DE102011077197A1 - Verzeichnungskorrektur bei einer Magnetresonanz-Bildgebung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung, einer Radial-Magnetresonanz-Bildgebung und einer Echoplanar-Bildgebung. Bei dem Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei der Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung wird ein erster MR-Datensatz in einem Rohdatenraum erfasst, indem der Rohdatenraum beginnend bei einem ersten Punkt (52) entlang einer spiralförmigen Trajektorie (51) abgetastet wird. In Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz wird ein erstes komplexes MR-Bild bestimmt. Das erste komplexe MR-Bild umfasst eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds. Weiterhin wird in dem Rohdatenraum ein zweiter MR-Datensatz erfasst, indem der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt (55) des Rohdatenraums entlang der spiralförmigen Trajektorie (51) abgetastet wird. Der zweite Punkt (55) ist unterschiedlich zu dem ersten Punkt (52). In Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz wird ein zweites komplexes MR-Bild bestimmt, welches eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfasst. In Abhängigkeit der ersten und zweiten Phaseninformation wird eine Verzeichnung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bilds, beispielsweise mit Hilfe eines PLACE-Verfahrens, bestimmt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Magnetresonanzbildgebung, wie sie in der Medizintechnik zur Untersuchung von Patienten verwendet werden können. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Verfahren zur Korrektur von Verzeichnungen oder Verzerrungen in Phasenkodierrichtung, die bei einer Anwendung von echoplanaren, so genannten EPI-Sequenzen, und anderen 2D oder 3D Bildgebungssequenzen, auftreten können und die Bildqualität beeinträchtigen können.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine entsprechend ausgebildete Magnetresonanzanlage.
  • Die Magnetresonanztomographie (MRT), welche für die Magnetresonanzbildgebung verwendet wird, beruht auf dem physikalischen Prinzip der Kernspinresonanz. Bei der Magnetresonanztomographie wird ein Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein Patient, einem konstanten starken Magnetfeld ausgesetzt. Dadurch richten sich die Kernspins der Atome in dem Objekt, welche vorher regellos orientiert waren, aus. Hochfrequenzwellen können diese ausgerichteten Kernspins zu einer Präzessionsbewegung anregen, welche in dem Magnetresonanztomographen das eigentliche Messsignal erzeugt. Das Messsignal kann mit geeigneten Empfangsspulen aufgenommen werden. Durch den Einsatz inhomogener Magnetfelder, welche durch Gradientenspulen erzeugt werden können, kann das Untersuchungsobjekt in alle drei Raumrichtungen räumlich kodiert werden.
  • Bei einem möglichen Verfahren zur Erzeugung von Magnetresonanzbildern (MR-Bild) wird zunächst selektiv eine Schicht beispielsweise in z-Richtung angeregt. Die Kodierung der Ortsinformation in der Schicht erfolgt durch eine kombinierte Phasen- und Frequenzkodierung mittels zweier orthogonaler Gradientenfelder, die in dem Beispiel einer in z-Richtung angeregten Schicht durch Gradientenspulen in x- und y-Richtung erzeugt werden. Die Bildgebungssequenz wird für verschiedene Werte des Phasenkodiergradienten wiederholt, wobei das Kernresonanzsignal bei jedem Sequenzdurchgang mehrere Male in Anwesenheit des Auslesegradienten erfasst wird. Auf diese Weise erhält man eine Zahlenmatrix im so genannten Rohdatenraum oder k-Raum. Aus dieser Zahlenmatrix kann durch eine Fourier-Transformation ein Magnetresonanzbild der angeregten Schicht rekonstruiert werden.
  • Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung von Magnetresonanzbildern ist die so genannte echoplanare Bildgebung („Echoplanar Imaging“, EPI). Dabei werden mehrere phasenkodierte Echos zum Auffüllen der Rohdatenmatrix verwendet. Nach einer einzelnen (selektiven) Hochfrequenzanregung wird eine Serie von Echos im Auslesegradienten erzeugt, die durch eine geeignete Modulation des Phasenkodiergradienten verschiedenen Zeilen in der angeregten Schicht im Rohdatenraum zugeordnet werden.
  • In 1 ist beispielhaft eine Echoplanar-Pulssequenz dargestellt. Nach einem Anregungspuls und einem Refokussierungspuls werden durch einen sinusartig oszillierenden Frequenzkodiergradienten GR in Ausleserichtung und Phasenkodierung multiple Gradientenechos erzeugt. Die Phasenkodierung erfolgt in dieser Darstellung über kleine Gradientenpulse, so genannte Blips, des Phasenkodiergradienten GP im Bereich der Nulldurchgänge des oszillierenden Frequenzkodiergradienten GR und führt auf diese Weise zu einem mäanderförmigen Durchlaufen des Rohdatenraums, wie es in 2 dargestellt ist. EPI kann alternativ auch als kartesisches EPI mit beispielsweise einem rechteckförmigen Verlauf des Auslesegradienten GR oder als nicht kartesisches EPI, beispielsweise Spiral-EPI oder Radial MRI, implementiert werden.
  • EPI-Sequenzen weisen extrem kurze Messzeiten von typischerweise 30–50 ms für eine MR-Bildakquisition pro 2D Schicht auf. Dadurch sind sie besonders in der funktionellen Bildgebung und bei Perfusions- und Diffusionsmessungen geeignet, da Bewegungsartefakte, zum Beispiel durch Atmung oder pulsierende Bewegung von Blut oder Flüssigkeit, drastisch reduziert werden können. Ein Problem bei diesen schnellen Bildgebungsverfahren ist ihre hohe Empfindlichkeit gegenüber B0-Feldverzerrungen oder induzierten Suszeptibilitäten, da die Auslesezeit pro Anregung verglichen mit anderen Verfahren, welche nur Teile oder eine Zeile in dem Rohdatenraum erfassen, erheblich länger ist.
  • Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, durch welche sich aus zwei zueinander benachbarten in Phasenkodierrichtung aber verschobenen k-Raum-Trajektorien Informationen über die Inhomogenitäten des Magnetfelds ableiten lassen. Aus diesen Informationen wiederum lässt sich eine so genannte Feldkarte (Field Map) oder eine so genannte Verschiebungskarte (Displacement Map) bestimmen. Während die Feldkarte Magnetfeldverzerrungen bzw. Magnetfeldverschiebungen darstellt, enthält die Verschiebungskarte die ursprünglichen Positionen (bzw. den Offset zur ursprünglichen Position) der aufgrund dieser Magnetfeldverschiebungen bzw. Magnetfeldinhomogenitäten in Phasenkodierrichtung verzerrten bzw. verschobenen Bildpunkte der Magnetresonanzbilder. Ein derartiges Verfahren zur Erstellung von Verschiebungskarten ist das so genannte PLACE-Verfahren (Phase Labeling for Additional Coordinate Encoding). Dieses PLACE-Verfahren ist in der Veröffentlichung von Qing-San Xiang und Frank Q. Ye mit dem Titel „Correction for Geometric Distortion and N/2 Ghosting in EPI by Phase Labeling for Additional Coordinate Encoding (PLACE)", Magnetic Resonance in Medicine 57: 731–741 (2007) ausführlich beschrieben und wird daher nachfolgend nur kurz anhand der 3 und 4 umrissen. Bei dem PLACE-Verfahren werden nacheinander zwei echoplanare Bildgebungen mit kartesischer Abtastung durchgeführt. Die erste Abtastung, welche in 3 gezeigt ist, wird in üblicher Art und Weise durchgeführt, indem eine k-Raum-Trajektorie mäanderförmig durchlaufen wird. Die Anzahl der Zeilen in Phasenkodierrichtung beträgt in 3 aus Übersichtlichkeitsgründen nur neun und ist bei realen Echoplanar-Bildgebungen erheblich höher, beispielsweise 32–256. Danach wird eine zweite echoplanare Bildgebung durchgeführt, welche den k-Raum entlang einer k-Raum-Trajektorie abtastet, welche in Phasenkodierrichtung beispielsweise um eine oder mehrere Zeilen verschoben ist. 4 zeigt eine derartige k-Raum-Trajektorie, welche um zwei Zeilen verschoben wurde, wie durch den Doppelpfeil 41 dargestellt. Physikalisch erzeugt der somit hinzugefügte Gradientenbereich eine relative Phasenrampe über das Untersuchungsobjekt und kodiert direkt die unverzerrte ursprüngliche Koordinate in Phasenkodierrichtung eines jeden Bildpunkts in einen Phasenunterschied zwischen den beiden verzeichneten komplexen Bildern, welche aus der ersten Bildgebung nach 3 und der zweiten Bildgebung nach 4 gewonnen wurden. Die Phaseninformation wird dann verwendet, um die verzeichneten Signale auf ihre ursprünglichen Stellen abzubilden. Anders ausgedrückt kann aus den Phaseninformationen der versetzten k-Raum-Trajektorien zweier präinterventioneller EPI-Bilder die Bildpunktverzeichnung (Bildpunktverzerrung oder Bildpunktverschiebung) in Phasenkodierrichtung bestimmt werden. Daraus lässt sich eine Verschiebungskarte bestimmen, welche auf die erfassten Bilder angewendet werden kann.
  • Üblicherweise werden bei einer funktionellen EPI-Messung 200–300 Bilder pro Volumen akquiriert (typischerweise 20–40 Schichten pro Volumen). Die DE 10 2008 007 048 B4 betrifft ein Verfahren zur dynamischen Verzeichnungskorrektur bei EPI-Messungen, bei welcher sich unmittelbar aufeinanderfolgende Bildakquisitionen in alternierender oder anderweitig periodischer Weise hinsichtlich Phaseninformation, Phasenkodierrichtung oder hinsichtlich der Echozeit unterscheiden und aufgrund dieses Unterschiedes aus Paaren unmittelbar aufeinanderfolgender Bildakquisitionen jeweils eine Feldkarte und/oder eine Verschiebungskarte errechnet wird, mit der zumindest ein verzeichnetes Ergebnisbild korrigiert wird. Aus Paaren unmittelbar aufeinanderfolgender Bildakquisitionen werden gemäß einer Ausführungsform mithilfe des zuvor beschriebenen PLACE-Verfahrens entsprechende Feldkarten oder Verschiebungskarten bestimmt.
  • Wie zuvor beschrieben, unterscheiden sich die beiden EPI-Messungen, welche in den PLACE-Verfahren verwendet werden, dadurch, dass der k-Raum in zwei in Phasenkodierrichtung verschobenen Trajektorien abgetastet wird und daher für nicht kartesische Abtastungen, beispielsweise spiralförmige oder radiale Abtastungen, wie sie beispielsweise von Gary H. Glover und Christine S. Law in „Spiral-In/Out BOLD fMRI for Increased SNR and Reduced Susceptibility Artefacts" in Magnetic Resonance in Medicine, 46: 515–522 (2001) bekannt sind, nicht angewendet werden kann. Weiterhin werden beim PLACE-Verfahren korrespondierende Zeilen im k-Raum der beiden EPI-Messungen bei unterschiedlichen Echozeiten erfasst. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Amplituden und somit unterschiedliche Betragsbilder. Die Betragsbilder sind daher nicht direkt miteinander vergleichbar.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verzeichnungskorrektur bei Magnetresonanz-Bildgebungen, insbesondere bei einer spiralförmigen oder radialen Abtastung, zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Verzeichniskorrektur bei einer Radial-Magnetresonanz-Bildgebung nach Anspruch 4, einem Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Echoplanar-Bildgebung nach Anspruch 7, ein Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Echoplanar-Bildgebung nach Anspruch 9, eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 15, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17 und einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 18 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung bereitgestellt. Bei der Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung wird zur Erfassung eines Magnetresonanzdatensatzes (MR-Datensatz) nach einer einzelnen Hochfrequenzanregung mittels einer Modulation von mindestens zwei Auslesegradienten in mindestens zwei Raumrichtungen ein Rohdatenraum, ein so genannter k-Raum, spiralförmige abgetastet. Die Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung kann beispielsweise eine Spiral-Echoplanar-Bildgebung umfassen, bei welcher der Rohdatenraum mit zwei Auslesegradienten in zwei Raumrichtungen (z.B. X und Y) spiralförmig abgetastet wird. Bei der einzelnen Hochfrequenzanregung kann beispielsweise eine Schicht im Rohdatenraum angeregt werden, so dass mithilfe der X und Y Auslesegradienten eine Ebene im Rohdatenraum spiralförmig abgetastet wird. Weiterhin kann die Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung eine 3D-Bildgebung umfassen, bei welcher der Rohdatenraum mittels einer Modulation von drei Auslesegradienten in drei Raumrichtungen spiralförmig abgetastet wird. Bei dem Verfahren wird ein erster MR-Datensatz in dem Rohdatenraum erfasst, indem der Rohdatenraum beginnend bei einem ersten Punkt des Rohdatenraums entlang einer spiralförmigen Trajektorie abgetastet wird. In Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz wird ein erstes komplexes Magnetresonanzbild (MR-Bild) bestimmt. Das erste komplexe MR-Bild umfasst eine Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds. Das erste komplexe MR-Bild kann weiterhin eine Amplitudeninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds umfassen. Gemäß dem Verfahren wird ein zweiter MR-Datensatz in dem Rohdatenraum erfasst. Dazu wird der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt des Rohdatenraums entlang der spiralförmigen Trajektorie abgetastet. Der zweite Punkt ist unterschiedlich zu dem ersten Punkt, d.h. bei der Erfassung des zweiten MR-Datensatzes wird die spiralförmige Trajektorie von einem anderen Startpunkt aus beginnend abgetastet als bei dem Erfassen des ersten MR-Datensatzes. In Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz wird ein zweites komplexes MR-Bild bestimmt. Das zweite komplexe MR-Bild umfasst eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds. Auch das zweite MR-Bild kann zusätzlich eine Amplitudeninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfassen. In Abhängigkeit von der ersten und zweiten Phaseninformation wird eine geometrische Verzeichnung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bilds bestimmt. Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren können somit zwei komplexe Magnetresonanzbilder bestimmt werden, deren Phaseninformationen wie bei dem zuvor beschriebenen PLACE-Verfahren dazu verwendet werden können, um geometrische Verzeichnungen daraus zu bestimmen und die MR-Bilder entsprechend zu korrigieren. Beispielsweise kann auf der Grundlage des PLACE-Verfahrens eine Feld- und/oder Verschiebungskarte bestimmt werden, mit welcher die Anordnung von Bildpunkten des ersten oder zweiten MR-Bildes korrigiert werden kann.
