genauer mit Bezug auf 5 beschrieben. Dieses kombinierte MR-Signal entspricht dem rechten MR-Bild (B). Die Unterdrückung der unerwünschten Strukturen (Arme, Brustkorb, Leber usw.) durch Verwendung des gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kombinierten MR-Signals ist durch einen Vergleich der Bilder (A) und (B) deutlich zu erkennen. Das Herz ist mit im Wesentlichen gleichen Kontrast dargestellt.
Das Flussdiagramm der 3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das wiederum von der MR-Anlage 100 ausgeführt werden kann. Das Verfahren dient der Unterdrückung von Faltungsartefakten. In einem ersten Schritt 301 wird ein darzustellender Bereich eines Untersuchungsobjekts festgelegt. Die Festlegung dieses Gesichtsfelds, das bei der nachfolgenden MR-Messung abgebildet werden soll, kann beispielsweise durch Bestimmen der Dichte erfolgen, mit der der k-Raum abgetastet wird. Eine niedrigere Abtastdichte (oder Sampling Rate) entspricht einem kleineren Gesichtsfeld. Dadurch kann es zu einer Unterabtastung (Undersampling) kommen, da aufgrund des Nyquist-Kriteriums bei einer bestimmten Abtastrate nur räumliche Frequenzen bis zu einer bestimmten Obergrenze aufgenommen werden können. Dadurch kommt es zu Einfaltungen, die sich im Bildraum als Faltungsartefakte darstellen.
Eine andere Möglichkeit der Festlegung des darzustellenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts ist die Auswahl des Bereichs mittels der Eingabeeinheit 20, beispielsweise auf einem vorab aufgenommenen Übersichtsbild des Untersuchungsobjekts.
Mit einer dem Gesichtsfeld entsprechenden Aufnahmesequenz werden in Schritt 302 MR-Spulensignale mit den Empfängerspulen (z. B. Spulen 22 und 23) eines Spulenarrays aufgenommen. Wie vorab weisen die Empfängerspulen verschiedene Sensitivitätsprofile auf. Die MR-Spulensignale und/oder daraus bestimmte MR-Modensignalen (Schritt 303) werden zum Abtasten des k-Raumes wiederholt aufgenommen (Schritt 304). In Schritt 305 erfolgt eine Transformation der k-Raum-Daten in den Bildraum und das Bereitstellen der entsprechenden Bilddaten als MR-Signale. Es sollt klar sein, dass hier wie auch in den anderen Ausführungsbeispielen pro MR-Spulensignal bzw. pro MR-Modensignal ein Bilddatensatz bestimmt werden kann, der je nach Abtastung (Schritt 304) des k-Raumes ein-, zwei- oder dreidimensionale Bilddaten enthält.
Die so bestimmten MR-Signale werden in Schritt 306 kombiniert (in Verarbeitungseinheit 19), wobei das kombinierte MR-Signal so gebildet wird, dass die Faltungsartefakte unterdrückt werden. Dies wird dadurch erzielt, dass die MR-Spulensignale von Empfängerspulen, die HF-Signale aus Bereichen außerhalb des darzustellenden Gesichtsfelds mit höherer Sensitivität detektieren, geringer gewichtet werden als andere MR-Spulensignale. Die Signalanteile derartiger Spulen sind also in dem kombinierten MR-Signal geringer gewichtet. Da diese Spulensignale Bereiche außerhalb des darzustellenden Gesichtsfelds abbilden, können diese Spulensignale zu den Faltungsartefakten führen, so dass eine geringere Gewichtung dieser Spulensignale die Faltungsartefakte reduziert.
Da im Beispiel der 3 Bilddaten kombiniert werden, sind keine weiteren Verarbeitungsschritte nötig. Bei einer Kombination von Spulen- bzw. Modensignalen in Schritt 306 kann die Kombination auch bereits bei jedem Abtastschritt erfolgen und nach Schritt 306 eine Transformation in den Bildraum vorgenommen werden.
4–6 veranschaulichen schematisch Möglichkeiten der Bildung des kombinierten MR-Signals, die jeweils in der Magnetresonanzanlage 100 der 1 eingesetzt werden können.
