DE102011088828A1

DE102011088828A1 - Erstellung eines MR-Bildes eines Untersuchungsobjekts unter Verwendung einer für ein Empfangsspulenelement erstellten Maske

Info

Publication number: DE102011088828A1
Application number: DE102011088828A
Authority: DE
Inventors: Kai Tobias Block; Matthias Fenchel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2031-12-17
Also published as: US9297871B2; US20130154640A1; KR101683689B1; KR20130069494A; DE102011088828B4; CN103163497A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung eines MR-Bildes (33) eines Untersuchungsobjekts (O) mit Detektion von MR-Signalen des Untersuchungsobjekts (O) mit einem Empfangsspulenelement (24) einer Magnetresonanzanlage (5). Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte: Bestimmen einer ortsbezogenen Empfindlichkeit für das Empfangsspulenelement (24). Erstellen einer Maske (31) für das Empfangsspulenelement (24) abhängig von der Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements (24), um mittels der Maske (31) einen Bereich des MR-Bildes zu maskieren, in welchem das Empfangsspulenelement (24) mindestens eine vorbestimmte Empfindlichkeit (26) aufweist. Schalten mindestens eines HF-Anregungspulses und mindestens eines Magnetfeldgradienten, um mit dem Empfangsspulenelement (24) MR-Daten zu erfassen. Erstellen eines vorläufigen MR-Bildes abhängig von den mit dem Empfangsspulenelement (24) erfassten MR-Daten. Anwenden der Maske (31) des Empfangsspulenelements (24) auf das vorläufige MR-Bild, um ein MR-Bild des Empfangsspulenelements (24) zu erstellen. Erstellen des MR-Bildes (33) des Untersuchungsobjekts (O) abhängig von dem für das Empfangsspulenelement (24) erstellten MR-Bild.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um ein MR-Bild eines Untersuchungsobjekts mit Hilfe einer Magnetresonanzanlage zu erstellen.
Nach dem Stand der Technik werden bei der Bildgebung mittels einer Magnetresonanzanlage (MRI ("Magnet Resonance Imaging")) manche Bildartefakte durch angeregte Spins verursacht, welche sich außerhalb des vorgeschriebenen Gesichtsfelds (FOV ("Field of View")) befinden. Diese Artefakte treten insbesondere bei MR-Bildgebungsverfahren oder -techniken auf, welche eine räumlich nicht selektive Anregung oder eine schichtselektive Anregung einsetzen, sofern die Ausmaße des Untersuchungsobjekts senkrecht zur Schichtselektionsrichtung (Vektor, welcher senkrecht auf der Schicht steht) die vorgeschriebenen Ausmaße des Gesichtsfelds überschreiten. Bei einer radialen Abtastung des K-Raums treten diese Artefakte als störende Streifen außerhalb einer Scheibe bzw. Kugel um das angeregte Objekt auf. Diese Streifen werden beispielsweise in dem Fall, dass MR-Bilder eines menschlichen Kopfes erstellt werden, von einer hohen Intensitätsansammlung außerhalb des Gesichtsfelds im Bereich des Nackens des Patienten verursacht, was von den Spulenelementen, die sich in der Nähe dieses Nackenbereichs befinden, erfasst wird.
Die bildgebenden Eigenschaften bei der MR-Bildgebung können mit Hilfe des Konzepts der Punktfunktion oder Punktspreizfunktion (PSF ("Point Spread Function")) beschrieben werden, welche einen direkten Bezug zu den Abtastmustern aufweist, die eingesetzt werden, um Informationen im K-Raum zu erfassen. Mathematisch kann die Datenerfassung entlang einer Trajektorie im K-Raum als eine Projektion im Sinne einer Multiplikation des K-Raums auf die Trajektorie angesehen werden, was einer Faltung des Objekts mittels einer Fouriertransformation der Trajektorie in den Bildraum entspricht. Daher kann das bildgebende Verfahren im Bildraum durch eine Faltung der angeregten Spins mittels der Fouriertransformation der Trajektorie oder mittels der Punktantwort beschrieben werden.
Bei der radialen Abtastung des K-Raums, wobei die Information im K-Raum entlang bestimmter Speichen erfasst wird, weist die Punktfunktion einen Spitzenwert in der Mitte auf, welcher von einer nahezu homogenen Scheibe (bei einem zweidimensionalen Abtastverfahren) oder welcher von einer nahezu homogenen Kugel (bei einem dreidimensionalen Abtastverfahren) mit einer vernachlässigbaren Intensität umgeben ist. In einem bestimmten Abstand von dem Spitzenwert weist die Punktfunktion radiale Streifen auf, welche aus der Scheibe (der Kugel) nach außen (zum Rand hin) austreten. Dieser Abstand ist auch als Nyquist-Radius bekannt. Der Abstand ist umso größer, je größer die Anzahl der erfassten Speichen ist. Der Abstand wird daher eingesetzt, die Anzahl der erforderlichen Speichen zu definieren, damit das Bild des entsprechenden Objekts ohne sichtbare streifenförmige Artefakte erstellt werden kann.
In der Praxis ist es aufgrund der begrenzten verfügbaren Erfassungszeit gewöhnlicherweise nicht möglich, ausreichend viele Speichen zu erfassen, um dieses Kriterium für alle Dimensionen zu erfüllen. Daher können angeregte Spins, welche sich außerhalb des vorgeschriebenen Gesichtsfelds befinden, den mittigen Abschnitt des interessierenden Bereichs (ROI "Region of Interest") störend beeinflussen, wenn ihre Intensität hoch genug ist. Dies ist insbesondere ein Problem, da Sättigungstechniken, wie beispielsweise Fett sättigende Verfahren, meist in einem bestimmten Abstand vom Isozentrum nicht mehr wirken, wodurch Punkte mit einer hohen Intensität an Stellen am Rand auftreten. Dies Problem wird verstärkt, wenn Empfangsspulen bzw. Empfangsspulenelemente ("Array Coils") mit einer hohen Empfindlichkeit außerhalb des Zentrums eingesetzt werden, was zu hohen Signalspitzenwerten führt, wodurch sich ein großer Anteil dieser Intensität als radiale Streifen über das gesamte Bild erstreckt. Darüber hinaus können sich angeregte Spins überlagern, welche sich entlang der z-Richtung, in welcher die Gradientenfelder keine lineare Beziehung mehr aufweisen, am Rand des Gesichtsfelds befinden, zu wesentlichen Störungen im Bild führen.
Diese beschriebenen Bildartefakte können sowohl für den Betrachter der Bilder als auch für automatische nachgeschaltete Verfahren, wie beispielsweise für Segmentierungsverfahren, zu schwerwiegenden Problemen führen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass gerade Segmentierungsverfahren sehr empfindlich gegenüber streifenförmigen Artefakten sind. Ein wichtiges diesbezügliches Beispiel ist die Erfassung und automatische Nachverarbeitung (Segmentierung) von Bildern, welche mit einer radialen ultrakurzen Sequenz (UTE ("Ultra Short Echo Time")) erstellt werden, wobei eine MR-basierte Schwächungskorrektur mit einer hybriden PET-MR-Bildgebung eingesetzt wird.
Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, MR-Bilder derart zu erfassen, dass im Vergleich zum Stand der Technik weniger insbesondere streifenförmige Artefakte auftreten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Erstellung eines MR-Bildes nach Anspruch 1, durch eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 14, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16 und durch einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 17 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erstellung eines MR-Bildes eines Untersuchungsobjekts bereitgestellt, wobei MR-Signale des Untersuchungsobjekts mit einem Empfangsspulenelement einer Magnetresonanzanlage erfasst werden. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:

• Bestimmen einer ortsbezogenen Empfindlichkeit für das Empfangsspulenelement. Mit anderen Worten wird für das Empfangsspulenelement für jeden Bereich des Gesichtsfelds die Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements an diesem Punkt bestimmt.
• Erstellen einer Maske für das Empfangsspulenelement in Abhängigkeit von der vorab bestimmten Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements, um mit Hilfe dieser Maske einen Bereich des MR-Bildes zu maskieren, wobei das Empfangsspulenelement in diesem Bereich (zumindest) eine vorbestimmte Empfindlichkeit aufweist. Mit der Maske können diejenigen Bereiche des Gesichtsfelds, in welchen das Empfangsspulenelement (zumindest) eine vorbestimmte Empfindlichkeit aufweist, von denjenigen Bereichen des Gesichtsfelds, in welchen das Empfangsspulenelement diese vorbestimmte Empfindlichkeit nicht aufweist, unterschieden werden.
• Schalten eines oder mehrerer HF-Anregungspulse und eines oder mehrerer Magnetfeldgradienten, um mit dem Empfangsspuleelement MR-Daten zu erfassen. Durch das Schalten der HF-Anregungspulse und Magnetfeldgradienten wird ein bestimmter Volumenabschnitt im Untersuchungsobjekt angeregt und anschließend MR-Daten erfasst, wie es nach dem Stand der Technik üblich ist.
• Ausgehend von den MR-Daten, welche von dem Empfangsspulenelement erfasst worden sind, wird für dieses Empfangsspulenelement ein vorläufiges MR-Bild erstellt.
• Anwenden der Maske des Empfangsspulenelements auf das vorläufige MR-Bild, welches für dieses Empfangsspulenelement erstellt worden ist, so dass ein MR-Bild des Empfangsspulenelements erstellt wird. Insbesondere werden mit Hilfe der Maske diejenigen Bereiche des vorläufigen MR-Bilds ausgeblendet, in welchen das Empfangsspulenelement nicht die vorbestimmte Empfindlichkeit aufweist.
• Erstellen des Gesamt-MR-Bildes des Untersuchungsobjekts ausgehend von dem MR-Bild des Empfangsspulenelements.

Indem die Maske für das Empfangsspulenelement auf das vorläufige MR-Bild angewendet wird, beschränkt sich der Beitrag des Empfangsspulenelements auf diejenigen Bereiche, von denen bekannt ist, dass das Empfangsspulenelement in diesen Bereichen eine ausreichend gute Empfangsempfindlichkeit aufweist. Dadurch werden insbesondere streifenförmige Artefakte, welche im vorläufigen MR-Bild außerhalb des Empfindlichkeitsbereichs des Empfangsspulenelements auftreten durch das Anwenden der Maske aus dem endgültigen MR-Bild entfernt. Dadurch werden Artefakte unterdrückt, während die relevanten MR-Signale vollständig beibehalten werden. Das Bestimmen der ortsbezogenen Empfindlichkeit kann dabei in Kalibrierungsläufen ("calibration scans") erfolgen, welche in einer beliebigen Art und Weise durchgeführt werden können, so dass zur Bestimmung der ortsbezogenen Empfindlichkeit keine zusätzliche Zeit (zusätzlich zur Erfassungszeit) benötigt wird.
Die Erstellung der Maske des Empfangsspulenelements kann erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements auf mehrere verschiedene Arten erfolgen.
Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Maske des Empfangsspulenelements in folgenden Schritten erstellt:

• Erstellen eines speziellen MR-Bildes ausgehend ausschließlich von denjenigen MR-Daten, welche von diesem Empfangsspulenelement erfasst worden sind. Mit anderen Worten werden bei der Erstellung des speziellen MR-Bildes keine MR-Daten verwendet, welche von einem anderen Empfangsspulenelement erfasst worden sind.
• Erstellen der Maske abhängig von dem maximalen Pixelwert innerhalb des speziellen MR-Bildes. Anders ausgedrückt wird innerhalb des speziellen MR-Bildes derjenige Bildpixel bestimmt, welcher unter allen Bildpixeln des speziellen MR-Bildes den maximalen Wert aufweist.

In aller Regel kennzeichnet das Bildpixel mit dem maximalen Pixelwert denjenigen Bereich innerhalb des speziellen MR-Bildes, in welchem die Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements am größten ist. Daher kann ausgehend von diesem maximalen Pixelwert sehr gut die Maske des Empfangsspulenelements erstellt werden.
Zur Erstellung der Maske kann ausgehend von den Pixeln des speziellen MR-Bildes ein Pixelwertverlauf oder Intensitätsverlauf interpoliert werden, so dass auch für Bildpixel zwischen den Bildpixeln des speziellen MR-Bildes Intensitätswerte bzw. Pixelwerte vorhanden sind. Beispielsweise kann ein Schwellenpixelwert bestimmt werden, indem der maximale Pixelwert mit einem vorbestimmten Prozentsatz (kleiner als 100 %) multipliziert wird. Ausgehend von diesem Schwellenpixelwert wird dann pro Bildpixel des vorläufigen MR-Bildes ein Maskenwert für die zu erstellende Maske erstellt. Dabei erhält der Maskenwert des jeweiligen Bildpixels einen ersten Wert (z.B. den Wert 0), wenn der Pixelwert des jeweiligen Pixels des vorläufigen MR-Bildes gemäß dem interpolierten Intensitätsverlaufs kleiner als der Schwellenpixelwert ist. Anderenfalls, wenn also der Pixelwert des jeweiligen Pixels des vorläufigen MR-Bildes gemäß dem Intensitätsverlauf größer oder gleich dem Schwellenpixelwert ist, wird der Maskenwert des jeweiligen Pixels auf einen zweiten Wert (z.B. den Wert 1) gesetzt.
In aller Regel repräsentiert der Pixelwert die Helligkeit des entsprechenden Bildpixels oder Bildpunkts. Indem bei der erstellten Maske alle Bildpunkte, deren Pixelwert (gemäß dem interpolierten Pixelwertverlauf) kleiner als der Schwellenpixelwert bzw. dunkler als der Schwellenpixelwert ist, den zweiten Wert aufweisen, werden vorteilhafterweise bei einer entsprechenden Anwendung der Maske alle Bereiche des zu bearbeitenden vorläufigen MR-Bildes mit der Maske entfernt oder zumindest abgeschwächt, bei denen die Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements zu gering ist.
Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Maske eines Empfangsspulenelements in folgenden Schritten erstellt:

• Erstellen eines speziellen MR-Bildes in Abhängigkeit von den MR-Daten, welche ausschließlich durch das Empfangsspulenelement erfasst worden sind.
• Bestimmen einer Häufigkeitsverteilung, welche für die Pixelwerte oder Intensitäten des speziellen MR-Bildes angibt, in welcher Häufigkeit der entsprechende Pixelwert oder die entsprechende Intensität innerhalb des speziellen MR-Bildes vorkommt.
• Die Maske des Empfangsspulenelements wird dann abhängig von der vorab erstellten Häufigkeitsverteilung erstellt.