  • Je nach Anwendung kann die spiralförmige Trajektorie mit einem vorbestimmten Radius beginnen, welcher sich entlang der Trajektorie verringert oder welcher sich entlang der Trajektorie vergrößert. Anders ausgedrückt, kann die spiralförmige Trajektorie entweder von Außen nach Innen oder von Innen nach Außen durchlaufen werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Radial-Magnetresonanz-Bildgebung bereitgestellt. Bei der Radial-Magnetresonanz-Bildgebung wird zur Erfassung eines Magnetresonanz-Datensatzes nach einer einzelnen Hochfrequenzanregung mittels einer Modulation von zwei Auslesegradienten in zwei Raumrichtungen (z.B. X, Y) oder mittels einer Modulation von drei Auslesegradienten in drei Raumrichtungen (X, Y, Z) ein Rohdatenraum im Wesentlichen radial abgetastet. Bei dem Verfahren wird ein erster MR-Datensatz in dem Rohdatenraum erfasst, indem der Rohdatenraum beginnend bei einem ersten Punkt des Rohdatenraums entlang einer Trajektorie durch das Zentrum des Rohdatenraums abgetastet wird und insgesamt mehrere Trajektorien mit verschiedenen Winkeln durch das Zentrum des Rohdatenraums erfasst werden. Die mehreren Trajektorien können darüber hinaus auch Trajektorien umfassen, welche im Wesentlichen durch das Zentrum des Rohdatenraums verlaufen, wie zum Beispiel bei einer Radial-Magnetresonanz-Bildgebung. In Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz wird ein erstes komplexes MR-Bild bestimmt, welches eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds umfasst. In dem Rohdatenraum wird ein zweiter MR-Datensatz erfasst, indem der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt des Rohdatenraums entlang der gleichen Trajektorie abgetastet wird. Der zweite Punkt, d.h. der Startpunkt des zweiten MR-Datensatzes, ist jedoch unterschiedlich zu dem ersten. In Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz wird ein zweites komplexes MR-Bild bestimmt, welches eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfasst. Aus der ersten und zweiten Phaseninformation wird eine geometrische Verzeichnung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bildes bestimmt. Die geometrische Verzerrung kann beispielsweise eine Bestimmung einer Feld- oder Verschiebungskarte auf der Grundlage des PLACE-Verfahrens umfassen.
  • Dadurch wird es möglich, ähnlich wie bei kartesischen Echoplanar-Bildgebungen auch bei nicht-kartesischen Echoplanar-Bildgebungen, wie zum Beispiel der Spiral-Echoplanar-Bildgebung oder der Radial-MR-Bildgebung, eine geometrische Verzeichnung der Bildpunkte zu bestimmen und zu korrigieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Rohdatenraum mit einer veränderlichen Geschwindigkeit entlang der Trajektorie abgetastet. Weiterhin kann der Rohdatenraum entlang der Trajektorie mit einer veränderlichen Dichte abgetastet werden. Dadurch kann die Abtastung des Rohdatenraums an Anforderungen der resultierenden Magnetresonanzbilder, wie zum Beispiel Auflösung oder Kontrast, oder an eine gewünschte Erfassungsgeschwindigkeit angepasst werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein weiteres Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Echoplanar-Bildgebung im Rahmen einer Magnetresonanz-Bildgebung bereitgestellt. Bei der Echoplanar-Bildgebung wird zur Erfassung eines MR-Datensatzes nach einer einzelnen Hochfrequenzanregung mittels einer Modulation eines Auslesegradienten und eines Phasenkodiergradienten ein Rohdatenraum abgetastet. Bei dem Verfahren wird ein erster MR-Datensatz in dem Rohdatenraum gemäß der Echoplanar-Bildgebung erfasst, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem ersten Punkt des Rohdatenraums entlang einer vorbestimmten Trajektorie abgetastet wird. Die Trajektorie kann beispielsweise kartesisch oder, wie in den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, auch nicht-kartesisch sein. In Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz wird ein erstes komplexes MR-Bild bestimmt. Das erste komplexe MR-Bild umfasst eine Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds. Weiterhin wird ein zweiter MR-Datensatz in dem Rohdatenraum erfasst, indem der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt des Rohdatenraums entlang der vorbestimmten Trajektorie abgetastet wird. Der zweite Punkt ist unterschiedlich zu dem ersten Punkt, d.h., der erste und zweite Punkt liegen zwar auf der gleichen Trajektorie, aber an unterschiedlichen Orten. Zusätzlich wird beim Erfassen des zweiten MR-Datensatzes nach der einzelnen Hochfrequenzanregung ein Beginn der Modulation des Auslesegradienten und des Phasenkodiergradienten derart verzögert, dass Punkte der Trajektorie beim Erfassen des zweiten MR-Datensatzes zu gleichen Zeitpunkten bezogen auf die Hochfrequenzanregung abgetastet werden wie entsprechende Punkte der Trajektorie beim Erfassen des ersten MR-Datensatzes.
  • Anders ausgedrückt werden zwei MR-Datensätze gemäß einer Echoplanar-Bildgebungen erfasst. MR-Datenwerte des Rohdatenraums werden der Reihe nach entlang der vorbestimmten Trajektorie abgetastet und erfasst. Die Erfassung des ersten MR-Datensatzes beginnt beispielsweise bei einem ersten Punkt des Rohdatenraums. Die Erfassung des zweiten MR-Datensatzes beginnt hingegen bei einem zweiten Punkt auf derselben Trajektorie, der jedoch beim Erfassen des ersten MR-Datensatzes erst später, also nach dem Erfassen des ersten Punktes erfasst wird. Der Abstand zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt kann beispielsweise mehrere Abtastpunkte betragen oder, im Falle einer kartesischen EPI kann der Abstand zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt eine oder mehrere Zeilen der kartesischen Abtastung umfassen. Die Echoplanar-Bildgebung zum Erfassen des ersten MR-Datensatzes hat eine einzelne Hochfrequenzanregung und die Echoplanar-Bildgebung zum Erfassen des zweiten MR-Datensatzes hat ebenfalls eine einzelne Hochfrequenzanregung. Das Abtasten des Rohdatenraums zur Erfassung des zweiten MR-Datensatzes wird zeitlich bezogen auf die Hochfrequenzanregung so gelegt, dass Punkte der vorbestimmten Trajektorie, die bei beiden Echoplanar-Bildgebungen abgetastet werden, bezüglich der jeweiligen Hochfrequenzanregungen zu einem gleichen Zeitpunkt abgetastet werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine entsprechende Verzögerungszeit zwischen dem Beginn der Modulation des Auslesegradienten und des Phasenkodiergradienten beim Erfassen des zweiten MR-Datensatzes entsprechend eingefügt wird.