In dem Beispiel der 4 umfasst die Aufnahmeeinheit 26 der Magnetresonanzanlage vier Empfängerspulen, die mit den Nummern 1–4 gekennzeichnet sind. Bei der Durchführung einer MR-Sequenz detektieren die Spulen 1–4 parallel HF-Signale aus verschiedenen Bereichen des Untersuchungsobjekts 11. Die von dem Empfängerspulen erzeugten Induktionssignale werden in den mit Bezugszeichen 40 gekennzeichneten Empfängereinheiten demoduliert, und anschließend in dem Analog-zu-Digital-Wandler 41 in digitale MR-Spulensignale umgewandelt, die in 1 mit S1–S4 gekennzeichnet sind. Zum Bilden des kombinierten MR-Signals KS werden diese in der Verarbeitungseinheit 19 jeweils mit einem Wichtungsfaktor F1–F4 gewichtet und addiert (Linearkombination) zum Bilden des kombinierten MR-Signals.
Die Wichtungsfaktoren werden gemäß der jeweiligen Anwendung eingestellt, um bestimmte MR-Spulensignale im Signal KS mehr oder weniger zu berücksichtigen. Beim Beispiel der 3 könnten die Signale der Spulen 1 und 4 unterdrückt werden, wenn der darzustellende Bereich von den Spulen 2 und 3 abgedeckt wird. Beim Beispiel der 2 könnten die Signale der Spulen 1 und 4 geringer gewichtet werden, wenn sich die darzustellende Struktur unterhalb der Spulen 2 und 3 befindet. Somit können die Wichtungsfaktoren je nach Anwendungsfall gesetzt werden.
Das Bestimmen der Wichtungsfaktoren kann automatisch erfolgen. Beispielsweise kann die darzustellende Struktur selektiert werden, und die Wichtungsfaktoren werden anschließend derart bestimmt, beispielsweise mittels eines Optimierungsverfahrens, dass die selektierte Struktur mit maximalem Kontrast, und die übrigen Strukturen mit minimalem Kontrast dargestellt werden. Selbstverständlich sind weitere Verfahren zur Bestimmung der Wichtungsfaktoren F1–F4 denkbar. Auch sollte klar sein, dass mehr oder weniger Empfängerspulen als in 4 dargestellt vorgesehen werden können. Ebenfalls ist es möglich, die Signale S1–S4 wiederholt zum Abtasten des k-Raumes aufzunehmen und anschließend in den Bildraum zu transformieren, um die so erhaltenen Bilddaten zu kombinieren.
Während bei dem Beispiel der 4 die aufgenommenen MR-Spulensignale direkt als MR-Signale zur Kombination bereitgestellt werden, werden bei dem Beispiel der 5 aus den mit dem Empfängerspulen R, M und L aufgenommenen MR-Spulensignalen (die mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind) in der Moden-Matrix 50 durch Kombination MR-Modensignale P, S und T gebildet. Die so genannte Moden-Matrix 50 kann wiederum zur Kombination analoger Spulensignale oder digitaler Spulensignale ausgestaltet sein. Im Beispiel der 5 erfolgt die Bildung der MR-Modensignale vorzugsweise aus analogen Spulensignalen. Modenmatrix 50 kann somit als Hardwareelement mit entsprechenden Schaltungskomponenten ausgestaltet sein. Das primäre Modensignal P ist äquivalent zu dem zirkular polarisierten (CP) Signal einer so genannten Loop-Butterfly-Spulenkombination. Es wird gebildet aus dem Spulensignal R, dem um 180° phasenverschobenen Spulensignal L, sowie dem um 90° phasenverschobenen Spulensignal M. Die anderen Signale S und T enthalten Bildinformationen aus Bereichen, in denen das Modensignal P nicht der optimalen Spulengewichtung entspricht. Das sekundäre Signal S wird beispielsweise aus den Spulensignalen der äußeren Spulenelemente R und L gebildet. Das terziäre Modensignal (T) ist das Inverse des primären Modensignals P. Es sollte klar sein, dass die Modensignale P, S und T anstatt in der Moden-Matrix 50 auch in der Bearbeitungseinheit 19 gebildet werden können, beispielsweise indem die einzelnen Spulensignale R, M und L der Verarbeitungseinheit 19 in digitaler Form zugeführt werden und anschließend eine Kombination in digitaler Form erfolgt.