Bildpixel des speziellen MR-Bildes, welche in demjenigen Bereich des speziellen MR-Bildes liegen, in welchem das Empfangsspulenelement eine ausreichende Empfindlichkeit aufweist, besitzen in der Regel einen hohen Pixelwert bzw. eine hohe Intensität, wohingegen Bildpixel des speziellen MR-Bildes, welche in einem Bereich des speziellen MR-Bildes liegen, in welchem das Empfangsspulenelement keine ausreichende Empfindlichkeit aufweist, einen niedrigen Pixelwert bzw. eine niedrige Intensität aufweist. Daher können die Maskenwerte der Maske mit Hilfe der Häufigkeitsverteilung derart gesetzt werden, dass zumindest die meisten Bildpixel des speziellen MR-Bildes (oder des vorläufigen MR-Bildes) nicht herausgefiltert werden, wenn die zu erstellende Maske auf das spezielle MR-Bild (oder das vorläufige MR-Bild) angewendet wird.
Beispielsweise können innerhalb der Häufigkeitsverteilung die beiden größten relativen Maximalwerte bzw. Maxima bestimmt werden. Dabei wird unter einem relativen Maximalwert ein lokales Maximum verstanden, wobei beispielsweise festgelegt werden kann, dass zwischen diesen beiden relativen Maximalwerten ein vorbestimmter Mindestabstand einzuhalten ist. Der Schwellenpixelwert wird derart bestimmt, dass der Schwellenpixelwert zwischen den Pixelwerten dieser beiden größten relativen Maximalwerte liegt. Beispielsweise kann der Schwellenpixelwert einem Minimum der Häufigkeitsverteilung entsprechen, welches zwischen den beiden größten relativen Maxima liegt.
Zur Erstellung der Maske der Intensitätsverlauf anhand der Bildpixel des speziellen MR-Bildes interpoliert. Die Maske kann dann ausgehend von diesem Intensitätsverlauf derart erstellt werden, dass der Maskenwert des jeweiligen Pixels der Maske den ersten Wert (z.B. den Wert 0) erhält, wenn der Pixelwert des jeweiligen Pixels des vorläufigen MR-Bildes gemäß diesem Intensitätsverlauf unterhalb des Schwellenpixelwerts liegt, und dass der Maskenwert des jeweiligen Pixels der Maske den zweiten Wert (z.B. den Wert 1) erhält, wenn der Pixelwert des jeweiligen Pixels des vorläufigen MR-Bildes gemäß dem Intensitätsverlauf oberhalb des Schwellenpixelwerts liegt oder dem Schwellenpixelwert entspricht.
Bei einer normalen Häufigkeitsverteilung der Pixelwerte bzw. Intensitäten des speziellen MR-Bildes tritt zum einen ein Maximum auf, welches den Pixelwerten in der Mitte desjenigen Bereichs des speziellen MR-Bildes entspricht, in welchem die Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements ausreichend groß ist. Ein anderes Maximum der Häufigkeitsverteilung entspricht den Pixelwerten, welche zu Pixeln gehören, die ausreichend weit von dem Bereich des speziellen MR-Bildes entfernt sind, in welchem die Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements ausreichend groß ist. D.h. das andere Maximum entspricht geringen Pixelwerten, welche zu dunklen Bildpixeln im speziellen MR-Bild gehören. Indem der Schwellenpixelwert zwischen diese beiden Maxima angeordnet wird, wird durch das Anwenden der mit diesem Schwellenpixelwert ausgebildeten Maske quasi das Gebiet um denjenigen Bereich, in welchem die Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements ausreichend groß ist, herum ausgeblendet.
Gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Maske eines Empfangsspulenelements in folgenden Schritten erstellt:

• Erstellen des speziellen MR-Bildes ausschließlich abhängig von MR-Daten, welche von dem Empfangsspulenelement erfasst worden sind.
• Bestimmen eines p-Quantils der Pixelwerte des speziellen MR-Bildes, so dass p·100 % der Bildpixel des speziellen MR-Bildes einen kleineren Pixelwert als den Pixelwert des p-Quantils besitzen, wobei p dem Unterschreitungsanteil des p-Quantils entspricht. Das p-Quantil der Pixelwerte des speziellen MR-Bildes ist demnach derart definiert, dass (1 – p)·100 % der Bildpixel des speziellen MR-Bildes einen höheren Pixelwert als den Pixelwert des p-Quantils aufweisen, während p·100 % der Bildpixel des speziellen MR-Bildes einen niedrigeren Pixelwert als den Pixelwert des p-Quantils besitzen.
• Erstellen der Maske des Empfangsspulenelements in Abhängigkeit von dem vorab bestimmten p-Quantil.

Zur Erstellung der Maske kann der Intensitätsverlauf in Abhängigkeit der Bildpixel (einschließlich der entsprechenden Pixelwerte) des speziellen MR-Bildes interpoliert werden. Beispielsweise kann die Maske des Empfangsspulenelements derart ausgehend von dem diesem Intensitätsverlauf erstellt werden, dass der Maskenwert des jeweiligen Pixels der Maske den ersten Wert (z.B. den Wert 0) erhält, wenn der Pixelwert des jeweiligen Bildpixels des vorläufigen MR-Bildes kleiner als der Pixelwert des p-Quantils gemäß des interpolierten Intensitätsverlaufs ist, und dass der Maskenwert des jeweiligen Pixels der Maske einen zweiten Wert (z.B. den Wert 1) erhält, wenn der Pixelwert des jeweiligen Bildpixels des vorläufigen MR-Bildes gemäß dem Intensitätsverlauf größer als der Pixelwert des p-Quantils ist.
Durch das Anwenden einer entsprechend ausgestalteten Maske umfasst das MR-Bild nach dem Anwenden der Maske nur noch die Bildpixel, welche zu dem ((1 – p)·100 %)-Anteil der Bildpixel innerhalb des vorläufigen MR-Bildes mit der höchsten Intensität gehören. Wird beispielsweise p = 0,4 gewählt, wird gemäß der dritten Ausführungsform das Quantil Q_.40 bestimmt, was dem Perzentil P₄₀ entspricht. Mit einer entsprechenden Maske, welche ausgehend von dem Quantil Q_.40 erstellt wird, werden in einem MR-Bild diejenigen Bildpixel unterdrückt, die innerhalb des vorläufigen MR-Bildes zu den 40 % lichtschwächsten Bildpixeln gehören.
Die Erstellung des speziellen MR-Bildes erfolgt dabei vorteilhafterweise mit einer kartesischen Abtastung (im Gegensatz zu einer zur Erstellung des vorläufigen MR-Bildes bevorzugten radialen Abtastung), wobei insbesondere eine einfache Gradientenechosequenz eingesetzt wird.
Die Erstellung des speziellen MR-Bildes erfolgt dabei insbesondere mit einer geringeren Auflösung als die Erstellung des vorläufigen MR-Bildes. Beispielsweise wird das spezielle MR-Bild mit einer Auflösung erstellt, wobei maximal 64 Pixel auf einer Länge von 0,5 m des Untersuchungsobjekts vorhanden sind.
Aufgrund der vorab genannten Eigenschaften kann das spezielle MR-Bild sehr schnell erstellt werden. Darüber hinaus können aufgrund der geringen Auflösung gerade die vorab beschriebenen streifenförmigen Artefakte nahezu vollständig in dem speziellen MR-Bild vermieden werden.
Die Maske des Empfangsspulenelements wird insbesondere mittels einer Dilatationsoperation erweitert oder vergrößert.
Eine Dilatationsoperation kann beispielsweise dadurch vorgenommen werden, dass folgende Schritte zumindest einmal für die entsprechende Maske durchgeführt wird:

1. Für jedes Pixel der Maske wird ein vorläufiger Maskenwert auf den ersten Maskenwert (z.B. 0) gesetzt.
2. Für jeden Pixel der Maske wird überprüft, ob der Maskenwert des Pixels den zweiten Wert (z.B. 1) aufweist oder ob ein benachbartes Pixel des betrachteten Pixels den zweiten Wert (z.B. 1) aufweist. Wenn dies der Fall ist, wird der vorläufige Maskenwert für dieses Pixel auf den zweiten Wert gesetzt.
3. Für jedes Pixel der Maske wird der Maskenwert gleich dem diesem Pixel entsprechenden vorläufigen Maskenwert gesetzt. Falls ein weiterer Durchgang durchzuführen ist, beginnt die Dilatationsoperation wieder mit Schritt 1, wobei allerdings nun im Vergleich zum vorherigen Durchgang mehr Pixel den zweiten Wert als Maskenwert aufweisen.

Obiges Verfahren oder Vorgehen beschreibt die Dilatation bzw. Erweiterung der Maske im Prinzip. Dabei gelten zwei Pixel beispielsweise als benachbart, wenn sie in derselben Spalte oder in derselben Zeile der Maske direkt nebeneinander angeordnet sind. Es ist allerdings auch möglich, dass zwei Pixel als benachbart gelten, wenn sie diagonal direkt nebeneinander angeordnet sind.
Durch die Dilatation wird die Maske insbesondere am Rand erweitert, wodurch beispielsweise eine Unter-Segmentierung verhindert wird. Allerdings können durch die Dilatation auch (kleine) Lücken in den Bereichen der Maske, welche den zweiten Wert als Maskenwert aufweisen, geschlossen werden.
Darüber hinaus ist es möglich, die Maske einer Tiefpassfilterung zu unterziehen, so dass Sprünge der Maskenwerte der Maske verringert werden. Dadurch weist die Maske auch Maskenwerte auf, welche zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert liegen. Wenn der erste Wert dem Wert 0 und der zweite Wert dem Wert 1 entspricht, sorgt die Tiefpassfilterung dafür, dass die Maskenwerte der Maske in den Bereichen, in denen vor der Tiefpassfilterung ein Sprung von 0 auf 1 (oder umgekehrt) vorhanden war, nunmehr die Maskenwerte zwischen 0 und 1 liegen.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Erstellung eines MR-Bildes eines Untersuchungsobjekts unter Schutz, wobei MR-Signale des Untersuchungsobjekts mit mehreren Empfangsspulenelementen einer Magnetresonanzanlage erfasst werden, was als Ausführungsform des vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens verstanden wird. Dabei umfasst die Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens folgende Schritte:

• Bestimmen einer ortsbezogenen Empfindlichkeit für jedes Empfangsspulenelement. Mit anderen Worten wird für jedes dieser Empfangsspulenelemente für jeden Bereich des Gesichtsfelds des jeweiligen Empfangsspulenelements die Empfindlichkeit des jeweiligen Empfangsspulenelements an diesem Punkt bestimmt.
• Erstellen einer Maske für jedes Empfangsspulenelement in Abhängigkeit von der vorab bestimmten Empfindlichkeit des jeweiligen Empfangsspulenelements, um mit Hilfe dieser Maske einen Bereich des MR-Bildes zu maskieren, wobei das jeweilige Empfangsspulenelement in diesem Bereich (zumindest) eine vorbestimmte Empfindlichkeit aufweist. Anders ausgedrückt wird pro Empfangsspulenelement eine Maske erstellt, so dass die Anzahl der Masken der Anzahl der Empfangsspulenelemente entspricht. Mit der Maske können für das entsprechende Empfangsspulenelement diejenigen Bereiche des Gesichtsfelds, in welchem das jeweilige Empfangsspulenelement eine vorbestimmte Empfindlichkeit aufweist, von denjenigen Bereichen des Gesichtsfelds, in welchen das jeweilige Empfangsspulenelement diese vorbestimmte Empfindlichkeit nicht aufweist, unterschieden werden.
• Schalten eines oder mehrerer HF-Anregungspulse und eines oder mehrerer Magnetfeldgradienten, um mit jedem der Empfangsspulenelemente MR-Daten zu erfassen. Durch das Schalten des/der HF-Anregungspulse(s) und des/der Magnetfeldgradienten wird ein bestimmter Volumenabschnitt im Untersuchungsobjekt angeregt und anschließend MR-Daten erfasst, wie es nach dem Stand der Technik üblich ist. Dabei werden entsprechende MR-Daten von jeder dieser Empfangsspulenelemente erfasst.
• Ausgehend von den MR-Daten, welche von einem der Empfangsspulenelemente erfasst worden sind, wird für dieses eine Empfangsspulenelement ein vorläufiges MR-Bild erstellt. Dieses Vorgehen wird für jedes Empfangsspulenelement durchgeführt, so dass die Anzahl der erstellten vorläufigen MR-Bilder der Anzahl der Empfangsspulenelemente entspricht.
• Anwenden der Maske des jeweiligen Empfangsspulenelements auf dasjenige vorläufige MR-Bild, welches für dieses Empfangsspulenelement erstellt worden ist, so dass ein MR-Bild des jeweiligen Empfangsspulenelements erstellt wird. Insbesondere werden mit Hilfe der Maske diejenigen Bereiche des vorläufigen MR-Bilds ausgeblendet, in welchen das entsprechende Empfangsspulenelement nicht die vorbestimmte Empfindlichkeit aufweist.
• Erstellen des (Gesamt-)MR-Bildes des Untersuchungsobjekts ausgehend von den MR-Bildern der Empfangsspulenelemente. Mit anderen Worten werden die für jedes Empfangsspulenelement erstellten und mit der jeweiligen Maske bearbeiteten MR-Bilder zu einem Gesamt-MR-Bild zusammengefasst.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Magnetresonanzanlage zur Erstellung eines MR-Bildes eines Untersuchungsobjekts bereitgestellt. Dabei umfasst die Magnetresonanzanlage einen Grundfeldmagneten, ein Gradientenfeldsystem, mindestens eine HF-Sendeantenne, mindestens ein Empfangsspulenelement und eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung dient zur Ansteuerung des Gradientenfeldsystems und der mindestens einen HF-Sendeantenne. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, um Messsignale zu empfangen, welche von dem mindestens einen Empfangsspulenelement erfasst worden sind, und um diese erfassten Messsignale auszuwerten und entsprechende MR-Daten zu erstellen. Die Magnetresonanzanlage ist derart ausgestaltet, dass die Magnetresonanzanlage eine ortsbezogene Empfindlichkeit für jedes Empfangsspulenelement bestimmt. Darüber hinaus erstellt die Magnetresonanzanlage eine Maske für jedes Empfangsspulenelement in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des jeweiligen Empfangsspulenelements, um mit Hilfe der entsprechenden Maske einen Bereich des MR-Bildes zu maskieren, in welchem das entsprechende Empfangsspulenelement zumindest eine vorbestimmte Empfindlichkeit aufweist. Die Magnetresonanzanlage ist in der Lage, mindestens einen HF-Anregungspuls und mindestens einen Magnetfeldgradienten derart zu schalten, dass mit jedem Empfangsspulenelement der Magnetresonanzanlage MR-Daten erfasst werden. Die Magnetresonanzanlage erstellt für jedes Empfangsspulenelement ein vorläufiges MR-Bild, welches ausschließlich abhängig von denjenigen MR-Daten erstellt wird, die mit diesem Empfangsspulenelement erfasst worden sind. Anschließend wendet die Magnetresonanzanlage die Maske des jeweiligen Empfangsspulenelements auf das entsprechende vorläufige MR-Bild, welches in Abhängigkeit von den MR-Daten, welche von dem entsprechenden Empfangsspulenelement erfasst worden sind, erstellt wurde, um dadurch ein MR-Bild des entsprechenden Empfangsspulenelements zu erstellen. Schließlich erstellt die Magnetresonanzanlage das MR-Bild des Untersuchungsobjekts ausgehend von dem bzw. den für das jeweilige Empfangsspulenelement erstellte(n) MR-Bild(ern).
Die erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage existiert in zwei Varianten. Gemäß der ersten Variante umfasst die Magnetresonanzanlage nur ein einziges Empfangsspulenelement. In diesem Fall ist "für jedes Empfangsspulenelement" gleichbedeutend mit "für dieses Empfangsspulenelement". Darüber hinaus entspricht in diesem Fall das MR-Bild des Untersuchungsobjekts dem MR-Bild des Empfangsspulenelements, welches mit der Maske dieses Empfangsspulenelements bearbeitet wurde.
Gemäß der zweiten Variante, welche wesentlich häufiger vorliegt, umfasst die Magnetresonanzanlage mehrere Empfangsspulenelemente. In diesem Fall erstellt die Magnetresonanzanlage das MR-Bild des Untersuchungsobjekts, indem aus den mehreren MR-Bildern der jeweiligen Empfangsspulenelemente das MR-Bild des Untersuchungsobjekts kombiniert oder zusammengesetzt wird.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail beschrieben worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung bzw. einer Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage laden kann. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene vorab beschriebene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuereinrichtung läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen des Verfahrens zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z.B. C++), der noch compiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit bzw. Steuereinrichtung zu laden ist.
Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, z.B. eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuereinrichtung bzw. Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des vorab beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Erstellung von artefaktfreien MR-Bildern mit einer UTE-Sequenz (Sequenz mit ultrakurzer Echozeit) bei einer radialen Abtastung mit einer kombinierten PET-/MR-Anlage geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich beschränkt, da die vorliegende Erfindung auch zur Erstellung von MR-Bildern eingesetzt werden kann, deren MR-Daten mit anderen Sequenzen und beispielsweise mit einer kartesischen Abtastung mittels einer Magnetresonanzanlage erfasst werden. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren mit einer kartesischen Abtastung eingesetzt wird, können dadurch beispielsweise Restfehler bzw. Artefakte zumindest gedämpft werden, welche durch parallele Bildgebungsverfahren (z.B. GRAPPA ("GeneRalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisition")) auftreten. Darüber hinaus können in diesem Fall Artefakte, welche aufgrund einer Bewegung des Untersuchungsobjekts und aufgrund von Phasenabweichungen bei einer Erfassung mit mehreren Segmenten auftreten, verringert werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
1 stellt eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage dar.
In 2 ist ein Untersuchungsobjekt dargestellt, welches von mehreren Empfangsspulenelementen abgedeckt wird.
3 zeigt ein erfindungsgemäß aufgenommenes spezielles MR-Bild.
In 4 ist eine Maske dargestellt, welche ausgehend von dem in 3 dargestellten speziellen MR-Bild erstellt wird.
5 zeigt ein MR-Bild, welches ohne die erfindungsgemäßen Masken erstellt wurde.
6 zeigt das in 5 dargestellte MR-Bild, wobei diesmal die erfindungsgemäßen Masken zum Einsatz kamen.
7 zeigt einen interpolierten Intensitätsverlauf eines speziellen MR-Bildes entlang einer Geraden in x-Richtung.
8 zeigt den in 7 dargestellten interpolierten Intensitätsverlauf zusammen mit einem Schwellenpixelwert.
9 zeigt eine Maske, welche ausgehend von dem in den 7 und 8 dargestellten interpolierten Intensitätsverlauf erstellt wurde.
10 zeigt jeweils eine Maske vor und nach einer erfindungsgemäßen Dilatationsoperation.
11 zeigt eine erfindungsgemäße Maske nach einer Tiefpassfilterung.
In 12 ist der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussplans dargestellt.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Magnetresonanzanlage 5 (eines Magnetresonanz-Bildgebungs- bzw. Kernspintomographiegeräts). Dabei erzeugt ein Grundfeldmagnet 1 ein zeitlich konstantes starkes Magnetfeld zur Polarisation bzw. Ausrichtung der Kernspins in einem Volumenabschnitt eines Objekts O, wie z.B. eines zu untersuchenden Teils eines menschlichen Körpers, welcher auf einem Tisch 23 liegend zur Untersuchung bzw. Messung in die Magnetresonanzanlage 5 gefahren wird. Die für die Kernspinresonanzmessung erforderliche hohe Homogenität des Grundmagnetfelds ist in einem typischerweise kugelförmigen Messvolumen M definiert, in welchem die zu untersuchenden Teile des menschlichen Körpers angeordnet werden. Zur Unterstützung der Homogenitätsanforderungen und insbesondere zur Eliminierung zeitlich invariabler Einflüsse werden an geeigneter Stelle so genannte Shim-Bleche aus ferromagnetischem Material angebracht. Zeitlich variable Einflüsse werden durch Shim-Spulen 2 eliminiert.
In den Grundfeldmagneten 1 ist ein zylinderförmiges Gradientenspulensystem 3 eingesetzt, welches aus drei Teilwicklungen besteht. Jede Teilwicklung wird von einem Verstärker mit Strom zur Erzeugung eines linearen (auch zeitlich veränderbaren) Gradientenfeldes in die jeweilige Richtung des kartesischen Koordinatensystems versorgt. Die erste Teilwicklung des Gradientenfeldsystems 3 erzeugt dabei einen Gradienten G_x in x-Richtung, die zweite Teilwicklung einen Gradienten G_y in y-Richtung und die dritte Teilwicklung einen Gradienten G_z in z-Richtung. Der Verstärker umfasst einen Digital-Analog-Wandler, welcher von einer Sequenzsteuerung 18 zum zeitrichtigen Erzeugen von Gradientenpulsen angesteuert wird.
Innerhalb des Gradientenfeldsystems 3 befindet sich eine (oder mehrere) Hochfrequenzantennen 4, welche die von einem Hochfrequenzleistungsverstärker abgegebenen Hochfrequenzpulse in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung der Kerne und Ausrichtung der Kernspins des zu untersuchenden Objekts O bzw. des zu untersuchenden Bereiches des Objekts O umsetzen. Jede Hochfrequenzantenne 4 besteht aus einer oder mehreren HF-Sendespulen und mehreren HF-Empfangsspulenelementen in Form einer ringförmigen vorzugsweise linearen oder matrixförmigen Anordnung von Komponentenspulen. Von den HF-Empfangsspulenelementen der jeweiligen Hochfrequenzantenne 4 wird auch das von den präzedierenden Kernspins ausgehende Wechselfeld, d.h. in der Regel die von einer Pulssequenz aus einem oder mehreren Hochfrequenzpulsen und einem oder mehreren Gradientenpulsen hervorgerufenen Kernspinechosignale, in eine Spannung (Messsignal) umgesetzt, welche über einen Verstärker 7 einem Hochfrequenz-Empfangskanal 8 eines Hochfrequenzsystems 22 zugeführt wird. Das Hochfrequenzsystem 22 umfasst weiterhin einen Sendekanal 9, in welchem die Hochfrequenzpulse für die Anregung der magnetischen Kernresonanz erzeugt werden. Dabei werden die jeweiligen Hochfrequenzpulse aufgrund einer vom Anlagerechner 20 vorgegebenen Pulssequenz in der Sequenzsteuerung 18 digital als Folge komplexer Zahlen dargestellt. Diese Zahlenfolge wird als Real- und als Imaginärteil über jeweils einen Eingang 12 einem Digital-Analog-Wandler im Hochfrequenzsystem 22 und von diesem einen Sendekanal 9 zugeführt. Im Sendekanal 9 werden die Pulssequenzen einem Hochfrequenz-Trägersignal aufmoduliert, dessen Basisfrequenz der Mittenfrequenz entspricht.
Die Umschaltung von Sende- auf Empfangsbetrieb erfolgt über eine Sende-Empfangsweiche 6. Die HF-Sendespulen der Hochfrequenzantennen 4 strahlen die Hochfrequenzpulse zur Anregung der Kernspins in das Messvolumen M ein und resultierende Echosignale werden über die HF-Empfangsspulenelemente abgetastet. Die entsprechend gewonnenen Kernresonanzsignale werden im Empfangskanal 8' (erster Demodulator) des Hochfrequenzsystems 22 phasenempfindlich auf eine Zwischenfrequenz demoduliert und im Analog-Digital-Wandler (ADC) digitalisiert. Dieses Signal wird noch auf die Frequenz 0 demoduliert. Die Demodulation auf die Frequenz 0 und die Trennung in Real- und Imaginärteil findet nach der Digitalisierung in der digitalen Domäne in einem zweiten Demodulator 8 statt. Durch einen Bildrechner 17 wird aus den dergestalt gewonnenen Messdaten ein MR-Bild bzw. dreidimensionaler Bilddatensatz rekonstruiert. Die Verwaltung der Messdaten, der Bilddaten und der Steuerprogramme erfolgt über den Anlagenrechner 20. Aufgrund einer Vorgabe mit Steuerprogrammen kontrolliert die Sequenzsteuerung 18 die Erzeugung der jeweils gewünschten Pulssequenzen und das entsprechende Abtasten des K-Raumes. Insbesondere steuert die Sequenzsteuerung 18 dabei das zeitrichtige Schalten der Gradienten, das Aussenden der Hochfrequenzpulse mit definierter Phasenamplitude sowie den Empfang der Kernresonanzsignale. Die Zeitbasis für das Hochfrequenzsystem 22 und die Sequenzsteuerung 18 wird von einem Synthesizer 19 zur Verfügung gestellt. Die Auswahl entsprechender Steuerprogramme zur Erzeugung eines MR-Bildes, welche z.B. auf einer DVD 21 gespeichert sind, sowie die Darstellung des erzeugten MR-Bildes erfolgt über ein Terminal 13, welches eine Tastatur 15, eine Maus 16 und einen Bildschirm 14 umfasst.