  • In Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz wird ein erstes komplexes MR-Bild bestimmt, welches eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds umfasst. In Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz wird ein zweites komplexes MR-Bild bestimmt, welches eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfasst. In Abhängigkeit von der ersten und zweiten Phaseninformation wird eine geometrische Verzeichnung für Bildpunkte des ersten und/oder zweiten MR-Bild bestimmt. Die geometrische Verzeichnung kann beispielsweise auf der Grundlage des PLACE-Verfahrens in Form einer Feldkarte oder Verschiebungskarte bestimmt werden. Durch das Einfügen der Verzögerung zwischen der Hochfrequenzanregung der zweiten Echoplanar-Bildgebung und der Erfassung des zweiten MR-Datensatzes werden korrespondierende Punkte der Trajektorie beim Erfassen des ersten MR-Datensatzes und beim Erfassen des zweiten MR-Datensatzes zu gleichen Echozeiten erfasst. Dadurch werden Beträge von korrespondierenden Bildpunkten in dem ersten komplexen MR-Bild und dem zweiten komplexen MR-Bild miteinander vergleichbar, sodass diese Beträge bei der Auswertung den MR-Bildern sinnvoll in Beziehung gesetzt werden können.
  • Bei einem weiteren Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Verzeichnungskorrektur bei einer Magnetresonanz-Echoplanar-Bildgebung bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird ein Untersuchungsobjekt mit einer einzelnen Hochfrequenzanregung für ein Erfassen von mindestens einem ersten MR-Datensatz und einem zweiten MR-Datensatz angeregt. Anders ausgedrückt, wird beispielsweise nur eine Hochfrequenzanregung zur Schichtselektion angewendet und daraufhin der erste und der zweite MR-Datensatz wie nachfolgend beschrieben erfasst. Insbesondere wird zwischen dem Erfassen des ersten MR-Datensatzes und dem Erfassen des zweiten MR-Datensatzes keine weitere Hochfrequenzanregung durchgeführt. Der erste MR-Datensatz wird in einem Rohdatenraum erfasst, indem der Rohdatenraum beginnend mit einem ersten Punkt des Rohdatenraums entlang einer vorbestimmten Trajektorie mittels einer Modulation eines Auslesegradienten und eines Phasenkodiergradienten abgetastet wird. Weiterhin wird der zweite MR-Datensatz in dem Rohdatenraum erfasst, indem der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt des Rohdatenraums entlang der vorbestimmten Trajektorie abgetastet wird. Der zweite Punkt ist unterschiedlich zu dem ersten Punkt. In Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz wird ein erstes komplexes MR-Bild bestimmt, welche eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds umfasst. In Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz wird ein zweites komplexes MR-Bild bestimmt. Das zweite komplexe MR-Bild umfasst eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds. In Abhängigkeit der ersten und zweiten Phaseninformation wird eine geometrische Verzerrung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bilds bestimmt, beispielsweise in Form einer Feldkarte oder Verschiebungskarte auf der Grundlage des PLACE-Verfahrens. Somit werden der erste MR-Datensatz und der zweite MR-Datensatz mit Hilfe einer Multi-Echo-Sequenz innerhalb einer MR Anregung erfasst statt mit zwei bei dem PLACE-Verfahren verwendeten Einzel-Echo-Sequenzen mit zwei verschiedenen MR Anregungen.
  • Dadurch können der erste MR-Datensatz und der zweite MR-Datensatz in Abstand von wenigen Millisekunden, beispielsweise im Abstand von 50 bis 100 ms, erfasst werden, sodass nur geringe Unterschiede in dem ersten und zweiten MR-Datensatz aufgrund von Bewegungen des Untersuchungsobjekts oder zeitlichen B0-Feld Änderungen auftreten können, wodurch eine zuverlässige Korrektur der Verzeichnung mit Hilfe der Phaseninformation möglich ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die zuvor beschriebene Echoplanar-Bildgebung mit einer einzelnen Hochfrequenzanregung für den ersten MR-Datensatz und den zweiten MR-Datensatz eine Multi-Spin-Echo-Sequenz umfassen, bei welcher vor dem Erfassen des ersten MR-Datensatzes ein erster Hochfrequenzrefokussierungspuls angewendet wird und zwischen dem Erfassen des ersten MR-Datensatzes und dem Erfassen des zweiten MR-Datensatzes ein zweiter Hochfrequenzrefokussierungspuls angewendet wird. Der erste Refokussierungspuls kann ferner eine magnetische Präparation, beispielsweise ein Einstellen eines Diffusionswichtungsgradienten umfassen. Der Diffusionswichtungsgradient kann in einer beliebigen Richtung eingestellt werden, beispielsweise in einer Ausleserichtung oder in einer Phasenkodierrichtung. Die einzelne Anregung für die Erfassung des ersten und zweiten MR-Datensatzes ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Zeit für die Diffusionspräparation hauptsächlich die Dauer der Erfassungssequenz beeinflusst. Durch die somit verkürzte Echoplanar-Bildgebung wird die Verwendung von mehrfachen refokussierten Echos innerhalb der T2-Relaxationszeit möglich. Zur weiteren Beschleunigung des Echoplanar-Bildgebungsverfahrens kann das Verfahren mit Verfahren zur parallelen Bildgebung (Parallel Acquistion Technique PAT oder Parallel Imaging PI) oder der sogenannten „Zoomed-Echoplanar-Bildgebung“ mit verringertem Field of View oder einer segmentierten Echoplanar-Bildgebung mit einer segmentierten Auslese- oder Phasenrichtung, kombiniert werden.
  • Obwohl die zuvor beschriebenen Verfahren zur Verzeichnungskorrektur getrennt beschrieben wurden, können die zuvor beschriebenen Verfahren und ihre Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Magnetresonanzanlage bereitgestellt, welche einen Grundfeldmagneten, ein Gradientenfeldsystem, eine Hochfrequenzantenne und eine Steuereinrichtung umfasst. Die Steuereinrichtung steuert das Gradientenfeldsystem und die Hochfrequenzantenne an. Weiterhin empfängt die Steuereinrichtung Messsignale, welche von der Hochfrequenzantenne aufgenommen werden, und wertet die Messsignale aus, um Magnetresonanzbilder zu erstellen. Weiterhin ist die Steuereinrichtung zur Durchführung von einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Verfahren ausgestaltet. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, einen MR-Datensatz in einem Rohdatenraum gemäß einer Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung zu erfassen. Bei der Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung wird zur Erfassung des MR-Datensatzes nach einer einzelnen Hochfrequenzanregung der Rohdatenraum spiralförmig abgetastet, indem Auslesegradienten moduliert werden. Der Rohdatenraum wird beginnend bei einem ersten Punkt des Rohdatenraums entlang einer spiralförmigen Trajektorie abgetastet. Weiterhin ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, ein erstes komplexes MR-Bild in Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz zu bestimmen. Das erste komplexe MR-Bild umfasst eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten komplexen MR-Bilds. Weiterhin ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, in dem Rohdatenraum gemäß der Spiral-Echoplanar-Bildgebung einen zweiten MR-Datensatz zu erfassen. Dabei wird der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt des Rohdatenraums entlang der spiralförmigen Trajektorie abgetastet. Der zweite Punkt ist unterschiedlich zu dem ersten Punkt. Der zweite Punkt kann beispielsweise ein Punkt auf der spiralförmigen Trajektorie sein, welcher bei der Erfassung des ersten MR-Datensatzes zeitlich nach dem Abtasten des ersten Punkts abgetastet wird. in Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz bestimmt die Steuereinrichtung ein zweites komplexes MR-Bild, welches eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfasst. Weiterhin bestimmt die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der ersten und zweiten Phaseninformation eine geometrische Verzeichnung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bildes. Die geometrische Verzeichnung kann beispielsweise in Form einer Feldkarte oder Verschiebungskarte auf der Grundlage des PLACE-Verfahrens bestimmt werden.