Mittels der folgenden Matrix können die Modensignale P, S und T aus den Spulensignalen R, M und L bestimmt werden:
Durch eine Kombination der so erhaltenen Modensignale in der Verarbeitungseinheit 19 können anschließend unerwünschte MR-Signalanteile unterdrückt werden, wobei die Kombination gemäß der jeweiligen Anwendung erfolgt.
In der Verarbeitungseinheit 19 werden die bereitgestellten MR-Modensignale zunächst in den Bildraum transformiert (k → B) und anschließend wiederum derart kombiniert, dass die Spulensignale der Spulen, die unerwünschte Signalanteile mit erhöhter Sensitivität detektieren, geringer gewichtet werden. Unerwünschte Signalanteile, die von hellen Strukturen am Rande des Spulenarrays hervorgerufen werden, können beispielsweise durch eine einfache Subtraktion (–) der Magnituden des transformierten Modensignals S von den Magnituden des transformierten Modensignals P unterdrückt werden. Durch diese Kombination von P und S wird im Beispiel der 5 das kombinierte MR-Signal KS gebildet. Es sollte klar sein, dass es sich bei den vorab genannten Modensignalen jeweils um einen unvollständigen oder vollständigen Satz von k-Raum-Daten handeln kann.
Das Verfahren kann beispielsweise dazu verwendet werden, um von unerwünschten Strukturen befreite SI-Projektionen zu erhalten, die für eine Selbsttriggerung bei der Aufnahme von Herzbilddaten verwendet werden können. Dadurch wird die 1D-Segmentierung des Herzens erleichtert und folglich eine robuste automatische Bewegungsdetektion ermöglicht. Eine derartige Anwendung ist in dem Flussdiagramm der 7 veranschaulicht. Das Verfahren kann in der Magnetresonanzanlage 100 der 1 mit einer Konfiguration wie in 5 dargestellt durchgeführt werden.
In einem ersten Schritt 401 werden MR-Spulensignale R, M und L mit den drei entsprechend benannten Empfängerspulen des Spulenarrays mit einer Projektionsmessung, die auch Teil einer MR-Bildgebungssequenz sein kann, aufgenommen. Eine Projektionsmessung kann beispielsweise durch die Anregung eines Volumens des Untersuchungsobjekts und Aufnahme bei einer Frequenzkodierung erfolgen, wodurch das aufgenommene Signal eine Projektion auf die Raumachse in Frequenzkodierrichtung darstellt.
Die aufgenommenen Spulensignale werden der Modenmatrix 50 in Schritt 402 zugeführt, wobei diese wie beschrieben mittels Hardware oder Software implementiert sein kann. In der MR-Modenmatrix werden in Schritt 403 die MR-Modensignale P, S und T gebildet, beispielsweise gemäß der vorab angegebenen Gleichung. Die Bildung der Modensignale kann beispielsweise wie in der Veröffentlichung von A. Reykowski und M. Blasche, Mode Matrix – A Generalized Signal Combiner For Parallel Imaging Arrays, Proceedings of the 12th Annual Meeting of ISMRM, Kyoto, Japan, 1587 (2004) beschrieben erfolgen. Die so gebildeten MR-Modensignale werden nun der Verarbeitungseinheit 19 zugeführt.
Im vorliegenden Beispiel sind die Empfängerspulen R, M und L über dem Thorax einer Untersuchungsperson positioniert, wobei R und L über der rechten bzw. linken Seite des Thorax angeordnet sind. Das CP-Modensignal P enthält Anteile von allen drei Spulensignalen, so dass eine Rekonstruktion von Bilddaten aus diesem Signal (bei entsprechender Abtastung des k-Raums durch wiederholte Aufnahme des Signals P) zu dem MR-Bild (A) der 8 führt. In diesem sind im Wesentlichen alle Strukturen innerhalb des Gesichtsfelds des Spulenarrays dargestellt. Für die Atemtriggerung soll jedoch lediglich das Herz der Untersuchungsperson dargestellt werden.
