-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts mit Hilfe eines Magnetresonanzbildgebungssystems sowie eine entsprechende Rekonstruktionseinrichtung und ein Magnetresonanzbildgebungssystem.
-
Bildgebende Systeme, die auf einem Verfahren der Magnetresonanzmessung, insbesondere von Kernspins basieren – sogenannte Magnetresonanztomographen, haben sich durch vielfältige Anwendungen erfolgreich etabliert und bewährt. Bei dieser Art der Bildakquisition wird ein statisches Grundmagnetfeld B0, das zur Anfangsausrichtung und Homogenisierung von zu untersuchenden magnetischen Dipolen dient, zur Ortsauflösung des bildgebenden Signals mit einem schnell geschalteten Magnetfeld, dem sogenannten Gradientenfeld, überlagert. Zur Bestimmung von Materialeigenschaften eines abzubildenden Untersuchungsobjekts wird die Dephasierung bzw. Relaxationszeit nach einer Auslenkung der Magnetisierung aus der Anfangsausrichtung ermittelt, sodass verschiedene materialtypische Relaxationsmechanismen bzw. Relaxationszeiten identifiziert werden können. Die Auslenkung erfolgt typischerweise durch eine Anzahl von HF-Pulsen und die Ortsauflösung beruht dabei auf einer zeitlich festgelegten Manipulation der ausgelenkten Magnetisierung mit Hilfe des Gradientenfelds in einer sogenannten Messsequenz, die eine genaue zeitliche Abfolge von HF-Pulsen, Änderung des Gradientenfeldes (durch Aussenden einer Schaltsequenz von Gradientenpulsen) sowie der Erfassung von Messwerten festlegt.
-
Erfährt eine Schaltsequenz des Gradientenfeldes in einer Messsequenz eine zeitliche Abweichung gegenüber einem erwarteten Zeitpunkt des Schaltens, die im folgenden als „Schaltdilatation“ bezeichnet wird, so führt dies folglich zu Ungenauigkeiten bei der Ortsauflösung des Magnetresonanzsignals, die Verzerrungen und andere Fehler in der Magnetresonanzabbildung eines Untersuchungsobjekts bedingen.
-
Typischerweise erfolgt eine Zuordnung zwischen gemessener Magnetisierung – aus der die erwähnten Materialeigenschaften abgeleitet werden können – und einer Ortskoordinate der gemessenen Magnetisierung mit Hilfe eines Zwischenschritts. In diesem Zwischenschritt werden erfasste Magnetresonanz-Rohdaten im so genannten „k-Raum“ angeordnet, wobei die Koordinaten des k-Raums als Funktion des Gradientenfeldes kodiert sind. Das Gradientenfeld verändert die Resonanzfrequenz (Larmorfrequenz) und beispielsweise auch die Phasenlage der durch einen HF-Puls ausgelenkten Magnetisierung ortsabhängig, sodass durch Identifikation von Phasenlage und Resonanzfrequenz der gemessenen Magnetisierung eine Ortsinformation erhalten wird. In anderen Worten, eine Ortsinformation liegt phasen- und frequenzkodiert dem Koordinatensystem des k-Raums zugrunde (Ortsfrequenz) und wird als Funktion des Gradientenfeldes bestimmt. Der Betrag der Magnetisierung (insbesondere der Quermagnetisierung, in einer Ebene quer zum vorbeschriebenen Grundmagnetfeld bestimmt) an einem bestimmten Ort des Untersuchungsobjekts kann aus dem Auslesepunkt, mit Hilfe einer Fourier-Transformation ermittelt werden, die aus einer Signalstärke (Betrag der Magnetisierung), die einer bestimmten Frequenz (der Ortsfrequenz) zugeordnet ist, eine Signalstärke des Signals im Ortsraum berechnet.
-
Der k-Raum bildet somit einen inversen Fourier-Raum zum Ortsraum des Untersuchungsobjekts, sodass die Magnetresonanzsignale mit Hilfe einer Fourier-Transformation in den Ortsraum zur Erstellung des Magnetresonanzabbilds transformiert werden. Das Gradientenfeld bestimmt somit einen Punkt im k-Raum, wobei der Verlauf der Änderung des Gradientenfeldes eine Folge von k-Raum-Punkten festlegt, die als so genannte „Trajektorie“ durch den k-Raum oder auch als „Projektion“ bezeichnet werden kann.
-
Ungünstigenfalls kann besagte Schaltdilatation in gegenwärtigen Magnetresonanzbildgebungssystemen die Größenordnung von Mikrosekunden erreichen und damit die Schaltverzögerung eines HF-Pulses zur Auslenkung der Magnetisierung deutlich übersteigen. Ist dies der Fall nimmt das Gradientenfeld an einem Auslesepunkt der Magnetresonanz-Rohdaten einen anderen als den erwarteten Wert ein und erreicht erst zu einem späteren Zeitpunkt ein Gradientenfeld oder eine Phasenlage der Spins, die einer erwarteten k-Raum-Koordinate entspricht. Daraus resultiert, dass das gemessene Magnetresonanzsignal einer verschobenen Koordinate im k-Raum zugeordnet wird, da das Gradientenfeld oder die benötigte Phasenlage der Spins zum Messzeitpunkt nicht den erwarteten Wert aufweist.
-
Erfolgt eine Verschiebung der k-Raumkoordinaten der Trajektorie durch die Schaltdilatation so, dass für alle Trajektorien eine – später noch genauer erläuterte – annähernd kohärente Verschiebung vorliegt, z.B. bei zeilenweiser kartesischer Abtastung des k-Raums, so hat die Schaltdilatation nahezu keine Auswirkung auf die Qualität der Abbildung des Untersuchungsobjekts, da die zusätzlich entstandene Phase für alle k-Raumpunkte gleich ist. Ist dies jedoch nicht der Fall, wenn beispielsweise die Abtastung des k-Raums in einem besonderen Weg durch den k-Raum gewählt wird, und z.B. radial erfolgt, so führt dies unweigerlich zu starken Artefakten in der Bildgebung. In diesem Fall sollte eine Korrektur der k-Raum-Punkte der Trajektorien erfolgen, um eine Transformation der Magnetresonanzsignale in den Ortsraum des Untersuchungsobjekts unter Vermeidung von Verzerrungen und Bildartefakten durchführen zu können.
-
Dazu ist beispielsweise ein Verfahren zur Korrektur bekannt, das mit Hilfe eines Korrekturwerts die k-Raum-Punkte der Trajektorien korrigiert, um so Bildartefakte zu vermeiden. Der Korrekturwert wird durch Eingabe dem Korrekturverfahren hinzugefügt, wobei die Eingabe beispielsweise manuell oder auch aus einer Datenbank erfolgen kann. Dieses Verfahren ist jedoch zeitaufwändig oder beruht auf allgemeinen Modellen für die Verschiebung durch die Schaltdilatation, sodass erheblicher Aufwand bei der Akquisition der Magnetresonanzabbildung entsteht und darüber hinaus die Korrektur nicht immer optimal erfolgt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es hier Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts sowie eine entsprechenden Rekonstruktionseinrichtung und ein Magnetresonanzbildgebungssystem anzugeben, das die angesprochenen Nachteile vermeidet.