  • Da die Magnetresonanzanlage zur Durchführung von einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Verfahren ausgestaltet sein kann, umfasst sie auch die zuvor beschriebenen Vorteile.
  • Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage laden kann, bereit. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise einen Mikroprozessor oder einen Computer umfassen. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuereinrichtung läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, zum Beispiel Bibliotheken oder Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen des Verfahrens 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 die Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode, z.B. C++, welcher noch kompiliert oder übersetzt und gebunden werden muss oder welcher nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, welcher zur Ausführung nur noch in die entsprechende Verarbeitungseinheit zu laden ist.
  • Schließlich stellt die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, zum Beispiel eine CD, eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick bereit, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software, wie sie zuvor beschrieben wurde, gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen bzw. Software von dem Datenträger gelesen und in der Verarbeitungseinheit gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert werden.
  • 1 zeigt ein Sequenzdiagramm einer Echoplanar-Bildgebungs-Sequenz nach dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt schematisch eine reale mäanderförmige Abtastung des Rohdatenraums bei einer Echoplanar-Bildgebungs-Sequenz.
  • 3 und 4 zeigen für ein PLACE-Verfahren die Trajektorien im Rohdatenraum von zwei aufeinander folgenden Echoplanar-Bildgebungs-Messungen mit einem Phasenversatz von einer Zeile in Phasenkodierrichtung.
  • 5 und 6 zeigen eine spiralförmige Rohdatenraumabtastung einer Magnetresonanz-Bildgebungs-Messung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt ein Sequenzdiagramm für eine Magnetresonanz-Bildgebungs-Sequenz für eine Abtastung des Rohdatenraums nach 5 oder 6.
  • 8 zeigt eine radiale Rohdatenraumabtastung einer Magnetresonanz-Bildgebungs-Messung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 und 10 zeigen Details der radialen Rohdatenraumabtastung nach 8.
  • 11 und 13 zeigen Sequenzdiagramme einer Echoplanar-Bildgebung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 12 und 14 zeigen Rohdatenraumabtastungen bei Echoplanar-Bildgebungs-Messungen nach 11 bzw. 13.
  • 15 zeigt schematisch Echoplanar-Bildgebungs-Sequenzen im Falle eines PLACE-Verfahrens gemäß dem Stand der Technik.
  • 16 zeigt schematisch Echoplanar-Bildgebungs-Sequenzen für ein PLACE-Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 17 zeigt Details einer Echoplanar-Bildgebungs-Sequenz der 16.
  • 18 zeigt schematisch eine Magnetresonanzanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine Trajektorie 51 in einer X/Y Ebene des Rohdatenraums, des sogenannten k-Raums. Die Trajektorie 51 verläuft spiralförmig von Außen nach Innen und endet im Mittelpunkt des Rohdatenraums. Entlang der Trajektorie 51 werden Daten zum Füllen des Rohdatenraums an Punkten 52–57 erfasst. Weitere Abtastpunkte sind auf der Trajektorie 51 vorhanden, welche jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit weiteren Bezugszeichen versehen sind. Darüber hinaus sind weitere Abtastpunkte entlang der Trajektorie 51 vorhanden, welche jedoch ebenfalls aus Übersichtlichkeitsgründen nicht in der 5 eingezeichnet sind. Die weiteren Abtastpunkte verlaufen entlang der Trajektorie 51 bis zum Mittelpunkt der spiralförmigen Trajektorie 51.
  • 7 zeigt ein Sequenzdiagramm der Gradienten Gx und Gy, um den Rohdatenraum spiralförmig wie in 5 gezeigt abzutasten. Dazu wird zunächst eine einzelne Schicht des Rohdatenraums selektiert und mit einem Hochfrequenzimpuls angeregt.
  • Diese Anregung ist in 7 nicht im Detail dargestellt, sondern verallgemeinert durch den Block 61 dargestellt. Durch Anlegen der Gradienten 62 und 63 wird der Startpunkt (Pre-Phaser), beispielsweise der Punkt 52 in 5 der Trajektorie 51 eingestellt. Durch Anlegen von geeigneten X und Y Auslesegradienten 64, 65 werden weitere Punkte 52-57 sowie weitere Punkte entlang der Trajektorie 51 ausgelesen. Die in 7 gezeigten Gradienten 64 und 65 sind nur schematisch dargestellt. Details zur Spiral-Echoplanar-Bildgebung sind in der Veröffentlichung von Gary H. Glover und Christine S. Law „Spiral In/Out BOLD fMRI for Increased SNR and reduced Susceptibility Artefacts" beschrieben.
  • Um Verzeichnungen zu korrigieren, welche aufgrund der langen Auslesezeit pro Anregung durch B0-Feldänderungen oder induzierte Suszeptibilitäten hervorgerufen werden können, werden zwei Spiral-Echoplanar-Messungen durchgeführt. Bei der ersten Messung beginnt die Abtastung, wie in 5 gezeigt, bei Punkt 52 gefolgt von Punkt 53, Punkt 54, Punkt 55, Punkt 56, Punkt 57 usw. Auf der Grundlage dieser EPI-Messung wird der k-Raum gefüllt und mit Hilfe einer Fourier-Transformation ein erstes komplexes MR-Bild erstellt. Das erste MR-Bild enthält für jeden Bildpunkt eine Betragsinformation und eine Phaseninformation. Im Anschluss daran wird eine zweite EPI-Messung durchgeführt, bei der die Abtastung im Rohdatenraum beispielsweise bei Punkt 55 beginnt, wie in 6 gezeigt. Nachfolgend werden die Punkte 56, 57 usw. entlang der Trajektorie 51 abgetastet. Mit den Abtastwerten wird der k-Raum gefüllt und mit Hilfe einer Fourier-Transformation ein zweites komplexes Magnetresonanzbild erstellt. In dem zweiten komplexen Magnetresonanzbild ist ebenfalls jedem Bildpunkt eine Phaseninformation und eine Betragsinformation zugeordnet. Gemäß dem PLACE-Verfahren kann nun aus der Phasendifferenz der Bildpunkte des ersten und zweiten komplexen Magnetresonanzbildes eine Verzeichnung für jeden Bildpunkt bestimmt werden und somit können die Positionen der Bildpunkte korrigiert werden. Physikalischer Hintergrund ist dabei, dass durch einen Versatz 58 zwischen den Startpunkten 52 (5) und 55 (6) der beiden EPI-Messungen eine relative Phasenrampe über dem Objekt erzeugt wurde und direkt die unverzeichneten ursprünglichen Koordinaten eines jeden Bildpunktes in eine Phasendifferenz zwischen den beiden verzeichneten komplexen Bildern kodiert werden.