Dafür werden in Schritt 404 die MR-Modensignale P, S und T zunächst in den Bildraum transformiert. Das transformierte MR-Modensignal S wird von dem transformierten MR-Modensignal P zum Bilden des kombinierten MR-Signals (KS) subtrahiert (Schritt 405).
Bei einer entsprechenden mehrfachen Aufnahme der MR-Modensignale zur Abtastung des k-Raumes, Transformation der entsprechenden k-Raum-Daten und genannter Kombination ergibt sich das MR-Bild (B) der 8. Da das Modensignal S im Wesentlichen Signalanteile von den äußeren Strukturen des Thorax enthält, beispielsweise äußere Brustkorbwand und Arme, werden diese Strukturen durch Subtraktion des transformierten Signals S von P in den Bilddaten unterdrückt. Vorzugsweise erfolgt hier eine Subtraktion der Signalmagnituden. Bei einer Projektion des Bilds auf eine beispielsweise vertikale Achse im Bild ist somit die Position des Herzens eindeutig identifizierbar.
Da die Spulensignale mit einer Projektionsmessung aufgenommen wurden, ergibt sich ein eindimensionales Profil, in dem bei entsprechender Aufnahmesequenz das Herz mit hohem Kontrast dargestellt ist. Beispielsweise kann dafür wie vorab beschrieben eine SSFP-Sequenz mit großem Flipwinkel verwendet werden, um das Signal, das von dem im Herzen vorhandenen Blut herrührt, zu verstärken.
Anhand der eindimensionalen Bilddaten, d. h. des Intensitätsprofils, kann in Schritt 406 die Position des Herzens bestimmt werden. Hierzu sind verschiedene Verfahren denkbar, beispielsweise die Bestimmung der Position von Bildpunkten oberhalb einer bestimmten Intensität, die Anpassung einer Kurve an das Profil, oder das Durchführen einer manuellen oder automatischen Segmentierung
In Schritt 407 kann nun das Wiederholen der Schritte 401–406 erfolgen, um für eine Anzahl von Zeitschritten eine Zeitserie von eindimensionalen Bilddaten aufzunehmen. Es sollte klar sein, dass in jedem Zeitschritt ebenfalls eine Abtastung des k-Raums zur Bestimmung von zwei- oder dreidimensionalen Bilddaten erfolgen kann, wobei die Projektionsmessung beispielsweise der Aufnahme einer bestimmten k-Raum-Zeile ohne Phasenkodierung entspricht.
Da die Position des Herzens für jeden Zeitschritt somit bestimmbar ist, kann die Herzbewegung ermittelt werden (Schritt 408). Es kann somit eine Bewegungskorrektur der bei der Zeitserie aufgenommenen MR-Daten erfolgen.
9 zeigt beispielhaft aneinander gefügte Profile einer solchen Zeitserie, wobei die Zeitachse t von links nach rechts verläuft und wobei die Profilachse z von oben nach unten verläuft. Im linken Bild der 9 wurden die einzelnen Profile aus dem primären CP-Signal P rekonstruiert. Dies entspricht einer Projektion des linken Bilds der 8 auf die Achse Z. Wie ersichtlich ist die Position des Herzens der Untersuchungsperson in den Profilen nur schwer zu identifizieren. Im Gegensatz dazu wurden die Profile der Zeitserie des rechten Bilds durch Bilden des kombinierten MR-Signals KS bestimmt. Das Herz ist hier mit im Vergleich zu anderen Strukturen deutlich höherem Kontrast dargestellt, so dass seine Position leicht und automatisch identifiziert werden kann. Bezugszeichen 91 kennzeichnet die Position des Aortenbogens, Bezugszeichen 92 die Position des Herzens und Bezugszeichen 93 die Position der Leber.
Aufgrund des unerwünschten Bildsignals, das durch die Arme und durch die äußeren Brustkorbwände bei den Profilen des linken Bilds hervorgerufen wird, ist die Segmentierung des Herzens in der 1D-Projektion erschwert. Eine Segmentierung interessierender anatomischer Strukturen, beispielsweise des Herzens oder der Leber, ist in den Profilen, die unter Verwendung der Signalkombination KS bestimmt wurden, wesentlich einfacher möglich.