Die 2 zeigt ein Untersuchungsobjekt O, auf welchem zahlreiche Empfangsspulenelemente 24 angeordnet sind. Jedes dieser Empfangsspulenelemente 24 erfasst MR-Signale aus einem Volumenabschnitt innerhalb des Untersuchungsobjekts O, wobei dieser jeweilige Volumenabschnitt in unmittelbarer Nähe des jeweiligen Empfangsspulenelements 24 liegt. Unter einem Empfangsspulenelement wird im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Art Antenne verstanden, mit welcher Änderungen eines Magnetfelds erfasst werden können.
In 3 ist ein spezielles MR-Bild 30 dargestellt, welches anhand von MR-Daten erstellt wurde, welche ausschließlich mit einem bestimmten Empfangsspulenelement 24 aufgenommen worden sind.
Ausgehend von dem in 3 dargestellten speziellen MR-Bild 30 wurde eine Maske 31 erstellt, welche in 4 abgebildet ist. Dabei entspricht der helle Teil 34 der Maske 31 demjenigen Bereich der Maske 31, in welchem die entsprechenden Pixel der Maske 31 den Maskenwert 1 aufweisen, während der dunkle Teil 35 der Maske 31 demjenigen Bereich der Maske 31 entspricht, in welchem die entsprechenden Pixel der Maske 31 den Maskenwert 0 aufweisen. Im Übergangsbereich zwischen dem dunklen Bereich 35 und dem hellen Bereich 34 können die Pixel der Maske 31 einen Maskenwert aufweisen, welcher zwischen 0 und 1 liegt.
Wenn die Maske 31 auf ein MR-Bild angewendet wird, wird für jeden Bildpixel des MR-Bildes der Pixelwert dieses Bildpixels mit demjenigen Maskenwert multipliziert, welchen der diesem Bildpixel entsprechende Pixel der Maske aufweist. Da, wie oben bereits beschrieben ist, die Pixel der Maske im hellen Bereich 34 der Maske 31 (mit Ausnahme des Randes) den Maskenwert 1 aufweisen, entspricht der helle Bereich 34 demjenigen Bereich des MR-Bildes, welcher durch die Maske 31 nicht verändert wird. Dagegen entspricht der dunkle Bereich 35 der Maske 31 demjenigen Bereich des MR-Bildes, welcher durch die Maske 31 ausgeblendet wird.
In 5 ist ein MR-Bild dargestellt, wie es nach dem Stand der Technik erzeugt wird. Dazu werden die MR-Daten, welche von mehreren Empfangsspulenelementen erfasst werden, entsprechend kombiniert, wodurch sich das in 5 abgebildete MR-Bild ergibt. Man erkennt gerade im oberen Teil des MR-Bildes streifenförmige Artefakte.
Dagegen ist in 6 ein MR-Bild dargestellt, welches erfindungsgemäß erstellt wurde und quasi denselben Ausschnitt aus einem Untersuchungsobjekt O zeigt, wie das in 5 abgebildete MR-Bild. Auch dieses MR-Bild entstand aus MR-Daten, welche von mehreren Empfangsspulenelementen erfasst wurden. Dazu wurde zuerst für jedes Empfangsspulenelement ein MR-Bild erstellt, welches ausschließlich aus denjenigen MR-Daten rekonstruiert wurde, welche von diesem Empfangsspulenelement erfasst wurden. Anschließend wurde die für das jeweilige Empfangsspulenelement erstellte Maske auf dieses MR-Bild angewendet. Zur Erstellung des in 6 dargestellten MR-Bildes 33 wurden schließlich die maskierten MR-Bilder der Empfangsspulenelemente kombiniert.
Mit Hilfe der folgenden 7 bis 11 soll die erfindungsgemäße Erstellung einer Maske für ein Empfangsspulenelement im Detail erläutert werden.
Um eine Maske 31 für ein Empfangsspulenelement 24 zu erstellen, wird zuerst ein spezielles MR-Bild aus MR-Daten rekonstruiert, welche ausschließlich von diesem Empfangsspulenelement 24 erfasst worden sind. Dabei wird das spezielle MR-Bild insbesondere von dem jeweils zu untersuchenden Untersuchungsobjekt erstellt. Mit anderen Worten wird die Erstellung der Maske 31 vorteilhafterweise (für jedes Empfangsspulenelement und) für jedes Untersuchungsobjekt, von welchem MR-Bilder zu erstellen sind, wiederholt.
In 7 ist ein interpolierter Intensitätsverlauf 25 in x-Richtung über das spezielle MR-Bild dargestellt. Anders ausgedrückt wird entlang einer Geraden, welche sich in x-Richtung über das spezielle MR-Bild erstreckt, für jedes Bildpixel des speziellen MR-Bildes der Pixelwert bzw. die Intensität bzw. die Helligkeit bestimmt. Diese Bildpixel des speziellen MR-Bildes dienen als Stützstellen eines Interpolationsverfahren, welches den in 7 dargestellten interpolierten Intensitätsverlauf 25 erstellt. Mit anderen Worten gibt der Verlauf 25 in 7 für jedes beliebige Bildpixel entlang der gewählten Geraden an, welchen Pixelwert das entsprechende Bildpixel aufweist, wobei das entsprechende Bildpixel in 7 durch seinen x-Wert repräsentiert wird.
Ausgehend von diesem Intensitätsverlauf 25 wird ein Schwellenpixelwert 26 bestimmt, welcher zusätzlich zu dem Intensitätsverlauf 25 in 8 dargestellt ist. Beispielsweise kann der Schwellenpixelwert 26 einem entsprechenden Bruchteil des maximalen Intensitätswerts bzw. Pixelwerts des Intensitätsverlaufs 25 entsprechen.
Die zu erstellende Maske 31 definiert für jedes Pixel des von der Maske 31 zu bearbeitenden MR-Bildes einen Maskenwert. Dabei weist der Maskenwert für ein bestimmtes Bildpixel des zu bearbeitenden MR-Bildes den Wert 1 bzw. 1,0 aufweist, wenn der Pixelwert des Intensitätsverlaufs 25 an der dem Bildpixel entsprechenden Stelle größer als der Schwellenpixelwert 26 ist. Dagegen wird der Maskenwert für ein bestimmtes Bildpixel des zu bearbeitenden MR-Bildes auf den Wert 0 gesetzt, wenn der Pixelwert des Intensitätsverlaufs 25 an der dem Bildpixel entsprechenden Stelle kleiner oder gleich dem Schwellenpixelwert 26 ist. Damit ergibt sich die in 9 dargestellte Maske 31. Man erkennt, dass diejenigen Stellen x1, x2, an denen der Maskenwert der Maske 31 von dem Wert 1 auf den Wert 0 springt, denjenigen Stellen im Intensitätsverlauf 25 (siehe 8) entsprechen, an denen der Intensitätsverlauf 25 dem Schwellenpixelwert 26 entspricht.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Maske 31 nicht nur dem Bereich zwischen den beiden Stellen x1 und x2 entspricht, sondern dass die Maske 31 quasi für jeden x-Wert einen Maskenwert definiert.
Aus darstellerischen Gründen wurde der Intensitätsverlauf 25 und damit die Erstellung der Maske 31 in den 7 bis 9 nur anhand eines eindimensionalen (in x-Richtung verlaufenden) Verlaufs erläutert. Selbstverständlich kann ein entsprechender Intensitätsverlauf 25 auch als Fläche dargestellt werden, wobei diese Fläche für jedes Bildpixel des speziellen MR-Bildes den entsprechenden Intensitätswert bzw. Pixelwert repräsentiert.