  • 8 zeigt eine Trajektorie zur Abtastung des Rohdatenraums bei einer Radial-MR-Bildgebung. Die Trajektorie umfasst Geraden 71–76, welche durch das Zentrum des Rohdatenraums verlaufen und der Reihe nach entlang der jeweiligen Geraden abgetastet werden. Abtastpunkte sind exemplarisch auf der Geraden 72 in 8 gezeigt. 9 zeigt die Gerade 72 im Detail. Die Gerade 72 kann beispielsweise beginnend mit dem Punkt 81 gefolgt von dem Punkt 82, dem Punkt 83 usw. abgetastet werden. Entsprechende Sequenzdiagramme zur Abtastung des k-Raums in radialer Richtung sind in dem Stand der Technik der Radial-MRI bekannt (z.B. "Magnetic Resonance Angiographie" von I. P. Arlart et al, ISBN 3-540-43975-7; oder "Real-time MRI at a resolution of 20 ms" von Martin Uecker et al, NMR in Biomedicine Volume 23, Issue 8, pages 986–994, October 2010) und werden daher hier nicht weiter im Detail beschrieben werden. Um Verzeichnungen bei der EPI-Messung zu korrigieren, welche aufgrund der langen Auslesezeit pro Anregung durch B0-Feldänderungen oder Suszeptibilitätsänderungen auftreten können, werden wiederum zwei EPI-Messungen mit unterschiedlichen Startpunkten durchgeführt. Bei der ersten EPI-Messung, welche in 9 gezeigt ist, wird der Rohdatenraum beginnend mit beispielsweise dem Punkt 81 wie zuvor beschrieben abgetastet und gefüllt. Bei der zweiten EPI-Messung, welche in 10 gezeigt ist, beginnt die Abtastung und das Auffüllen des Rohdatenraums beispielsweise mit dem Punkt 84, also um einen Versatz 87 versetzt zu der ersten EPI-Messung. Auf der Grundlage der zweiten EPI-Messung wird ein zweites komplexes Magnetresonanzbild erstellt und eine Verzeichnung kann auf der Grundlage der Phaseninformationen aus dem ersten und zweiten Magnetresonanzbild bestimmt werden und somit können die Magnetresonanzbilder korrigiert werden.
  • 11 bis 14 zeigen Sequenzdiagramme und Trajektorien im Rohdatenraum für eine Verzeichniskorrektur mit Hilfe des PLACE-Verfahrens. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur acht Zeilen im Rohdatenraum dargestellt. Bei realen EPI-Messungen wird üblicherweise eine erheblich höhere Anzahl von Zeilen im Rohdatenraum abgetastet, beispielsweise 64 bis 256 Zeilen. 11 zeigt das Sequenzdiagramm für eine erste EPI-Messung. Nach einer Anregung 90 wird der Rohdatenraum beginnend am Punkt 101 mit der Zeile 1 mit Hilfe des Auslesegradienten GR 91 und des Phasenkodiergradienten GP 92 zeilenweise mäanderförmig von Unten nach Oben ausgelesen. Die Bezugszeichen 1–8 bezeichnen dabei Zeitbereiche der 11 mit korrespondierenden Zeilen der 12. Nach Zeit TE1 wird das Zentrum des Rohdatenraums durchlaufen, d.h. die Mitte der fünften Zeile. Nachdem die erste EPI-Messung gemäß der 11 und 12 durchgeführt wurde, wird die zweite EPI-Messung gemäß der 13 und 14 durchgeführt. Der Ablauf ist im Wesentlichen der Gleiche: Nach der Anregung 110 wird mit Hilfe des Auslesegradienten GR 111 und des Phasenkodiergradienten GP 112 der Rohdatenraum beginnend an einem Punkt 121 wie in 14 gezeigt abgetastet, wobei jedoch die erste Zeile der 14 der dritten Zeile der 12 entspricht, die zweite Zeile der 14 der vierten Zeile der 12 entspricht, die dritte Zeile der 14 der fünften Zeile der 12 entspricht usw. Der Rohdatenraum wird somit mit einem Versatz 120 von zwei Zeilen abgetastet. Ohne weitere Maßnahmen würde somit nach der Zeit TE1 wiederum die fünfte Zeile abgetastet werden, welche jedoch der siebten Zeile der 12 entsprechen würde. Dies hätte zu Folge, dass die Abtastwerte korrespondierender Punkte im Rohdatenraum aufgrund dieser unterschiedlichen Abtastung unterschiedliche Amplituden aufweisen würden und somit unterschiedliche Beträge in den entsprechenden Magnetresonanzbildern bewirken würden. Daher wird, wie in 13 gezeigt, nach der Anregung 110 eine Verzögerung 113 derart eingefügt, dass der Abstand TE2 zwischen der Anregung 110 und der dritten Zeile der zweiten EPI-Messung genau so groß ist wie die Zeit TE1 zwischen der Anregung 90 und der fünften Zeile bei der ersten EPI-Messung. Dadurch ergeben sich aufgrund der versetzten Abtastung des Rohdatenraums keine unterschiedlichen Amplituden für korrespondierende Abtastpunkte im Rohdatenraum. Daher können die so bestimmten Magnetresonanzbilder beispielsweise bei funktionalen Magnetresonanzbildgebungen verwendet werden, insbesondere bei zeitlichen Serien von Volumenbildern, bei welchen kleine Änderungen der Beträge verwendet werden, beispielsweise um physiologische BLOD (Blood Oxygenation Level Dependent Contrast) Änderungen zu erfassen.
  • 15 zeigt schematisch, wie im Stand der Technik Volumenaufnahmen mit Hilfe einer Echoplanar-Bildgebung und einer Verzeichniskorrektur mit dem PLACE-Verfahren durchgeführt werden. Für eine Anzahl NSLC von Schichten des zu untersuchenden Volumens wird jeweils eine Anregung 131 mit einer nachfolgenden EPI-Messung 132 durchgeführt. Die EPI-Messung 132 wird beispielsweise ohne Versatz wie in 12 gezeigt durchgeführt und daher als PLACE(0), d.h. mit Versatz 0, durchgeführt. Nachdem alle Schichten NSLC erfasst wurden, werden die Schichten NSLC erneut der Reihe nach abgetastet, d.h. jede Schicht wird nach einer Anregung 133 mit einer EPI-Messung 134 abgetastet. Die EPI-Messung 134 wird beispielsweise wie in 14 gezeigt durchgeführt, d.h. mit einem Versatz von beispielsweise zwei Zeilen, was in 15 durch die Bezeichnung PLACE(+2) gekennzeichnet ist. Mit den Daten der 2NSLC EPI-Messungen können NSLC erste Magnetresonanzbilder und NSLC zweite Magnetresonanzbilder bestimmt werden, welche jeweils Phaseninformationen für Bildpunkte der entsprechenden Magnetresonanzbilder aufweisen und in Abhängigkeit der Phaseninformationen können geometrische Verzeichnungen für die Bildpunkte gemäß dem PLACE-Verfahren bestimmt werden. Der zeitliche Abstand zwischen entsprechenden Bildern, welche bei dem PLACE-Verfahren in Beziehung gesetzt werden, beträgt typischerweise 2 bis 3 Sekunden. Aufgrund von Bewegungen des Untersuchungsobjekts, z.B. Atmung oder Herzschlag eines Patienten, kann eine Verzeichniskorrektur beeinträchtigt werden.