Die in 9 dargestellten Projektionen sind einzelne zentrale Superior-Inferior-Projektionen, die mit einer nicht selektiven dreidimensionalen, radialen und EGK(Elektrokardiogramm)-getriggerten MR-Messung aufgenommen wurden. Weiterhin wurde bei der Messung eine Sättigungsschicht bei der anterioren Brustkorbwand positioniert, d. h. der dem Spulenarray zugewandten Brustkorbwand. Die Projektionen wurden bei 50 aufeinanderfolgenden Herzschlägen aufgenommen.
Durch die Anwendung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit die stationären Signale, die durch den Brustkorb erzeugt werden und die Bewegung des Herzens überlagern, effektiv unterdrückt werden. Sobald die Herzbewegung gemäß der Ausführungsform bestimmt wurde, können unter Verwendung einer entsprechenden Bewegungskorrektur Bilddaten bestimmt werden, wobei hierbei wiederum eine Kombination zur möglichst homogenen Ausleuchtung des Gesichtsfelds gebildet werden kann, so dass alle Strukturen innerhalb des Gesichtsfelds dargestellt werden. Wie in 8 veranschaulicht ist es jedoch auch denkbar, bei der abschließenden bewegungskorrigierten Darstellung eine Unterdrückung der irrelevanten Strukturen mittels des beschriebenen Verfahrens vorzunehmen.
6 veranschaulicht eine weitere mögliche Konfiguration der MR-Anlage 100, bei der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommen kann. Dabei umfasst die Aufnahmeeinheit 26 der MR-Anlage 100 einen Spulenarray 60, der eine Vielzahl von Empfängerspulen aufweist. Mit den N Empfängerspulen werden die Spulensignale S (1...N) aufgenommen, wobei in 6 genauso wie in 5 Empfangseinheiten nicht mehr dargestellt sind. Die N Spulensignale S werden anschließend einer PCA-Einheit 61 zugeführt, die eine Hauptkomponentenanalyse der Spulensignale vornimmt. Häufig sind die aufgenommenen Spulensignale nicht linear unabhängig voneinander, insbesondere die Spulensignale benachbarter Spulen. Durch eine Hauptkomponentenanalyse, auch „Principle Component Analysis” genannt, können in den Spulensignalen „unabhängige Spulen” identifiziert werden, die beispielsweise durch eine Linearkombination der Empfängerspulen des Spulenarrays bestimmt sind. Durch eine entsprechende Kombination der Spulensignale können L linear unabhängige Modensignale M (1...L) erhalten werden. Zum einen kann somit eine Reduktion der zu verarbeitenden Signalkanäle erzielt werden, zum anderen können mittels der linear unabhängigen Modensignale, da diese den Hauptkomponenten entsprechen, jegliche Kombinationen von Spulensignalen realisiert werden.
Die Modensignale M (1...L) werden der Verarbeitungseinheit 19 bereitgestellt. Verarbeitungseinheit 19 kann diese im k-Raum oder nach Transformation im Bildraum kombinieren. Die Kombination dieser Modensignale erfolgt wiederum, um unerwünschte MR-Signalanteile zu unterdrücken. Dies kann wie vorab beschrieben erfolgen (z. B. durch Linearkombination unter Gewichtung mit den Faktoren F_i (i = 1...L). Beispielsweise wird eine Optimierung der Kombination der linear unabhängigen (ggf. transformierten) Modensignale durchgeführt, so dass ein selektierter Bereich des Untersuchungsobjekts abgebildet wird und Strukturen außerhalb des selektierten Bereichs unterdrückt werden. Das Kombinationssignal KS wird nun zur weiteren Verarbeitung ausgegeben. Die Modensignale können zur Abtastung des k-Raums mehrfach aufgenommen werden.