Mit 10 wird beispielhaft eine Dilatationsoperation an einer Maske 31' erläutert. Durch die Dilatationsoperation wird die Maske 31' quasi am Rand desjenigen Bereichs 34 der Maske, in welchem die Maskenwerte dem zweiten Wert entsprechen, nach allen Richtungen vergrößert. Dadurch ergibt sich bei dem in 10 dargestellten eindimensionalen Fall eine Erweiterung der Maske 31' sowohl in positiver als auch in negativer x-Richtung x. Nach erfolgter Dilatationsoperation ergibt sich aus der ursprünglichen Maske 31' die Maske 31.
Schließlich erfolgt eine Tiefpassfilterung der Maske, was dann zu der in 11 dargestellten Maske 31 führt. Durch die Tiefpassfilterung werden vorteilhafterweise Sprünge bei den Maskenwerten geglättet. Anders ausgedrückt sorgt die Tiefpassfilterung der Maske 31 dafür, dass die Differenz zwischen den Maskenwerten benachbarter Bildpixel kleiner wird.
In 12 ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Flussplans dargestellt.
In einem ersten Schritt S1 wird die ortsbezogene Empfindlichkeit für jedes Spulenelement bestimmt. Dies erfolgt in der Regel durch die Erstellung eines speziellen MR-Bildes, wobei der Pixelwert oder die Intensität jedes Bildpixels dieses speziellen MR-Bildes ein Maß für die Empfindlichkeit des entsprechenden Spulenelements an dieser Stelle (an diesem Bildpixel) ist. Ausgehend von diesen Punkten (die Anzahl der Punkte entspricht der Anzahl der Bildpixel des speziellen MR-Bildes), die durch die Koordinaten des entsprechenden Bildpixels und durch den Pixelwert des entsprechenden Bildpixels definiert sind, lässt sich ein Intensitätsverlauf (Pixelwertverlauf) erstellen, welcher für beliebige Koordinaten den entsprechenden Intensitätswert bzw. Pixelwert angibt. Dieser Intensitätsverlauf wird beispielsweise ausgehend von den bekannten Punkten durch ein beliebiges Interpolationsverfahren erzeugt. Ein derart erzeugter Intensitätsverlauf bzw. Pixelwertverlauf entspricht bei den Bildpixeln des speziellen MR-Bildes (wobei die Bildpixel Stützstellen für das Interpolationsverfahren bilden) exakt der diesem Bildpixel entsprechenden Intensität oder dem Pixelwert, während der erzeugte Intensitätsverlauf für Punkte zwischen den Bildpixeln des speziellen MR-Bildes die Intensität oder den Pixelwert approximiert (d.h. näherungsweise angibt).
Abhängig von der im ersten Schritt S1 bestimmten ortsbezogenen Empfindlichkeit wird pro Spulenelement eine Maske im zweiten Schritt S2 bestimmt. Dazu wird beispielsweise gemäß einer vorbestimmten erfindungsgemäßen Variante ein Schwellenpixelwert bestimmt und dann mit Hilfe des im Schritt S1 erstellten Intensitätsverlaufs die Maskenwerte der Maske bestimmt. Die Maske definiert dabei für jedes Bildpixel des mit der Maske zu bearbeitenden MR-Bildes jeweils einen Maskenwert. Es sei angemerkt, dass die Bildpixel des mit der Maske zu bearbeitenden MR-Bildes nicht mit dem Bildpixel des speziellen MR-Bildes übereinstimmen müssen. In der Regel weist das spezielle MR-Bild eine geringere Anzahl von Bildpixeln auf als das mit der Maske zu bearbeitende MR-Bild. Um nun die Maskenwerte für jedes Bildpixel des zu bearbeitenden MR-Bildes zu erstellen, wird beispielsweise für jeden Bildpixel, bei welchem der im Schritt S1 bestimmte Intensitätsverlauf oder Pixelwerteverlauf einen Pixelwert aufweist, welcher kleiner als der Schwellenpixelwert ist, der entsprechende Maskenwert auf einen ersten Wert (z.B. 0) gesetzt. Dagegen wird der Maskenwert für jedes Bildpixel des zu bearbeitenden MR-Bildes, bei welchem der Pixelwertverlauf einen Pixelwert aufweist, welcher größer (oder gleich) als der Schwellenpixelwert ist, der entsprechende Maskenwert auf einen zweiten Wert (z.B. 1) gesetzt.
Im folgenden Schritt S3 werden scharfe Übergänge der Maske geglättet, was insbesondere durch eine Tiefpassfilterung erzielt wird. Durch diese Glättung definiert die Maske für bestimmte Bildpixel des mit der Maske zu bearbeitenden MR-Bildes auch Maskenwerte, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Wert liegen (also weder dem ersten noch dem zweiten Wert entsprechen).
Anschließend wird im Schritt S4 für mehrere Spulenelemente jeweils ein vorläufiges MR-Bild erstellt. Anders ausgedrückt wird mittels jedem dieser mehreren Spulenelemente jeweils ein vorläufiges MR-Bild erstellt, so dass die Anzahl der vorläufigen MR-Bilder der Anzahl der (dafür eingesetzten) Spulenelemente entspricht. Zur Erstellung eines vorläufigen MR-Bildes werden nur diejenigen MR-Daten verwendet, welche von dem jeweiligen Spulenelement erfasst wurden.
Im nächsten Schritt S5 wird die pro Spulenelement erstellte Maske (siehe Schritt S2) auf das vorläufige MR-Bild dieses Spulenelements angewendet, um pro Spulenelement ein bearbeitetes MR-Bild zu erstellen. Dabei wird unter der Anwendung der Maske auf das vorläufige MR-Bild verstanden, dass für jedes Bildpixel des vorläufigen MR-Bildes der Pixelwert dieses Bildpixels mit dem Maskenwert, welchen die jeweilige Maske für dieses Bildpixel definiert, multipliziert wird. Das Ergebnis dieser Multiplikation entspricht dann dem Pixelwert des Bildpixels des bearbeiteten MR-Bildes des jeweiligen Spulenelements. Mit anderen Worten existieren am Ende des Schrittes S5 mehrere bearbeitete MR-Bilder, wobei die Anzahl der bearbeiteten MR-Bilder der Anzahl der vorläufigen MR-Bilder bzw. der Anzahl der (dafür eingesetzten) Spulenelemente entspricht.
Schließlich wird im letzten Schritt S6 ein Gesamt-MR-Bild erstellt, welches sich aus den im Schritt S5 erstellten bearbeiteten MR-Bildern zusammensetzt. Eine solche Zusammensetzung oder Kombination der bearbeiteten MR-Bildern kann im einfachsten Fall dadurch geschehen, dass nur ein bearbeitetes MR-Bild existiert, welches dann dem Gesamt-MR-Bild entspricht. Dies ist der Fall, wenn zur Erstellung des Gesamt-MR-Bildes, welches dem zu erstellenden MR-Bildes des Untersuchungsobjekts entspricht, nur ein Spulenelement verwendet wird. Wenn mehrere bearbeitete MR-Bilder existieren, (d.h. zur Erstellung des Gesamt-MR-Bildes werden mehrere Spulenelemente eingesetzt), können die Bildpixel dieses Gesamt-MR-Bildes den Bildpixeln der jeweiligen bearbeiteten MR-Bildern entsprechen. In diesem Fall werden für ein Bildpixel des Gesamt-MR-Bildes beispielsweise die Pixelwerte aller bearbeiteten MR-Bilder für dieses Bildpixel gemittelt.
Wenn dagegen die Bildpixel des Gesamt-MR-Bildes nicht den Bildpixeln der jeweiligen bearbeiteten MR-Bilder entsprechen, entspricht jedes bearbeitete MR-Bild in der Regel nur einem Teil des Gesamt-MR-Bildes. In diesem Fall wird das Gesamt-MR-Bild aus den mehreren bearbeiteten MR-Bildern quasi zusammengesetzt. Wenn ein Bildpixel des Gesamt-MR-Bildes einem Bildpixel von mehreren bearbeiteten MR-Bildern entspricht, kann der Pixelwert dieses Bildwechsels wiederum durch eine entsprechende Mittelung der Pixelwerte der entsprechenden Bildpixel dieser mehreren bearbeiteten MR-Bilder bestimmt werden.

Claims

Verfahren zur Erstellung eines MR-Bildes (33) eines Untersuchungsobjekts mit Detektion von MR-Signalen des Untersuchungsobjekts mit einem Empfangsspulenelement (24) einer Magnetresonanzanlage (5), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bestimmen einer ortsbezogenen Empfindlichkeit für das Empfangsspulenelement (24), Erstellen einer Maske (31) für das Empfangsspulenelement abhängig von der Empfindlichkeit des Empfangsspulenelements (24), um mittels der Maske (31) einen Bereich des MR-Bildes zu maskieren, in welchem das Empfangsspulenelement (24) mindestens eine vorbestimmte Empfindlichkeit (26) aufweist, Schalten mindestens eines HF-Anregungspulses und mindestens eines Magnetfeldgradienten, um mit dem Empfangsspulenelement (24) MR-Daten zu erfassen, Erstellen eines vorläufigen MR-Bildes abhängig von den mit dem Empfangsspulenelement (24) erfassten MR-Daten, Anwenden der Maske (31) des Empfangsspulenelements (24) auf das vorläufige MR-Bild, um ein MR-Bild des Empfangsspulenelements (24) zu erstellen, und Erstellen des MR-Bildes (33) des Untersuchungsobjekts abhängig von dem für das Empfangsspulenelement (24) erstellten MR-Bild.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (31) des Empfangsspulenelements (24) in folgenden Schritten erstellt wird: Erstellen eines speziellen MR-Bildes (30) abhängig von MR-Daten, welche nur durch das Empfangsspulenelement (24) erfasst werden, und Erstellen der Maske (31) des Empfangsspulenelements (24) abhängig von dem maximalen Pixelwert in dem speziellen MR-Bild (30).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwellenpixelwert (26) bestimmt wird, indem der maximale Pixelwert mit einem vorbestimmten Prozentsatz multipliziert wird, dass ausgehend von den Pixeln des speziellen MR-Bildes ein Pixelwertverlauf (25) interpoliert wird, und dass für die Maske (31) ein Maskenwert pro Pixel des vorläufigen MR-Bildes erstellt wird, wobei der Maskenwert des jeweiligen Pixels einen ersten Wert erhält, wenn der Pixelwert des jeweiligen Pixels des vorläufigen MR-Bildes gemäß dem Pixelwertverlauf (25) unterhalb des Schwellenpixelwerts (26) liegt, und wobei der Maskenwert des jeweiligen Pixels sonst einen zweiten Wert erhält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (31) des Empfangsspulenelements in folgenden Schritten erstellt wird: Erstellen eines speziellen MR-Bildes (30) abhängig von MR-Daten, welche nur durch das Empfangsspulenelement (24) erfasst werden, Bestimmen einer Häufigkeitsverteilung, welche für alle Pixelwerte des speziellen MR-Bildes (30) angibt, in welcher Häufigkeit jeder Pixelwert des speziellen MR-Bildes (30) vorkommt, und Erstellen der Maske (31) des Empfangsspulenelements (24) abhängig von dieser Häufigkeitsverteilung.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden größten relativen Maxima der Häufigkeitsverteilung bestimmt werden, dass ein Schwellenpixelwert (26) bestimmt wird, welcher zwischen den beiden Pixelwerten der beiden größten relativen Maxima liegt, dass ausgehend von den Pixeln des speziellen MR-Bildes ein Pixelwertverlauf (25) interpoliert wird, und dass für die Maske (31) ein Maskenwert pro Pixel des vorläufigen MR-Bildes erstellt wird, wobei der Maskenwert des jeweiligen Pixels einen ersten Wert erhält, wenn der Pixelwert des jeweiligen Pixels des vorläufigen MR-Bildes gemäß dem Pixelwertverlauf (25) unterhalb des Schwellenpixelwerts liegt, und wobei der Maskenwert des jeweiligen Pixels sonst einen zweiten Wert erhält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (31) des Empfangsspulenelements (24) in folgenden Schritten erstellt wird: Erstellen eines speziellen MR-Bildes (30) abhängig von MR-Daten, welche nur durch das Empfangsspulenelement (24) erfasst werden, Bestimmen eines p-Quantils der Pixelwerte des speziellen MR-Bildes (30), so dass p·100% der Pixel des speziellen MR-Bildes (30) einen kleineren Pixelwert als den Pixelwert des p-Quantils aufweisen, wobei p dem Unterschreitungsanteil des p-Quantils entspricht, und Erstellen der Maske (31) des Empfangsspulenelements (24) abhängig von dem p-Quantil.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von den Pixeln des speziellen MR-Bildes ein Pixelwertverlauf (25) interpoliert wird, und dass für die Maske (31) ein Maskenwert pro Pixel des vorläufigen MR-Bildes erstellt wird, wobei der Maskenwert des jeweiligen Pixels einen ersten Wert erhält, wenn der Pixelwert des jeweiligen Pixels des vorläufigen MR-Bildes gemäß dem Pixelwertverlauf (25) unterhalb des Pixelwerts des p-Quantils liegt, und wobei der Maskenwert des jeweiligen Pixels sonst einen zweiten Wert erhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das spezielle MR-Bild (30) mit einer kartesischen Abtastung und mit einer einfachen Gradientenechosequenz erstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das spezielle MR-Bild (30) mit einer Auflösung erstellt wird, welche maximal 64 Pixel auf einer Länge von 0,5 m des Untersuchungsobjekts (O) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (31) mit Hilfe einer Dilatationsoperation vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass folgender Vorgang mindestens einmal für die Maske (31) durchgeführt wird: für jedes Pixel wird überprüft, ob die Maske (31) vor dem jeweiligen Vorgang für ein benachbartes Pixel des Pixels als Maskenwert den zweiten Wert zuweist, wenn dies der Fall ist, wird in dem jeweiligen Vorgang für die Maske (31) als Maskenwert der zweite Wert für dieses Pixel zugewiesen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (31) einer Tiefpassfilterung unterzogen wird, so dass ein sprunghafter Übergang unterschiedlicher Maskenwerte geglättet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das MR-Bild (33) des Untersuchungsobjekts (O) mit mehreren Empfangsspulenelementen (24) erstellt wird, dass die ortsbezogene Empfindlichkeit für jedes Empfangsspulenelement (24) bestimmt wird, dass für jedes Empfangsspulenelement (24) abhängig von der Empfindlichkeit des jeweiligen Empfangsspulenelements (24) eine Maske (31) erstellt wird, um mittels der jeweiligen Maske (31) einen Bereich des MR-Bildes zu maskieren, in welchem das jeweilige Empfangsspulenelement (24) mindestens eine vorbestimmte Empfindlichkeit aufweist, dass durch das Schalten des mindestens einen HF-Anregungspulses und des mindestens einen Magnetfeldgradienten MR-Daten von jedem Empfangsspulenelement erfasst werden, dass für jedes Empfangsspulenelement (24) ein vorläufiges MR-Bild abhängig von MR-Daten, welche nur mit diesem Empfangsspulenelement (24) erfasst werden, erstellt wird, dass die Maske (31) des jeweiligen Empfangsspulenelements (24) auf das vorläufige MR-Bild angewendet wird, welches nur abhängig von den mit diesem Empfangsspulenelement (24) erfassten MR-Daten erstellt wurde, um ein MR-Bild des jeweiligen Empfangsspulenelements (24) zu erstellen, und dass das MR-Bild (33) des Untersuchungsobjekts (O) abhängig von den für jedes Empfangsspulenelement (24) erstellten MR-Bildern erstellt wird.
Magnetresonanzanlage zur Erstellung eines MR-Bildes (33) eines Untersuchungsobjekts (O) mit einer Magnetresonanzanlage (5), wobei die Magnetresonanzanlage (5) einen Grundfeldmagneten (1), ein Gradientenfeldsystem (3), mindestens eine HF-Antenne (4) mit mindestens einem Empfangsspulenelement und eine Steuereinrichtung (10) zur Ansteuerung des Gradientenfeldsystems (3) und der mindestens einen HF-Antenne (4), zum Empfang der von dem mindestens einen Empfangsspulenelement aufgenommenen Messsignalen und zur Auswertung der Messsignale und zur Erstellung der MR-Daten umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (5) ausgestaltet ist, um eine ortsbezogene Empfindlichkeit für jedes Empfangsspulenelement zu bestimmen, um eine Maske (31) für jedes Empfangsspulenelement abhängig von der Empfindlichkeit des jeweiligen Empfangsspulenelements zu erstellen, um mittels der jeweiligen Maske (31) einen Bereich des MR-Bildes zu maskieren, in welchem die jeweilige Empfangsspule mindestens eine vorbestimmte Empfindlichkeit aufweist, um einen HF-Anregungspuls und mindestens einen Magnetfeldgradienten zu schalten, um mit jedem Empfangsspulenelement MR-Daten zu erfassen, um für jedes Empfangsspulenelement ein vorläufiges MR-Bild abhängig von den mit diesem Empfangsspulenelement erfassten MR-Daten zu erstellen, um die Maske (31) des jeweiligen Empfangsspulenelements auf das vorläufige MR-Bild, welches abhängig von den mit diesem Empfangsspulenelement erfassten MR-Daten erstellt wurde, anzuwenden, um ein MR-Bild des jeweiligen Empfangsspulenelements zu erstellen, und um das MR-Bild (33) des Untersuchungsobjekts (O) abhängig von dem für jedes Empfangsspulenelement erstellten MR-Bild zu erstellen.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–13 ausgestaltet ist.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung (10) einer Magnetresonanzanlage (5) ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–13 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung (10) der Magnetresonanzanlage (5) ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers (21) in einer Steuereinrichtung (10) einer Magnetresonanzanlage (5) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13 durchführen.