  • 16 zeigt ein gemäß der vorliegenden Erfindung optimiertes Verfahren zur Erfassung eines Untersuchungsvolumens mit Hilfe von Echoplanar-Bildgebungen. Für die zu untersuchenden NSLC Schichten wird jeweils die entsprechende Schicht mit einer Hochfrequenzanregung 141 angeregt und nachfolgend mit zwei EPI-Messungen abgetastet, wobei die zweite Messung gegenüber der ersten Messung um beispielsweise zwei Zeilen versetzt abgetastet wird. Die erste EPI-Messung 142 wird also beispielsweise wie in 12 gezeigt abgetastet und die zweite EPI-Messung 143 wie in 14 gezeigt abgetastet. Der zeitliche Abstand zwischen den beiden Abtastungen beträgt nunmehr nur noch wenige Millisekunden, beispielsweise 50 ms, sodass die Wahrscheinlichkeit von Patientenbewegungen sehr gering ist und die Verzeichnungskorrektur mit dem PLACE-Verfahren zuverlässig durchgeführt werden kann.
  • 17 zeigt eine spezielle Ausführungsform für das im Zusammenhang mit 16 beschriebene Verfahren. Die beiden EPI-Messungen 142 und 143 werden als Multi-Spin-Echo-Sequenz erfasst. Nach der Anregung 141 wird ein erster Refokussierungspuls 151 angewendet und die erste Abtastung 142 des Rohdatenraums durchgeführt. Danach wird ein zweiter Refokussierungspuls 152 angewendet und die versetzte Abtastung 143 gemäß 14 durchgeführt. Während des ersten Refokussierungspulses 151 kann zusätzlich eine Diffusionspräparation 153 beispielsweise wie in 17 gezeigt in Ausleserichtung oder einer beliebigen anderen Richtung angewendet werden. Die in 17 gezeigte Sequenz ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Zeit für die Diffusionspräparation die Sequenzlänge, d.h. TR, hauptsächlich beeinflusst.
  • 18 zeigt eine schematische Darstellung einer Magnetresonanzanlage 161. Die Magnetresonanzanlage 161 umfasst den eigentlichen Tomographen 162, eine Untersuchungstisch 163 für einen Patienten 164, welcher sich in einer Öffnung 165 des Tomographen 162 befindet, eine Steuereinrichtung 166, eine Auswertevorrichtung 167 und eine Antriebseinheit 168. Die Steuereinrichtung 166 steuert den Tomographen 162 und empfängt Signale von dem Tomographen 162, welche von dem Tomographen 162 aufgenommen werden. Zur Erzeugung eines Grundmagnetfelds B0 umfasst der Tomograph 162 einen nicht gezeigten Grundfeldmagneten und zur Erzeugung von Gradientenmagnetfeldern umfasst der Tomograph 162 ein nicht gezeigtes Gradientenfeldsystem. Weiterhin umfasst der Tomograph 162 eine oder mehrere Hochfrequenzantennen zur Erzeugung von Hochfrequenzsignalen und Empfangen von Messsignalen, welche von der Steuereinrichtung 166 und der Auswertevorrichtung 167 zur Erzeugung von Magnetresonanzaufnahmen verwendet werden. Weiterhin steuert die Steuereinrichtung 166 die Antriebseinheit 168 an, um den Untersuchungstisch 163 entlang einer Richtung Z zusammen mit dem Patienten 164 durch die Öffnung 165 des Tomographen 162 zu bewegen. Die Steuereinrichtung 166 und die Auswertevorrichtung 167 können beispielsweise ein Computersystem mit einem Bildschirm, einer Tastatur, einem Zeigereingabegerät, wie z.B. einer Maus, und einem Datenträger 169 sein, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen gespeichert sind, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 169 in der Auswertevorrichtung 167 und der Steuereinrichtung 166 die zuvor beschriebenen Verfahren durchführen können.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsformen näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008007048 B4 [0009]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Qing-San Xiang und Frank Q. Ye mit dem Titel „Correction for Geometric Distortion and N/2 Ghosting in EPI by Phase Labeling for Additional Coordinate Encoding (PLACE)“, Magnetic Resonance in Medicine 57: 731–741 (2007) [0008]
    • Gary H. Glover und Christine S. Law in „Spiral-In/Out BOLD fMRI for Increased SNR and Reduced Susceptibility Artefacts“ in Magnetic Resonance in Medicine, 46: 515–522 (2001) [0010]
    • Gary H. Glover und Christine S. Law „Spiral In/Out BOLD fMRI for Increased SNR and reduced Susceptibility Artefacts“ [0045]
    • "Magnetic Resonance Angiographie" von I. P. Arlart et al, ISBN 3-540-43975-7 [0047]
    • "Real-time MRI at a resolution of 20 ms" von Martin Uecker et al, NMR in Biomedicine Volume 23, Issue 8, pages 986–994, October 2010 [0047]

Claims (18)

  1. Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung, wobei bei der Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung zur Erfassung eines MR-Datensatzes nach einer einzelnen Hochfrequenzanregung (61) mittels einer Modulation von mindestens zwei Auslesegradienten (64, 65) in mindestens zwei Raumrichtungen ein Rohdatenraum spiralförmig abgetastet wird, wobei das Verfahren umfasst: – Erfassen eines ersten MR-Datensatzes in dem Rohdatenraum, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem ersten Punkt (52) des Rohdatenraums entlang einer spiralförmigen Trajektorie (51) abgetastet wird, – Bestimmen eines ersten komplexen MR-Bildes in Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz, wobei das erste komplexe MR-Bild eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds umfasst, – Erfassen eines zweiten MR-Datensatzes in dem Rohdatenraum, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt (55) des Rohdatenraums entlang der spiralförmigen Trajektorie (51) abgetastet wird, wobei der zweite Punkt (55) unterschiedlich zu dem ersten Punkt (52) ist, – Bestimmen eines zweiten komplexen MR-Bildes in Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz, wobei das zweite komplexe MR-Bild eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfasst, und – Bestimmen einer geometrischen Verzeichnung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bildes in Abhängigkeit der ersten und zweiten Phaseninformation.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die spiralförmige Trajektorie (51) mit einem vorbestimmten Radius beginnt, welcher sich entlang der Trajektorie verringert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die spiralförmige Trajektorie mit einem vorbestimmten Radius beginnt, welcher sich entlang der Trajektorie vergrößert.
  4. Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Radial-Magnetresonanz-Bildgebung, wobei bei der Radial-Magnetresonanz-Bildgebung zur Erfassung eines MR-Datensatzes nach einer einzelnen Hochfrequenzanregung mittels einer Modulation von mindestens zwei Auslesegradienten in mindestens zwei Raumrichtungen ein Rohdatenraum im Wesentlichen radial abgetastet wird, wobei das Verfahren umfasst: – Erfassen eines ersten MR-Datensatzes in dem Rohdatenraum, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem ersten Punkt (81) des Rohdatenraums entlang einer Trajektorie (71–76) durch das Zentrum des Rohdatenraums abgetastet wird, wobei mehrere Trajektorien (71–76) mit verschiedenen Winkeln durch das Zentrum des Rohdatenraums erfasst werden, – Bestimmen eines ersten komplexen MR-Bildes in Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz, wobei das erste komplexe MR-Bild eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds umfasst, – Erfassen eines zweiten MR-Datensatzes in dem Rohdatenraum, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt (84) des Rohdatenraums entlang der Trajektorie (71–76) abgetastet wird, wobei der zweite Punkt (84) unterschiedlich zu dem ersten Punkt (81) ist, – Bestimmen eines zweiten komplexen MR-Bildes in Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz, wobei das zweite komplexe MR-Bild eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfasst, und – Bestimmen einer geometrischen Verzeichnung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bildes in Abhängigkeit der ersten und zweiten Phaseninformation.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rohdatenraum entlang der Trajektorie (51; 71–76) mit einer veränderlichen Geschwindigkeit abgetastet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rohdatenraum entlang der Trajektorie (51; 71–76) mit einer veränderlichen Dichte abgetastet wird.