Das Festlegen der Art und Weise, wie die MR-Signale zum Erhalten des kombinierten MR-Signals zu kombinieren sind, kann beispielsweise mittels einer Referenzmessung festgelegt werden. Es kann die Vermessung eines Phantoms erfolgen, wobei die Wichtungsfaktoren der Kombination anschließend so festgelegt werden, dass die unerwünschten Signalanteile unterdrückt werden. Diese Kombinationsparameter müssen nur einmal bestimmt werden, und können bei nachfolgenden Messungen zur Kombination der bereitgestellten MR-Signale angewandt werden. Beispielsweise können dieselben Kombinationsfaktoren zum Bestimmen jedes der kombinierten MR-Signale verwendet werden, aus denen die in 9, rechtes Bild, gezeigten Projektionen bestimmt wurden. Im Beispiel der 9 betrugen die Kombinationsfaktoren F₁ und F₂ für eine Linearkombination der Modensignale P und S 1 bzw. –1.
Neben der Unterdrückung von Faltungsartefakten und der Abbildung unerwünschter Strukturen in den Bilddaten sind weitere Anwendungen der vorab beschriebenen Verfahren denkbar. Beispielsweise können Suszeptibilitätsartefakte oder durch Magnetfeldinhomogenitäten verursachte Artefakte unterdrückt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die zu den Artefakten führenden Signalanteile von einer oder mehreren bestimmten Empfängerspulen mit erhöhter Sensitivität detektiert werden. Durch geringeres Gewichten der entsprechenden Spulensignale bzw. Signalanteile lassen sich derartige Artefakte in dem kombinierten MR-Signal reduzieren.
Das Verfahren kann mit verschiedensten Bildgebungstechniken eingesetzt werden. Beispielsweise können Bildgebungssequenzen zum Einsatz kommen, die den k-Raum radial oder kartesisch abtasten. Bei einer radialen Abtastung wird ein zwei- oder dreidimensionaler k-Raum entlang von so genannten „Speichen” abgetastet, die sich durchs Zentrum des k-Raums erstrecken. Durch die höhere Abtastdichte im Zentrum des k-Raums sind derartige Aufnahmeverfahren bei einer Unterabtastung weniger anfällig für eine Artefaktbildung. Jedoch führt auch hier ein Weglassen von Speichen zu einer Verringerung des Gesichtsfelds und somit zu Einfaltungen, die mit dem vorab beschriebenen Verfahren reduziert werden können. Somit kann bei verschiedensten Abtastverfahren eine Artefaktreduktion bei Unterabtastung erzielt werden. Auch ist das beschriebene Verfahren kompatibel mit beschleunigten Aufnahmeverfahren, insbesondere mit partiellen parallelen Akquisitionsverfahren (PPA-Verfahren), wie beispielsweise GRAPPA, SENSE oder SMASH.
Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele der Erfindung können selbstverständlich kombiniert werden.

Claims

Verfahren zur Kombination von MR-Signalen, die mit verschiedenen Empfängerspulen von einem Bereich eines Untersuchungsobjekts (11) aufgenommen wurden, die folgenden Schritte umfassend: – Bereitstellen von mindestens zwei MR-Signalen (S_i; P, S; M_i), die auf mit mindestens zwei verschiedenen Empfängerspulen (22, 23) aufgenommen MR-Signalen basieren, wobei ein MR-Signal dem mit einer der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignal (S1, S2) oder einer Kombination von mit verschiedenen der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignalen entspricht, wobei die mindestens zwei MR-Signale durch eine räumlich verschiedene Anordnung der Empfängerspulen (22, 23) den Bereich des Untersuchungsobjekts (11) mit verschiedenen Empfindlichkeitsprofilen abbilden; – Vorgeben eines darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts (11) im Orts- bzw. Bildraum, wobei die unerwünschten Signalanteile solche sind, die von außerhalb des darzustellenden Bereichs von den mindestens zwei Empfängerspulen (22, 23) aufgenommen wurden; und – Kombinieren der bereitgestellten MR-Signale (S_i; P, S; M_i) derart, dass unerwünschte MR-Signalanteile unterdrückt werden, zum Bilden eines kombinierten MR-Signals (KS), wobei die Unterdrückung unerwünschter MR-Signalanteile dadurch erfolgt, dass MR-Signalanteile, die mit einer Empfängerspule (22, 23) aufgenommen wurden, die MR-Signalanteile von außerhalb des darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts im Vergleich zu anderen Empfängerspulen mit erhöhter Sensitivität detektiert, in dem kombinierten MR-Signal (KS) geringer gewichtet werden als andere MR-Signalanteile.