-
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Verfahrens nach Anspruch 1, einer Rekonstruktionseinrichtung nach Anspruch 14 und einem Magnetresonanzbildgebungssystem nach Anspruch 15 gelöst.
-
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts mit folgenden Schritten vorgeschlagen:
Ein anfänglicher Schritt umfasst die Erfassung von Magnetresonanz-Rohdaten des Untersuchungsobjekts im k-Raum, wobei die Magnetresonanz-Rohdaten Messwerte an mehreren Auslesepunkten umfassen, die entlang mehrerer verschiedener Trajektorien im k-Raum angeordnet sind. Die Erfassung der Magnetresonanz-Rohdaten betrifft dabei insbesondere die Akquisition und Direktverarbeitung oder auch die Übernahme bereits existierender Magnetresonanz-Rohdaten. Die Trajektorien sind dabei wie erwähnt als Folge von k-Raum-Punkten in der Reihenfolge der Änderung des Gradientenfeldes oder der Phasenlage aufzufassen, wobei jeder Punkt der Trajektorie zugeordnete Messwerte eines Magnetresonanzsignals umfasst, sodass jeder k-Raum-Punkt der Trajektorie mit seinem zugeordneten Messwert auch als Auslesepunkt bezeichnet werden kann.
-
In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt die Ermittlung eines Verschiebungswertes (auch „Offset“ genannt) für jede Trajektorie auf Basis der Messwerte einer Schar mehrerer der Trajektorien. Insbesondere kann dabei die Schar von Trajektorien vorbestimmt sein.
-
Ferner umfasst das Verfahren eine Verschiebung von Auslesepunkten der Magnetresonanz-Rohdaten um den Verschiebungswert entlang ihrer jeweiligen Trajektorie, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, alle Auslesepunkte der Magnetresonanz-Rohdaten zu verschieben.
-
In einem weiteren Schritt des Verfahrens werden die Magnetresonanz-Bilddaten auf Basis der verschobenen bzw. korrigierten Magnetresonanz-Rohdaten rekonstruiert.
-
Wie später noch erläutert wird, sind die Verfahrensschritte nicht zwingend getrennt nacheinander durchzuführen, sondern können teilweise auch parallel bzw. zeitlich überlappend durchgeführt werden.
-
Der Verschiebungswert kann dabei durch Berechnung oder Zählung von Größen der jeweiligen Trajektorie sowie der Schar von Trajektorien bzw. der Messwerte der daran angeordneten Auslesepunkte bestimmt werden, wobei die Größen bzw. Messwerte Magnetisierungsdaten, Minimalwerte, Maximalwerte, Koordinaten im k-Raum, Rangordnung in einer Reihenfolge und Ähnliches umfassen können.
-
Erfolgt eine erfindungsgemäße Korrektur der Auslesepunkte vor einer Transformation der Magnetresonanz-Rohdaten in den Ortsraum des Untersuchungsobjekts können somit Bildfehler vermieden werden, wobei durch die Bestimmung eines Verschiebungswerts auf Basis der Auslesepunkte auf den Trajektorien insbesondere bei bestimmten Messverfahren eine erheblich verbesserte Bildqualität und deutlich homogenere Intensitätsverteilung erreicht werden kann.
-
Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Rekonstruktionseinrichtung für Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts, mit der dieses Verfahren umsetzbar ist, weist eine Rohdaten-Schnittstelle zur Erfassung von Magnetresonanz-Rohdaten im k-Raum auf, wobei die Magnetresonanz-Rohdaten Messwerte an mehreren Auslesepunkten umfassen. Die Auslesepunkte sind dabei entlang mehrerer verschiedener Trajektorien im k-Raum angeordnet. Insbesondere kann die Schnittstelle als Software in der Rekonstruktionseinrichtung bzw. einer der Rekonstruktionseinrichtung zugeordneten elektronischen Rechnereinheit und/oder als Hardware bzw. Vorrichtung ausgebildet sein, die jeweils die Übernahme von Magnetresonanz-Rohdaten in die Rekonstruktionseinrichtung ermöglicht.
-
Ferner umfasst die Rekonstruktionseinrichtung eine Verschiebungswert-Ermittlungseinheit zur Ermittlung eines Verschiebungswertes für Auslesepunkte bzw. Magnetresonanz-Rohdaten und/oder auch Trajektorien auf Basis der Messwerte einer Schar mehrerer der Trajektorien. Insbesondere kann die Schar von Trajektorien vorbestimmt sein. Darüber hinaus kann die Verschiebungswertermittlungseinheit dazu ausgebildet sein, für alle Auslesepunkte bzw. Trajektorien, die zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts erfasst werden, einen Verschiebungswert zu ermitteln.
-
Weiterhin weist die Rekonstruktionseinrichtung eine Korrektureinheit zur Verschiebung von Auslesepunkten der Magnetresonanz-Rohdaten entlang ihrer jeweiligen Trajektorie um den Verschiebungswert auf.
-
Schließlich umfasst die Rekonstruktionseinrichtung auch eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion der Bilddaten auf Basis der verschobenen bzw. korrigierten Magnet-Resonanz-Rohdaten.
-
Die Erfindung umfasst darüber hinaus ein Magnetresonanzbildgebungssystem mit einer Rekonstruktionseinrichtung gemäß der Erfindung.
-
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
-
Besonders bevorzugt verlaufen die Trajektorien radial durch den k-Raum. Radial kann in diesem Fall bedeuten, dass die Trajektorien im Wesentlichen durch ein gemeinsames Zentrum, verlaufen, das bevorzugt einen Ursprungspunkt des k-Raums bildet. Mit diesem Verfahren ist es möglich, mit weniger Messpunkten den k-Raum abzudecken, so dass schnellere Messungen erfolgen können. Darüberhinaus wird das Zentrum bzw. der Ursprung des k-Raums, dem ein Hauptkontrast der Magnetresonanzabbildung zugeordnet werden kann, mehrfach während der Messwerterfassung abgetastet, sodass die Magnetresonanz-Rohdaten bewegungsrobuster vorliegen. Andererseits sind gerade in diesem Fall Bildartefakte aufgrund der Schaltdilatation besonders stark ausgeprägt. Bildfehler aufgrund von Schaltverzögerungen bei der Erzeugung des Gradientenfeldes treten nämlich dann besonders in den Vordergrund, wenn keine kohärente Verschiebung der Auslesepunkte durch die Schaltdilatation erfolgt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Trajektorien so durch den k-Raum laufen, dass sie in wenigstens einer Dimension des k-Raums nicht gleich beabstandet sind. Bei den bereits erwähnten radialen Trajektorien ist dies beispielsweise der Fall, sodass das Verfahren der Erfindung besondere Vorteile bietet. Beispielsweise kann dann vorgesehen sein, das erfindungsgemäße Verfahren ausschließlich auf Magnetresonanz-Rohdaten anzuwenden, welche auf mehreren Trajektorien beruhen, die wenigstens in einer Dimension des k-Raums nicht über ihren gesamten Verlauf im k-Raum voneinander gleich beabstandet sind, d.h. parallel verlaufen.
-
Bevorzugt kann der Verschiebungswert ausschließlich durch Berechnung oder Zählung von Größen der jeweiligen Trajektorie sowie der Schar von Trajektorien bzw. der Messwerte der daran angeordneten Auslesepunkte bestimmt werden. Eine Eingabe zusätzlicher Informationen oder Korrekturanforderungen kann so beispielsweise vermieden werden.
-
Somit ist insbesondere die Möglichkeit gegeben, dass die Ermittlung eines Verschiebungswertes vollautomatisch erfolgt.
-
Dabei ist hervorzuheben, dass eine automatische Ermittlung eines Verschiebungswerts aus Größen der Schar von Trajektorien die automatische Kombination mit zusätzlichen Korrekturparametern, beispielsweise aus einer Datenbank, einschließt.
-
Besonders bevorzugt unterschreitet die Anzahl von Trajektorien der Schar von Trajektorien die Anzahl aller Trajektorien, die zur Erzeugung der Magnetresonanzbilddaten erfasst werden. Somit kann bereits früh zu einem nahezu beliebigen Zeitpunkt der Akquisition bzw. Erfassung der Magnetresonanz-Rohdaten ein Korrektur- bzw. Verschiebungswert zur Vermeidung von Bildartefakten ermittelt werden. Damit ist eine Vielzahl von parallelen Messverfahren der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vereinbar. Voraussetzung ist lediglich, dass bereits eine ausreichende, repräsentative Schar von Trajektorien zur Ermittlung eines Verschiebungswertes erfasst ist und auf Basis dieser Schar ein Verschiebungswert bestimmt wird, sodass eine deutliche Verbesserung der Magnetresonanzbilddaten erzielt werden kann.
-
Beispielsweise kann die Schar von Trajektorien, auf deren Basis der Verschiebungswert ermittelt wird, bevorzugt weniger als die Hälfte aller zur Magnetresonanzabbildung des Untersuchungsobjekts in dem k-Raum erfassten Trajektorien aufweisen, sodass beispielsweise in einem bevorzugt parallelen Verfahren, während der Erfassung aller Trajektorien ein Verschiebungswert berechnet und gleichzeitig alle Trajektorien entsprechend korrigiert werden können. Somit ergibt sich ein besonders ausgeprägter Zeitgewinn und darüber hinaus eine deutliche Verbesserung der Magnetresonanzbilddaten.
-
In den Erfindungsgedanken eingeschlossen ist aber auch, dass die Schar von Trajektorien alle Trajektorien umfasst, die später zur Erzeugung der Magnetresonanzbilddaten des Untersuchungsobjekts verwendet werden, d.h. deren Messwerte zur Rekonstruktion genutzt werden.
-
Weiterhin kann zur Ermittlung des Verschiebungswertes für jede der Trajektorien ein Maximalpunkt bestimmt werden, der bezüglich der Messwerte einen Maximalwert aufweist. Der Verschiebungswert kann dann durch Abzählen bzw. Berechnung auf Basis des Maximalpunkts bestimmt werden. Der Maximalwert kann sich dabei auf Messwerte der jeweiligen Trajektorie beziehen. Die Maximalwerte können beispielsweise die Magnetisierung, die Änderung der Magnetisierung die Stärke eines Magnetresonanzsignals bzw. die Änderung eines Magnetresonanzsignals oder Ähnliches umfassen.
-
Die Maximalwerte repräsentieren dabei ein Beispiel für eine charakteristische Referenzgröße, d.h. die Maximalpunkte bilden Referenzpunkte, die eine Synchronisation der Ortsfrequenz der Messpunkte auf den Trajektorien erlauben. Eine eindeutige Bestimmung eines optimalen Verschiebungswerts wird somit ermöglicht.
-
Bei einer bevorzugten Variante kann dabei für zumindest eine der Trajektorien der Verschiebungswert auf Basis einer Kombination der Maximalpunkte der Schar von Trajektorien sowie einem Zielpunkt festgelegt werden, sodass die Synchronisation der Ortsfrequenz gegenüber einem festgelegten Bezugswert erfolgt. Insbesondere kann der Zielpunkt auf der jeweiligen Trajektorie angeordnet sein. Darüber hinaus ist auch denkbar, dass die Festlegung eines Zielpunktes auf der jeweiligen Trajektorie durch Abbildung eines gemeinsamen Zielpunkts aller Trajektorien in die jeweilige Trajektorie erfolgt.
-
Bevorzugt wird der Zielpunkt für zumindest eine der Trajektorien auf Basis einer relativen Lage der Auslesepunkte entlang der jeweiligen Trajektorie, z.B. gegenüber einem Startpunkt der jeweiligen Trajektorie, festgelegt. Beispielsweise kann die relative Lage der Auslesepunkte gegenüber einem Startpunkt der jeweiligen Trajektorie durch Abzählung der Reihenfolge der Auslesepunkte entlang der jeweiligen Trajektorie ermittelt werden.
-
Besonders bevorzugt und auf besonders einfache Weise lässt sich ein Verschiebungswert ermitteln, wenn die Auslesepunkte auf ihrer jeweiligen Trajektorie nach einer Regel angeordnet, insbesondere gleich beabstandet, d.h. in einem festen Rastermaß auf den Trajektorien angeordnet, sind. Wird eine gemeinsame Regel für die Auslesepunkte auf verschiedenen Trajektorien angewandt, so kann auch davon gesprochen werden, dass der k-Raum symmetrisch abgetastet wird.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Variante kann zur Bestimmung bzw. Ermittlung des Verschiebungswerts für wenigstens eine der Trajektorien ein Zielpunkt auf Basis einer Kombination von Größen der Schar von Trajektorien, beispielsweise der Maximalpunkte der Schar von Trajektorien, festgelegt werden.
-
Besonders vorteilhaft lassen sich aus den Schnittpunkten der Trajektorie mit einem Zielpunkt, der einer Ursprungskoordinate des k-Raums entspricht, Verschiebungswerte bestimmen bzw. berechnen.
-
Dabei kann insbesondere die Erkenntnis genutzt werden, dass der Maximalwert der Messwerte entlang der Trajektorie in der Regel dem Schnittpunkt der Trajektorie mit einem Zielpunkt zugeordnet werden kann, der eine Ursprungskoordinate des k-Raums repräsentieren kann. Hierbei kann beispielsweise der Zielpunkt dadurch gegeben sein, dass die Magnetisierung in wenigstens einer Dimension des k-Raums nicht durch das Gradientenfeld beeinflusst wurde, also ein Gradientenfeld von Null vorliegt, wobei dieser Punkt gewöhnlich mit dem Ursprung des zugrunde liegenden k-Raums zusammenfällt.
-
Die Maximalwerte der Messwerte können folglich im Wesentlichen die Schnittpunkte der Trajektorien mit einer Ursprungskoordinate des k-Raums in dieser Dimension repräsentieren, wobei die Formulierung „im Wesentlichen Schnittpunkte“ eine Abweichung einschließt, die von einem Abstand im k-Raum der Auslesepunkte der Trajektorie bestimmt wird. Dieser Abstand kann beispielsweise nach dem Nyquist-Shannon Abtasttheorem bestimmt werden, wobei die Grenzfrequenz der Nyquist-Shannon Betrachtung der größten Ortsfrequenz des k-Raums zugeordnet ist.
-
Bevorzugt kann in dem Verfahren für zumindest eine der Trajektorien ein Verschiebungswert auf Basis einer Differenz zwischen dem Zielpunkt und einer Kombination der Maximalpunkte der Schar von Trajektorien berechnet werden. Bei dem Verschiebungswert kann es sich grundsätzlich um einen individuellen, trajektorienabhängigen Verschiebungswert handeln. Besonders bevorzugt wird jedoch ein gemeinsamer Verschiebungswert für alle Trajektorien bestimmt.
-
Ebenso kann für zumindest eine der Trajektorien ein individueller, trajektorienabhängiger Verschiebungswert auf Basis einer Differenz zwischen einem, vorzugsweise wie oben erläutert gemeinsam bestimmten, Zielpunkt und dem Maximalpunkt der betreffenden Trajektorie festgelegt werden.
-
Somit lässt sich also ein gemeinsamer Verschiebungswert für alle Trajektorien ermitteln, aber es kann auch die individuelle Ermittlung eines Verschiebungswertes jeweils für die einzelnen Trajektorien vorgesehen sein.
-
Die Kombination der Maximalpunkte zur Bestimmung des Verschiebungswerts und/oder des Zielpunkts kann beispielsweise durch die Bildung eines Mittelwerts der Maximalpunkte der Schar von Trajektorien erfolgen. Dabei kann es sich insbesondere um einen Mittelwert handeln, der aus der relativen Lage der Maximalpunkte auf ihrer jeweiligen Trajektorie berechnet wird.
-
Somit lässt sich auf sehr einfache Weise auf Basis eines Mittelwerts mit Hilfe der Schar von Trajektorien ein Verschiebungswert bzw. ein Zielpunkt ermitteln, der bzw. die jeweils zur Verschiebung alle Auslesepunkte angewandt werden können.
-
Bei dem Mittelwert kann es sich beispielsweise auch um einen Mittelwert der k-Raum Koordinaten der Maximalpunkte handeln, oder auch um einen arithmetischen oder geometrischen Mittelwert der auf Basis der Maximalpunkte ermittelt wird, sodass eine einfache Festlegung von gemeinsamen Bezugsgrößen der Verschiebung erfolgen kann.
-
Bevorzugt erfolgt die Verschiebung der k-Raum-Koordinaten um den Verschiebungswert wenigstens teilweise bereits während der Erfassung weiterer Magnetresonanz-Rohdaten, sodass wiederum eine Beschleunigung der Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten erreicht werden kann.
-
Diese Beschleunigung kann durch eine Weiterbildung der Erfindung unterstützt werden. Beispielsweise kann der k-Raum auf Basis der erfassten Magnetresonanz-Rohdaten mit weiteren Rohdaten aufgefüllt werden, und die Verschiebung der k-Raum-Koordinaten um den Verschiebungswert vor oder während der Auffüllung des k-Raums erfolgen. Die weiteren Rohdaten können dabei virtuelle Magnetresonanz-Rohdaten umfassen bzw. durch diese gebildet sein, die mit Hilfe eines Inter- bzw. Extrapolationsverfahrens ermittelt werden.
-
Bevorzugt kann es bei dem Interpolations- bzw. Extrapolationsverfahren um ein sogenanntes Gridding-Verfahren handeln. Das Gridding-Verfahren beschreibt dabei ein Auffüllen des k-Raums in einem vorbestimmten Raster (Grid) mit berechneten Magnetresonanz-Rohdaten, die aus den Messwerten abgeleitet werden. Fehlerhafte Zuordnungen von Messwerten zu Koordinaten des k-Raums führen dabei zu einer fehlerhaften Inter- bzw. Extrapolation, sodass eine Korrektur der Auslesepunkte um den Verschiebungswert besonders sinnvoll vor bzw. während des Gridding-Verfahrens erfolgt.
-
Besonders bevorzugt werden die Magnetresonanz-Rohdaten mittels eines Gradientenecho-Verfahrens akquiriert. Dabei liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass sogenannte Spin-Echo (SE) basierte Akquisitionssequenzen der Magnetresonanzabbildung aufgrund anderer Zeitabhängigkeit des Magnetresonanzsignals weniger empfindlich gegenüber Schaltverzögerungen des Gradientenfeldes sind, als Gradienten-Echo basierte Akquisitionssequenzen. Insbesondere muss bei Gradienten-Echo basierten Sequenzen die Akquisition des Magnetresonanzsignals möglichst kurzfristig auf die HF-Anregung folgen, sodass eine für beide Sequenzen – Spin-Echo und Gradienten-Echo – identische Schaltdilatation einen prozentual größeren Zeitfehler in einer Gradienten-Echo-Sequenz bedingt als in einer Spin-Echo-Sequenz. Somit ist es besonders wirkungsvoll, das Verfahren der Erfindung bei einer Gradienten-Echo-Akquisitionssequenz anzuwenden.
-
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
-
1 die Verschiebung eines Magnetresonanzsignals aufgrund der Zeitverzögerung beim Schalten der Gradientenspulen,
-
2 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung von Trajektorien im k-Raum,
-
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Anordnung von Trajektorien im k-Raum,
-
4 eine unkorrigierte Magnetresonanzabbildung eines Phantoms,
-
5 schematisch eine Verschiebung der Trajektorien im k-Raum aufgrund der Zeitverzögerung des Schaltens der Gradientenspulen,
-
6 die Verschiebung eines Maximalbetrags der Messwerte im k-Raum,
-
7 ein Ausführungsbeispiel für die Berechnung eines Verschiebungswerts,
-
8 ein Ausführungsbeispiel der Korrektur von Auslesepunkten,
-
9 die Korrektur des Maximalbetrags der Messwerte auf einen Zielpunkt,
-
10 eine mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens korrigierte Magnetresonanzabbildung des Phantoms der 3, und
-
11 ein Ausführungsbeispiel eines Magnetresonanzbildgebungssystem umfassend ein Ausführungsbeispiel einer Rekonstruktionseinrichtung gemäß der Erfindung.
-
In einem Magnetresonanzbildgebungssystem können, wie eingangs erläutert, Schaltverzögerungen von Gradientenspulen, die ein Gradientenfeld zur Ortsauflösung von Magnetresonanzsignalen erzeugen, zu starken Rekonstruktionsfehlern der Magnetresonanzbilddaten im Ortsraum eines Untersuchungsobjekts führen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten können diese Rekonstruktionsfehler gemindert und dadurch die Magnetresonanzabbildung verbessert werden.
-
Insbesondere beruhen die Rekonstruktionsfehler auf einer fehlerhaften Bestimmung von k-Raumkoordinaten für gemessene Magnetresonanzsignale. Eine fehlerhafte Bestimmung der k-Raum-koordinaten resultiert daraus, dass Gradientenfelder zeitverzögert gegenüber einem erwarteten Zeitpunkt erzeugt werden (Schaltdilatation), sodass ein zu einer Ortsfrequenz k erwartetes Gradientenfeld um einen Verschiebungswert dk verzögert erzeugt wird, wie dies beispielsweise in 1 angedeutet ist.
-
In dem später anhand von 11 genauer erläuterten Magnetresonanzbildgebungssystem 1 werden gemäß 1 entlang einer Trajektorie, hier einer geraden Linie durch den k-Raum, Messwerte für eine Folge von N Auslesepunkten AP1, AP2, ..., APN durch den k-Raum erfasst. Im dargestellten Fall wird angenommen bzw. erwartet, dass die Ursprungskoordinate des k-Raums, an welcher das Gradientenfeld Null ist, bei einer k-Raum-koordinate liegt, die einem Auslesepunkt bzw. einem Zielpunkt U zugeordnet wird, der durch einen Abzählwert N/2 repräsentiert werden kann. Unter einem „Abzählwert“ wird hierbei die relative Position des jeweiligen Auslesepunkts AP1, AP2, ..., APN durch Abzählung der Auslesepunkte entlang der betreffenden Trajektorie ausgehend von einem „Startpunkt“, dem ersten Auslesepunkt auf der betreffenden Trajektorie, verstanden. D.h. hier wird entsprechend der Zielpunkt U durch Abzählung von Auslesepunkten entlang der dargestellten Trajektorie durch den k-Raum beschrieben, sodass der Zielpunkt U durch einen halben Wert N/2 der Anzahl N der Auslesepunkte AP1, AP2, ..., APN der Trajektorie festgelegt wird. Die Auslesepunkte AP1, AP2, ..., APN der dargestellten Trajektorie sind in diesem Fall auf der Trajektorie in einem festen Rastermaß aufeinander folgend angeordnet. Im Folgenden wird dies für alle Trajektorien angenommen.
-
1 zeigt dabei exemplarisch ein Magnetresonanzsignal in Form eines Echosignal (beispielsweise SE oder GRE) aus dem Messwerte an mehreren Auslesepunkten AP1, AP2, AP3, ..., APN der Trajektorie abgeleitet werden. Bei einem Gradientenfeld von Null wird wie bereits erläutert erwartet, dass ein Maximalwert eines Messwerts, in diesem Fall des zugeordneten Gradientenechosignals, akquiriert wird. Für den Auslesepunkt, dem der Maximalwert zugeordnet ist – einen Maximalpunkt APmax – wird eine Akquisition demzufolge eigentlich bei einem Abzählwert N/2, also am Zielpunkt U, erwartet.
-
Erfolgt die Akquisition dieses Echosignals aufgrund der Schaltdilatation aber etwas verzögert, wird dementsprechend der dem realen Zielpunkt U im k-Raum zuzuordnende Messwert nicht wie erwartet am Abzählwert N/2 akquiriert und jeder Auslesepunkte ist entlang der Trajektorie um einen Abstand dk verschoben.
-
Wird dieser Fehler nicht in der Rekonstruktion des Bildes korrigiert, führt dies dazu, dass die aufgenommenen Werte nicht zueinander passen und es können starke Artefakte in der rekonstruierten Magnetresonanzabbildung entstehen.
-
Ein Beispiel von Trajektorien durch den k-Raum, die bei der Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung gewöhnlich – wie im Folgenden erläutert werden wird – nur zu geringen Artefakten führen, ist in 2 dargestellt, sodass für diese Trajektorien typischerweise keine Korrektur der Auslesepunkte zur Kompensation von Schaltdilatationen des Gradientenfeldes durchgeführt wird. Dennoch kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in Verbindung mit diesen Trajektorien eingesetzt werden und eine Verbesserung der Magnetresonanzabbildung bedeuten.
-
Dem in 2 dargestellten k-Raum liegen Basisvektoren kx und ky zugrunde und die Trajektorien T1, T2, ... beschreiben Pfade bzw. gerade Linien im k-Raum die voneinander gleich beabstandet sind und parallel zueinander verlaufen. Der k-Raum wird durch diese Trajektorien „kartesisch“ abgetastet oder – alternativ formuliert – die Trajektorien folgen Koordinatenlinien eines kartesischen Koordinatensystems, das beispielsweise durch die Basisvektoren kx und ky beschrieben sein kann. Die Schaltdilatation des Gradientenfeldes bedeutet im dargestellten Ausführungsbeispiel für alle Trajektorien eine Verschiebung um den Verschiebungswert dk parallel zum Basisvektor kx. Dies ändert am Abstand der Koordinatenlinien bzw. Trajektorien und damit am Abstand der Auslesepunkte zueinander im Wesentlichen nichts und die Verschiebung der Auslesepunkte ist somit kohärent. Für die in den Ortsraum des Untersuchungsobjekts transformierten Magnetresonanzsignale – also die Fourier-transformierten Magnetresonanzsignale – bedeutet dies, dass das Magnetresonanzabbild im Wesentlichen durch die Schaltdilatation unbeeinflusst ist.
-
Dies ist jedoch nicht immer gewährleistet, wenn beispielsweise aus irgendeinem Grund einzelne Trajektorien eine besonders starke Schaltdilatation erfahren, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auch für Magnetresonanzabbildungen, deren Auslesepunkte kartesisch in dem k-Raum angeordnet sind, eine Möglichkeit bedeutet, die Magnetresonanzabbildung – insbesondere automatisch – zu verbessern. Das automatische Verfahren entspricht dabei den später dargestellten Schritten.
-
Besonders deutlich werden aber die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Magnetresonanzabbildungen, die auf radialen Trajektorien T1, T2, ... durch den k-Raum beruhen und die insbesondere in 3 dargestellt sind. Diese radialen Trajektorien T1, T2, ... können insbesondere, wie hier, einen gemeinsamen Schnittpunkt bzw. ein gemeinsames Zentrum im k-Raum aufweisen. Wie insbesondere mit Hilfe des Schnitts der Trajektorien T1, T2, ... mit einer Basislinie in kx-Richtung der 2 erkennbar ist, weisen die Trajektorien T1, T2, ... unterschiedliche Abstände zueinander auf.
-
Dies bedeutet, dass bei einer fehlerhaften Zuordnung, wenn die aufgenommenen Werte nicht zueinander passen, keine kohärente Verschiebung vorliegt, da bei Verschiebung der Auslesepunkte AP1, AP2, ..., APN in radialer Richtung entlang der Trajektorie sich zwangsläufig auch die Abstände zwischen Auslesepunkten auf verschiedenen Trajektorien im k-Raum in unterschiedlichster Weise ändern. Eine Vernachlässigung der Schaltdilatation bedingt somit ein nahezu unbrauchbares Magnetresonanzabbild. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren deshalb mit Magnetresonanzabbildungsverfahren kombinierbar, die auf einer radialen Abtastung des k-Raums beruhen. Die radialen Trajektorien T1, T2, ... durch den k-Raum werden in diesem Fall und im Folgenden als Projektionen bezeichnet.
-
Weiter verdeutlicht wird dieses Problem mit Hilfe der nachfolgend beschriebenen Figuren, insbesondere der 4, die eine Magnetresonanzabbildung eines rechteckigen Phantoms zeigt. Dieser Magnetresonanzabbildung liegen Auslesepunkte zugrunde, die in Projektionen erfasst werden, welche radial durch den k-Raum verlaufen. Schematisch und auszugsweise sind diese Projektionen T1, T2, T3, ... wie bereits beschrieben in 3 dargestellt. Die Rohdaten wurden hier mit einem Gradientenechoverfahren aufgezeichnet, bei dem die Schaltdilatation zu besonders ausgeprägten Artefakten führen kann. Wie erkennbar ist, verschwimmt die rechteckige Grundform aufgrund der Schaltdilatation nahezu vollkommen.
-
Aus 5, die zu den 3 und 4 identische Projektionen durch den k-Raum zeigt, und im Zusammenhang mit 1 wird deutlich, dass aufgrund der Schaltdilatation für jede der Projektionen ein Messwert zu einem Auslesepunkt erfasst wird, der einer Ortsfrequenz k+dk im k-Raum entspricht.
-
Exemplarisch wird dies für Maximalpunkte APmax der jeweiligen Trajektorie im Folgenden erläutert; die Maximalpunkte APmax der jeweiligen Trajektorien für Messwerte, die jeweils einer tatsächlichen Ortsfrequenz k=0 bzw. einem Gradientenfeld gleich Null entsprechen, sind auf einem Halbkreis bzw. einem Kreis, um den Schnittpunkt der Projektionen angeordnet, also um die angenommene Ursprungskoordinate, die dem k-Raum zugrunde liegt, wenn die Schaltdilatation nicht vorliegen würde. Die Messwerte sind in diesem Fall nicht kohärent im k-Raum verschoben und die Messwerte der gemeinsamen Ursprungskoordinate des unverschobenen k-Raums wird an Auslesepunkten erfasst, die mehreren unterschiedlichen Ortsfrequenzen k entsprechen. 6 zeigt den zu der Magnetresonanzaufnahme in 4 gehörenden k-Raum. Hierin ist deutlich der zuvor beschriebene Effekt zu erkennen, dass die gemessenen Signalmaxima (d.h. die Maximalpunkte APmax) nicht im Zentrum des k-Raums liegen, sondern in radialer Richtung verschoben sind, was wiederum zu den in 4 erkennbaren Verzerrungen bzw. Artefakten im Ortsraum, d.h. in den Bilddaten, führt.
-
Somit ist es notwendig vor der Transformation des Magnetresonanzsignals in den Ortsraum des Untersuchungsobjekts eine gemeinsame korrekte Urspungskoordinate für die gemessenen Trajektorien bzw. Projektion zu bestimmen, bzw. die Messwerte, welche tatsächlich identischen Ortsfrequenzen k entsprechen, auch diesen annähernd identischen Ortsfrequenzen k zuzuordnen.
-
Dazu wird in dem Ausführungsbeispiel eine Korrektur von Magnetresonanz-Rohdaten im k-Raum nach folgendem Verfahren durchgeführt.
-
Zunächst wird eine reduzierte Schar von radialen Projektionen in dem in 4 dargestellten k-Raum aufgenommen, auf deren Basis bereits ein Verschiebungswert dk ermittelt werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist die Anzahl, dieser Schar von Projektionen auf z.B. auf die Hälfte der in dem k-Raum zur Abbildung erfassten Projektionen vorbestimmt und unterschreitet somit die Anzahl an Projektionen (üblicherweise bis zu 30% der Gesamtzahl Projektionen), die insgesamt zur Erfassung aller Rohdaten für die Bildrekonstruktion bei der Rohdatenakquise abgetastet werden.
-
Wie aus dem in 1 dargestellten Echosignal deutlich wird, lässt sich der durch die unbeabsichtigte Zeitverzögerung im k-Raum erzeugte Offset als Differenz zwischen dem Auslesepunkt mit der maximalen Amplitude, dem Maximalpunkt APmax, und einem Zielpunkt U bestimmen, an dem dieser Maximalwert ohne Zeitverzögerung eigentlich zu erwarten wäre.
-
Da bei radialen Projektionen davon auszugehen ist, dass dieser Zielpunkt U mit dem Ursprung des k-Raums übereinstimmen sollte, kann der Zielpunkt U vorzugsweise wie in 1 dargestellt durch einen Abzählwert N/2 festgelegt werden, also durch die relative Lage des Zielpunkts U auf der jeweiligen Trajektorie. Dies ist besonders einfach ohne große Rechenoperationen möglich, insbesondere wenn eine symmetrische Abtastung des k-Raums vorliegt.
-
Alternativ könnte der Zielpunkt U aber auch auf Basis einer Kombination von Messwerten der Schar von Projektionen insbesondere der Maximalpunkte festgelegt werden. Beispielsweise kann der Zielpunkt U durch ein geometrisches Zentrum der Maximalpunkte APmax der Schar von Projektionen gebildet werden. Das geometrische Zentrum kann beispielsweise ähnlich einer Schwerpunktsberechnung mit Hilfe der Maximalpunkte APMax ermittelt sein. Dadurch kann die Zielpunktbestimmung genauer werden, erfordert aber mehr Rechenaufwand.
-
Der Verschiebungswert dk kann bei einer bevorzugten Variante durch die Differenz zwischen einer Kombination der Maximalpunkte der zunächst gemessenen Schar von Projektionen und dem Zielpunkt U ermittelt werden.
-
Die 7 und 8 zeigen hierzu die Berechnung des Verschiebungswerts dk auf Basis eines Mittelwerts. Aus den Abzählwerten der Maximalpunkte APmax der Schar von Projektionen, die wie beschrieben ein Relativmaß bezogen auf den Startpunkt der Trajektorie repräsentieren, wird ein Mittelwert Nmax gebildet, der dann eine relative, mittlere Lage der Maximalpunkte bezogen auf den jeweiligen Startpunkt der zugeordneten Projektion beschreibt.
-
Exemplarisch sind in 7 drei Projektionen T1, T2, T3 dargestellt, auf deren Basis die Berechnung des Verschiebungswerts dk bereits erfolgen kann. Für jede der Projektionen T1, T2, T3 ist ein Maximalpunkt APmax in Form eines Abzählwerts bestimmt, wobei die Abzählwerte der Maximalpunkt APmax hier für die Projektionen T1, T2, T3 jeweils die Werte N/2 + 1, N2 + 1 und N/2 + 2 aufweisen. Der Mittelwert Nmax, der einen mittleren Abzählwert der Maximalpunkte APmax beschreibt, wird dabei aus einem Mittelwert dieser Abzählwerte gebildet und beträgt N/2 + 4/3.
-
An dieser Stelle ist hervorzuheben, dass alternativ oder ergänzend zu den Abzählwerten auch andere Relativmaße bezogen auf die Auslesepunkte, insbesondere den Startpunkt, einer Trajektorie verwendet werden können, um z.B. Punkte auf einer Trajektorie zwischen den Auslesepunkten zu definieren. So können u.a. wie in dem Beispiel des Mittelwerts der Maximalpunkte APmax als Relativmaße bzw. relative Positionen auf der Projektion auch Bruchteile des Abstands von Auslesepunkten beschrieben werden, um ein kontinuierliches Relativmaß zu bilden. Beispielsweise kann als alternatives Relativmaß auch ein genormter der Betrag des Gradientenfeldes entlang der Trajektorie oder Ähnliches angenommen werden.
-
Anschließend wird der Verschiebungswert dk durch Bildung der Differenz des Mittelwerts Nmax zum Zielpunkt U berechnet. Exemplarisch ist dies in 8 für die Projektion T1 erläutert. Die im oberen Bereich der 8 dargestellte Projektion T1 repräsentiert dabei Magnetresonanz-Rohdaten, die eine fehlerhafte Zuordnung von Messwerten aufgrund der Schaltdilatation aufweisen. Für die dargestellte Projektion T1 beträgt die Schaltdilatation als Abzählwert beschrieben +1, wie leicht anhand des Maximalpunkts APmax festgestellt werden kann, der von N/2 zu N/2 + 1 verschoben ist. Der Verschiebungswert dk, also die Differenz vom Mittelwert Nmax zum Zielpunkt U, dem der Abzählwert N/2 zugeordnet ist und der dem k-Raum-Zentrum entspricht, beträgt in diesem Fall dk = N/2 – Nmax = –4/3.
-
Diese Differenz wird dem Verschiebungswert dk zugeordnet, sodass dieser in Bruchteilen der Abstände der Auslespunkte der jeweiligen Projektion festgelegt ist.
-
In einem nachfolgenden Schritt werden die Auslesepunkte der Magnetresonanz-Rohdaten um den Verschiebungswert dk verschoben, wie dies der im unteren Bereich der 8 dargestellten Projektion T1 exemplarisch entnehmbar ist. Die Verschiebung um die vorbeschriebene Differenz –4/3 ordnet dem Maximalpunkt APmax nunmehr einem Relativmaß von –1/3 zu. Eine deutliche Verbesserung der Zuordnung von Messwerten zu Auslesepunkten ist erkennbar. In der auf lediglich drei Projektionen beschränkten schematischen Darstellung und Berechnung bedeutet die kleine verbleibende Abweichung von –1/3 gegenüber einer Abweichung von +1 vor der Verschiebung um dk bereits eine Verbesserung um 60% für die dargestellte Projektion T1. In der Realisierung kann das Verfahren gegenüber der schematischen Berechnung einen noch deutlicheren Vorteil in der Zuordnung Messwerten zu Ortsfrequenzen bedeuten, beispielsweise wenn die Bildung des Mittelwerts auf eine größere Schar von Projektionen ausgedehnt wird.
-
Aufgrund der Festlegung des Verschiebungswerts dk als Relativmaß kann der Verschiebungswert dk unverändert auf alle Projektionen angewandt werden, sodass nunmehr die Auslesepunkte aller Projektionen um den ermittelten Verschiebungswert dk verschoben werden. Sofern nur eine Verschiebung im Rastermaß der Auslesepunkte erfolgen soll, kann der ermittelte Verschiebungswert auch auf die nächst liegende ganze Zahl gerundet werden.
-
Bei einer alternativen Variante ist denkbar, die Differenz individuell, trajektorienabhängig zwischen dem Zielpunkt U und dem Maximalpunkt APmax zu bilden und auf Basis dieser Differenz einen individuellen, trajektorienabhängigen Verschiebungswert dk festzulegen.
-
Die Verbesserung der Rohdaten im k-Raum wird in 9 verdeutlicht. Hierbei handelt es sich um die gleichen Rohdaten wie in 6 jedoch nach der erfindungsgemäßen Korrektur. Wie erkennbar ist, sind die Maximalpunkt APMax erheblich besser auf das k-Raum-Zentrum konzentriert. 10 zeigt die darauf basierenden rekonstruierten Magnetresonanzbilddaten. Ein Vergleich mit 3 zeigt deutlich die verbesserte Darstellung des Phantoms.
-
Nach Berechnung des Verschiebungswerts dk können weitere Magnetresonanz-Rohdaten erfasst werden, sodass die Verschiebung der Auslesepunkte um den Verschiebungswert dk wenigstens teilweise bereits während der Erfassung weiterer Magnetresonanz-Rohdaten erfolgt. Die Möglichkeit zur Kombination des Verfahrens mit anderen Verfahren der Magnetresonanzbildgebung wie beispielsweise radialen EPI- oder (T)SE-Sequenzen kann dadurch verbessert werden.
-
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung des Verschiebungswertes dk nur auf Basis einer vorbestimmten, reduzierten Schar von Projektionen. Alternativ können aber auch alle Projektionen zur Verschiebungswertbestimmung verwendet werden, die zur Erzeugung der Magnetresonanzbilddaten erfasst werden.
-
Zur Optimierung der Magnetresonanzabbildung wird vor Transformation der Messwerte in den Ortsraum eines Untersuchungsobjekts ein Interpolationsverfahren angewandt, das in einem bestimmten Raster im k-Raum aus den Magnetresonanzsignalen interpolierte bzw. extrapolierte Messwerte berechnet. Dies wird als sogenanntes Gridding-Verfahren bezeichnet, und beschreibt ein Auffüllen des k-Raums mit weiteren virtuellen Rohdaten, auf Basis der erfassten Magnetresonanz-Rohdaten.
-
Aufgrund der vorbeschriebenen Schaltdilatation können, wie dies beispielsweise aus der Verschiebung der Ursprungskoordinate in 5 ersichtlich ist, k-Raumpunkte benachbart bzw. beabstandet erscheinen, obwohl sie einem einzigen Punkt im k-Raum entsprechen. Das Gridding-Verfahren wird somit stark fehlerbelastet, sodass vorteilhafter weise eine Korrektur der Schaltdilatation um den Verschiebungswert dk vor bzw. während des Gridding-Verfahrens erfolgt, also vor oder während der Auffüllung des k-Raums.
-
In dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel wird das Verfahren automatisch nach Erfassung der vorbestimmten Schar von Projektionen angewandt, also vor dem besagten Gridding-Verfahren, um insbesondere einen Zeitgewinn zu realisieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, den Verschiebungswert dk in einem Algorithmus des Gridding-Verfahrens zu berücksichtigen, sodass die Verschiebung während des Gridding-Verfahrens erfolgt. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass so besonders leicht auch dreidimensional rekonstruierte Magnetresonanzbilddaten mit dem Verfahren verbessert werden können.
-
In 11 wird schließlich schematisch ein Magnetresonanzbildgebungssystem 1 (im Folgenden MR-System) mit einer Rekonstruktionseinrichtung 10 dargestellt, wobei es sich hierbei um eine erfindungsgemäße Rekonstruktionseinrichtung 10 handelt.
-
Das MR-System 1 weist einen üblichen MR-Scanner 2 auf, in welchem in einem Untersuchungstunnel 3 eine Patientenliege untergebracht ist, auf der ein Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein Patient oder Proband, positioniert werden kann (nicht dargestellt).
-
Angesteuert werden der Scanner 2 sowie die Patientenliege durch eine Steuereinrichtung 4. Hierbei kann es sich um einen üblichen zentralen Steuerrechner handeln. Dieser ist mit einer entsprechenden Steuerschnittstelle 90 sowie einer Messsteuereinheit 60 ausgestattet. Diese Messsteuereinheit 60 steuert den Scanner 2 gemäß einem vorgegebenen Messprotokoll zur Durchführung einer Messung an.
-
Die Steuerschnittstelle 90 ist hier nur als ein Block dargestellt. Es ist aber klar, dass bei einem medizintechnischen System diese Schnittstelle 90 i.d.R. aus einer Vielzahl von einzelnen Schnittstellen besteht. Hierzu gehören z.B. Schnittstellen zur Ansteuerung des Gradientensystems, eines Hochfrequenzsendesystem zur Aussendung der Hochfrequenzpulse etc.. Weiterhin umfasst diese Steuerschnittstelle 90 auch eine Schnittstelle, um Steuersignale an die Patientenliege zu übergeben.
-
Die vom Scanner 2 akquirierten MR-Rohdaten werden über eine Empfangsschnittstelle 70 vom Steuerrechner 10 übernommen. Auch diese Schnittstelle 70 kann aus mehreren Teilschnittstellen bestehen. Die Rohdaten werden dann an die Rekonstruktionseinrichtung 10 übergeben, welche daraus in der oben erläuterten erfindungsgemäßen Weise Bilddaten rekonstruiert, die dann beispielsweise auf einem Bildschirm eines Terminals 5 vor Ort angezeigt und/oder in einem Speicher hinterlegt und/oder über eine Netzwerkschnittstelle an einen Datenbus 6 übergeben werden, über welchen das bildgebende System 1 mit anderen Einrichtungen innerhalb eines Netzwerks verbunden ist, um beispielsweise Messdaten oder fertig rekonstruierte Bilddaten auf großen Massenspeichern zu hinterlegen oder an Befundungsstationen oder dergleichen zu übersenden.
-
Die Ansteuerung des gesamten MR-Systems 1 durch einen Bediener erfolgt über das Terminal 5, welches über eine Terminalschnittstelle 80 mit der zentraler Steuereinheit 10 verbunden ist. Mit Hilfe dieses Terminals 5 und einer dort realisierten Benutzerschnittstelle ist es beispielsweise möglich, dass der Bediener ein Messprotokoll aus einem Speicher (nicht dargestellt) auswählt, ggf. anpasst und dafür sorgt, dass die Messsteuereinheit 60 auf Basis dieses Protokolls entsprechende Steuersignale über die Steuerschnittstelle 90 an den Scanner 2 ausgibt, so dass die Messung durchgeführt werden kann.
-
Die vom Scanner 2 akquirierten Rohdaten werden wie erwähnt an die Rekonstruktionseinrichtung 10 über die Rohdaten-Schnittstelle 20 übergeben.
-
Die Rekonstruktionseinrichtung 10 umfasst hier weiterhin eine Verschiebungswert-Ermittlungseinheit 30 auf, die zur Ermittlung des Verschiebungswerts dk nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.
-
Darüber hinaus weist die Rekonstruktionseinheit 10 eine Korrektureinheit 40 zur Verschiebung der Rohdaten um den Verschiebungswert dk auf.
-
Weiterhin umfasst die Rekonstruktionseinrichtung 10 eine Rekonstruktionseinheit 50, die zur Rekonstruktion der Magnetresonanzbilddaten auf Basis der korrigierten Rohdaten ausgebildet ist.
-
Die zentrale Steuereinheit 4 muss nicht notwendigerweise, wie hier dargestellt, als eine integrale Einheit aufgebaut sein, sondern kann auch aus vielen separaten Einheiten gebildet sein, welche in geeigneter Weise untereinander vernetzt sind. Eine Vielzahl der Komponenten kann auch in Form von Software auf geeigneten Mikrocontrollern realisiert sein. Dies gilt insbesondere für die Verschiebungswert-Ermittlungseinheit 30, die Korrektureinheit 40 und die Rekonstruktionseinheit 50 bzw. deren Untermodule. Sie können ggf. gemeinsam mit weiteren Komponenten auf einem oder mehreren Rechnereinheiten (z. B. Microcontrollern), die zur Steuereinheit 4 gehören, realisiert sein. Alternativ können diese Komponenten aber auch als Softwaremodule eines übergeordneten Rekonstruktionssoftwaremoduls ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist die Rekonstruktionseinrichtung 10 oder einzelne der Komponenten so ausgebildet, dass das Korrekturverfahren in den Algorithmus des Gridding-Verfahrens integriert ist.
-
Die Rekonstruktionseinrichtung 10 gemäß der Erfindung kann auch außerhalb einer solchen zentralen Ansteuereinheit zur Ansteuerung des Scanners 2 existieren. In diesem Fall werden die Rohdaten beispielsweise direkt über ein Netzwerk an die Rekonstruktionseinrichtung 10 übergeben. Insbesondere kann die Bildrekonstruktionseinrichtung Teil des Terminals 5 sein, sofern dies eine geeignete Rechenkapazität aufweist.
-
Es wird auch darauf hingewiesen, dass die zentrale Steuereinrichtung 4 sowie der Scanner eine Vielzahl von weiteren Komponenten aufweisen kann, die üblicherweise ein Magnetresonanzsystem aufweisen. All diese Komponenten sowie die grundsätzliche Funktionsweise derartiger bildgebender Systeme sind dem Fachmann aber bekannt und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden.
-
Aus dem Vorbeschriebenen wird deutlich, dass die Erfindung wirkungsvoll Möglichkeiten bereitstellt, welche Magnetresonanzabbildungen deutlich verbessern.
-
Es wird abschließend ebenfalls darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren, der Rekonstruktionseinheit bzw. dem Magnetresonanzbildgebungssystemen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das Verfahren auch auf Rohdaten angewandt werden, die ein Untersuchungsobjekt dreidimensional beschreiben, sodass insbesondere eine Mittelwertbildung oder eine Differenzbildung in einem dreidimensionalen k-Raum erfolgt. Bevorzugt kann dies bei einer Auffüllung eines dreidimensionalen k-Raums mit virtuellen Magnetresonanz-Rohdaten berücksichtigt werden, beispielsweise dadurch, dass gemeinsame Referenzpunkte bzw. Referenzgrößen und/oder auch Zielpunkte U für mehrere abgetastete Ebenen des dreidimensionalen k-Raums festgelegt werden. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