  7. Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Echoplanar-Bildgebung bei einer Magnetresonanz-Bildgebung, wobei bei der Echoplanar-Bildgebung zur Erfassung eines MR-Datensatzes nach einer einzelnen Hochfrequenzanregung (90, 110) mittels einer Modulation eines Auslesegradienten (91, 111) und eines Phasenkodiergradienten (92, 112) ein Rohdatenraum abgetastet wird, wobei das Verfahren umfasst: – Erfassen eines ersten MR-Datensatzes in dem Rohdatenraum, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem ersten Punkt (101) des Rohdatenraums entlang einer vorbestimmten Trajektorie (1–8) abgetastet wird, – Bestimmen eines ersten komplexen MR-Bildes in Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz, wobei das erste komplexe MR-Bild eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds umfasst, – Erfassen eines zweiten MR-Datensatzes in dem Rohdatenraum, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt (121) des Rohdatenraums entlang der vorbestimmten Trajektorie (1–8) abgetastet wird, wobei der zweite Punkt (121) unterschiedlich zu dem ersten Punkt (101) ist, wobei nach der einzelnen Hochfrequenzanregung (90, 110) ein Beginn der Modulation des Auslesegradienten (91, 111) und des Phasenkodiergradienten (92, 112) derart verzögert wird, dass Punkte der Trajektorie (1–8) beim Erfassen des zweiten MR-Datensatzes zu gleichen Zeitpunkten bezogen auf die Hochfrequenzanregung (90, 110) abgetastet werden wie entsprechende Punkte der Trajektorie (1–8) beim Erfassen des ersten MR-Datensatzes, – Bestimmen eines zweiten komplexen MR-Bildes in Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz, wobei das zweite komplexe MR-Bild eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfasst, und – Bestimmen einer geometrischen Verzeichnung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bildes in Abhängigkeit der ersten und zweiten Phaseninformation.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Verfahren ferner das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6 umfasst.
  9. Verfahren zur Verzeichnungskorrektur bei einer Echoplanar-Bildgebung bei einer Magnetresonanz-Bildgebung, umfassend: – Anregen eines Untersuchungsobjekts mit einer einzelnen Hochfrequenzanregung (141) für ein Erfassen von mindestens einem ersten MR-Datensatz und einem zweiten MR-Datensatz, – Erfassen des ersten MR-Datensatzes (142) in einem Rohdatenraum, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem ersten Punkt (101) des Rohdatenraums entlang einer vorbestimmten Trajektorie (1–8) mittels einer Modulation eines Auslesegradienten (91, 111) und eines Phasenkodiergradienten (92, 112) abgetastet wird, – Erfassen des zweiten MR-Datensatzes (143) in dem Rohdatenraum, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt (121) des Rohdatenraums entlang der vorbestimmten Trajektorie (1–8) abgetastet wird, wobei der zweite Punkt (121) unterschiedlich zu dem ersten Punkt (101) ist, – Bestimmen eines ersten komplexen MR-Bildes in Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz (142), wobei das erste komplexe MR-Bild eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds umfasst, – Bestimmen eines zweiten komplexen MR-Bildes in Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz (143), wobei das zweite komplexe MR-Bild eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfasst, und – Bestimmen einer geometrischen Verzeichnung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bildes in Abhängigkeit der ersten und zweiten Phaseninformation.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren ferner das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6 und/oder das Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8 umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, ferner umfassend: – Anwenden eines ersten Hochfrequenzrefokussierungspulses (151) vor dem Erfassen des ersten MR-Datensatzes (142), und – Anwenden eines zweiten Hochfrequenzrefokussierungspulses (152) zwischen dem Erfassen des ersten MR-Datensatzes (142) und dem Erfassen des zweiten MR-Datensatzes (143).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Anwenden des ersten Hochfrequenzrefokussierungspulses (152) ferner eine magnetische Präparation (153) umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die magnetische Präparation (153) ein Einstellen eines Diffusionswichtungsgradienten umfasst.
  14. Verfahren nach einem der Vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der geometrischen Verzerrung ein Bestimmen einer Feld- und/oder Verschiebungskarte auf der Grundlage des PLACE-Verfahrens umfasst.
  15. Magnetresonanzanlage, wobei die Magnetresonanzanlage (161) einen Grundfeldmagneten, ein Gradientenfeldsystem, eine Hochfrequenzantenne und eine Steuereinrichtung (166) zur Ansteuerung des Gradientenfeldsystems und der Hochfrequenzantenne, zum Empfang von von der Hochfrequenzantenne aufgenommenen Messsignalen, zur Auswertung der Messsignale und zur Erstellung von MR-Bildern umfasst, und wobei die Steuereinrichtung (166) ausgestaltet ist, – einen ersten MR-Datensatz in einem Rohdatenraum gemäß einer Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung zu erfassen, wobei bei der Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung zur Erfassung des MR-Datensatzes nach einer einzelnen Hochfrequenzanregung (61) mittels einer Modulation von mindestens zwei Auslesegradienten (64, 65) in mindestens zwei Raumrichtungen der Rohdatenraum spiralförmig abgetastet wird, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem ersten Punkt (52) des Rohdatenraums entlang einer spiralförmigen Trajektorie (51) abgetastet wird, – ein erstes komplexes MR-Bild in Abhängigkeit von dem ersten MR-Datensatz zu bestimmen, wobei das erste komplexe MR-Bild eine erste Phaseninformation für Bildpunkte des ersten MR-Bilds umfasst, – einen zweiten MR-Datensatz in dem Rohdatenraum gemäß der Spiral-Magnetresonanz-Bildgebung zu erfassen, wobei der Rohdatenraum beginnend bei einem zweiten Punkt (55) des Rohdatenraums entlang der spiralförmigen Trajektorie (51) abgetastet wird, wobei der zweite Punkt (55) unterschiedlich zu dem ersten Punkt (51) ist, – ein zweites komplexes MR-Bild in Abhängigkeit von dem zweiten MR-Datensatz zu bestimmen, wobei das zweite komplexe MR-Bild eine zweite Phaseninformation für Bildpunkte des zweiten MR-Bilds umfasst, und – eine geometrischen Verzeichnung für Bildpunkte des ersten oder zweiten MR-Bildes in Abhängigkeit der ersten und zweiten Phaseninformation zu bestimmen.
  16. Magnetresonanzanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (161) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2–14 ausgestaltet ist.
  17. Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung (166) einer Magnetresonanzanlage (161) ladbar ist, mit Programmmitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–14 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung (166) der Magnetresonanzanlage (161) ausgeführt wird.
  18. Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers (169) in einer Steuereinrichtung (166) einer Magnetresonanzanlage (161) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–14 durchführen.
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