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kombinieren der MR-Signale (S1, S2; P, S) das Gewichten der MR-Signale (S1, S2; P, S) mit jeweils einem Wichtungsfaktor (Fi) umfasst, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt umfasst: – Anpassen der Wichtungsfaktoren (Fi) derart, dass die unerwünschten MR-Signalanteile in dem kombinierten MR-Signal (KS) minimiert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die unerwünschten Signalanteile durch Strukturen des Untersuchungsobjekts (11), deren Abbildung unterdrückt werden soll, hervorgerufen werden und/oder solche MR-Signalanteile sind, die von außerhalb eines darzustellenden Gesichtsfeldes aufgenommen wurden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die MR-Signale (Si; P, S; Mi) in analoger Form bereitgestellt und kombiniert werden oder wobei die MR-Signale (Si; P, S; Mi) in digitaler Form bereitgestellt und kombiniert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei MR-Signale als mindestens zwei MR-Bilddatensätze bereitgestellt und kombiniert werden, wobei ein MR-Bilddatensatz dem mit einer der Empfängerspulen aufgenommenen und in den Bildraum transformierten MR-Spulensignal oder einer in den Bildraum transformierten Kombination von mit verschiedenen der Empfängerspulen aufgenommenen MR-Spulensignalen entspricht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens eines der bereitgestellten MR-Signale ein MR-Modensignal (P, S; Mi) ist, das einer Kombination von mit verschiedenen der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignalen (S1, S2, ...) entspricht, wobei das Verfahren des Weiteren das Bilden des MR-Modensignals aus den entsprechenden MR-Spulensignalen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die MR-Spulensignale (S1, S2, ...) in analoger Form bereitgestellt und zur Bildung des MR-Modensignals (P, S; Mi) kombiniert werden oder wobei die MR-Spulensignale (S1, S2, ...) in digitaler Form bereitgestellt und zur Bildung des MR-Modensignals (P, S; Mi) kombiniert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, die weiteren Schritte umfassend: – Bereitstellen der mit den mindestens zwei Empfängerspulen (50) aufgenommenen MR-Spulensignale; – Durchführen einer Hauptkomponentenanalyse (61) der mindestens zwei MR-Spulensignale (Si) zum Bestimmen von linear unabhängigen Hauptkomponenten der MR-Spulensignale; und – Kombinieren der MR-Spulensignale (Si) derart, dass mindestens zwei linear unabhängige MR-Modensignale (Mi) gebildet werden, die den bestimmten Hauptkomponenten entsprechen, um die mindestens zwei MR-Signale bereitzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei ein MR-Modensignal (P, S, Mi) einer Linearkombination von mindestens zwei MR-Spulensignalen (S1, S2, ...) entspricht, die jeweils mit einem reellen und/oder imaginären Wichtungsfaktor (Fi) gewichtet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das erste bereitgestellte MR-Signal einem ersten MR-Modensignal (P) entspricht, das erhalten wurde durch Kombination der MR-Spulensignale R, M und L von einer ersten äußeren Spule (R), einer zweiten mittleren Spule (M) und einer dritten äußeren Spule (L), vorzugsweise gemäß der Gleichung
und das zweite bereitgestellte MR-Signal einem zweiten MR-Modensignal (S) entspricht, das erhalten wurde durch Kombination der MR-Spulensignale R und L der ersten äußeren Spule (R) und der dritten äußeren Spule (L), vorzugsweise gemäß der Gleichung
und wobei das kombinierte MR-Signal (KS) gebildet wird durch Transformieren des ersten und des zweiten MR-Modensignals in den Bildraum zum Bereitstellen des ersten bzw. zweiten MR-Signals und Subtrahieren der Magnituden des zweiten MR-Signals von den Magnituden des ersten MR-Signals.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Empfängerspulen (22, 23) Teil eines Spulenarrays (60) sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, die weiteren Schritte umfassend: – Durchführen einer Referenzmessung zur Aufnahme mindestens eines ersten und eines zweiten MR-Spulensignals mit einer ersten bzw. einer zweiten der mindestens zwei Empfängerspulen, – Bestimmen der MR-Signale aus den aufgenommenen MR-Spulensignalen, und – Bestimmen einer Kombination der MR-Signale, bei der die unerwünschten MR-Signalanteile verringert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, den weiteren Schritt umfassend: – mehrfaches Aufnehmen der MR-Spulensignale mit den mindestens zwei Empfängerspulen zur Abtastung des k-Raumes, wobei der k-Raum mit einem kartesischen oder radialen Schema abgetastet wird; und – Rekonstruieren von Bilddaten aus den aufgenommenen k-Raum-Daten zum Bestimmen der ersten und der zweiten MR-Signale.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, des Weiteren die folgenden Schritte umfassend: – Aufnehmen der MR-Spulensignale mit den mindestens zwei Empfängerspulen, um die MR-Signale bereitzustellen, wobei die Aufnahme mit einer Projektionsmessung erfolgt, um die Projektion einer Struktur des Untersuchungsobjekts abzubilden, – Rekonstruieren von eindimensionalen Bilddaten aus den MR-Spulensignalen oder den kombinierten MR-Spulensignalen zum Bereitstellen der MR-Signale, – Bilden der kombinierten MR-Signale derart, dass MR-Signalanteile unterdrückt werden, die von nicht abzubildenden Strukturen hervorgerufen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die MR-Signale als MR-Bilddatensätze bereitgestellt und kombiniert werden, wobei das Verfahren mehrfach durchgeführt wird zum Erstellen einer Zeitserie von kombinierten MR-Bilddaten, und wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: – Bestimmen einer Bewegung der abgebildeten Struktur in der Zeitserie von kombinierten MR-Bilddaten durch Bestimmen der Position der abgebildeten Struktur des Untersuchungsobjekts in den Bilddaten der Zeitserie.
Magnetresonanzanlage (100), die zur Kombination von MR-Signalen, die mit verschiedenen Empfängerspulen (22, 23) von einem Bereich eines Untersuchungsobjekts (11) aufgenommen wurden, ausgestaltet ist, umfassend: – mindestens eine erste und eine zweite Empfängerspule (22, 23) zum Detektieren von mindestens einem ersten bzw. zweiten MR-Spulensignal (S1, S2), wobei die mindestens zwei Empfängerspulen (22, 23) an verschiedenen räumlichen Positionen angeordnet sind; und – eine Verarbeitungseinheit (19), die zur Durchführung der folgenden Schritte ausgestaltet ist: – Bereitstellen von mindestens zwei MR-Signalen (S_i; P, S; M_i), die auf mit mindestens zwei verschiedenen Empfängerspulen (22, 23) aufgenommen MR-Signalen basieren, wobei ein MR-Signal dem mit einer der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignal (S1, S2) oder einer Kombination von mit verschiedenen der Empfängerspulen detektierten MR-Spulensignalen entspricht, wobei die mindestens zwei MR-Signale durch eine räumlich verschiedene Anordnung der Empfängerspulen (22, 23) den Bereich des Untersuchungsobjekts (11) mit verschiedenen Empfindlichkeitsprofilen abbilden; – Vorgeben eines darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts (11) im Orts- bzw. Bildraum, wobei die unerwünschten Signalanteile solche sind, die von außerhalb des darzustellenden Bereichs von den mindestens zwei Empfängerspulen (22, 23) aufgenommen wurden; und – Kombinieren der bereitgestellten MR-Signale (S_i; P, S; M_i) derart, dass unerwünschte MR-Signalanteile unterdrückt werden, zum Bilden eines kombinierten MR-Signals (KS), wobei die Unterdrückung unerwünschter MR-Signalanteile dadurch erfolgt, dass MR-Signalanteile, die mit einer Empfängerspule (22, 23) aufgenommen wurden, die MR-Signalanteile von außerhalb des darzustellenden Bereichs des Untersuchungsobjekts im Vergleich zu anderen Empfängerspulen mit erhöhter Sensitivität detektiert, in dem kombinierten MR-Signal (KS) geringer gewichtet werden als andere MR-Signalanteile.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (100) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2–15 ausgestaltet ist.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einem Rechnersystem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchführen.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches bei Ausführung in einem Rechnersystem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausführt.