DE102012211471A1

DE102012211471A1 - Verfahren zum Bestimmen von verzeichnungsreduzierten Magnetresonanz-Daten und Magnetresonanz-Anlage

Info

Publication number: DE102012211471A1
Application number: DE102012211471.8A
Authority: DE
Inventors: Jan Ole BLUMHAGEN; Stephan Kannengiesser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2014-01-09
Also published as: CN103529415A; US20140009153A1; CN103529415B; US9880249B2

Abstract

Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Bestimmen von verzeichnungsreduzierten Magnetresonanz-Daten in einem Teilbereich einer Magnetresonanz-Anlage, der entlang einer radialen Richtung (B) der Magnetresonanz-Anlage am Rand eines Gesichtsfelds der Magnetresonanz-Anlage liegt. Das Verfahren umfasst das Positionieren des Untersuchungsobjekts an einer ersten und einer zweiten Position (11, 12) entlang einer axialen Richtung (A) der Magnetresonanz-Anlage und das Erfassen von ersten Magnetresonanz-Daten (71) in dem Teilbereich an der ersten Position (11) und das Erfassen von zweiten Magnetresonanz-Daten (72) in demselben Teilbereich an der zweiten Position (12). Das Verfahren umfasst weiterhin das Bestimmen von verzeichnungsreduzierten Magnetresonanz-Daten basierend auf den ersten und zweiten Magnetresonanz-Daten (71, 72).

Description

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung betreffen Verfahren zum Bestimmen von verzeichnungsreduzierten Magnetresonanz(MR)-Daten für mindestens eine Schicht eines Untersuchungsobjekts in einem Teilbereich einer MR-Anlage und eine MR-Anlage. Insbesondere betreffen verschiedene Ausführungsformen Techniken, bei denen das Bestimmen der verzeichnungsreduzierten MR-Daten für den Teilbereich geschieht, der am Rand eines Gesichtsfeld der MR-Anlage liegt.
Das messbare Volumen in einer Magnetresonanz(MR)-Anlage ist aufgrund von physikalischen und technischen Bedingungen, wie z.B. einer begrenzten Homogenität des Grundmagnetfelds und/oder Nichtlinearitäten der Gradientenfelder, in allen drei Raumrichtungen beschränkt. Daher wird ein Aufnahmevolumen, ein sogenanntes Gesichtsfeld oder Field of View (FoV), auf ein Volumen beschränkt, in welchem die oben genannten physikalischen Bedingungen innerhalb vorgegebener Toleranzbereiche liegen und daher eine originalgetreue Abbildung des Untersuchungsobjekts ohne signifikante örtliche Verzeichnungen möglich ist. In anderen Worten sind typischerweise in dem Gesichtsfeld der MR-Anlage Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und Nichtlinearitäten von ortskodierenden Gradientenfelder innerhalb eines Toleranzbereichs, wobei der Toleranzbereich hinsichtlich geringer bzw. für Anwendungen nicht signifikanten Verzeichnungen von MR-Daten bestimmt ist.
Geometrisch betrachtet ist dieses Gesichtsfeld insbesondere in radialer Richtung, d.h. in einer Transversalebene (z.B. in x- und y-Richtung) senkrecht zu einer Längsachse (axiale Richtung) eines Tunnels oder einer Röhre der MR-Anlage, erheblich geringer als das durch die Tunnelöffnung der Magnetresonanz-Anlage definierte Volumen. Bei üblichen Magnetresonanz-Anlagen beträgt ein Durchmesser des Tunnels beispielsweise 60 oder 70 cm, wohingegen der Durchmesser des üblicherweise verwendeten Gesichtsfelds, in welchem die oben genannten physikalischen Bedingungen innerhalb der Toleranzbereiche liegen, näherungsweise 50 bzw. 60 cm betragen kann.
Erfasste MR-Daten können daher abhängig vom Ort Verzeichnungen aufweisen. Eine Verzeichnung gibt einen Versatz zwischen einer Position eines Bildpunkts in den MR-Daten und der tatsächlichen Position des Bildpunkts in dem Untersuchungsobjekt an. In anderen Worten beschreibt die Verzeichnung eine Ortsuntreue eines MR-Bilds, welches anhand von MR-Daten erzeugt wird.
Viele Anwendungen benötigen jedoch eine hohe Ortstreue, d.h. eine ortsgenaue Abbildung auch außerhalb und angrenzend an das Gesichtsfeld: Beispiele sind eine Bestimmung einer humanen Schwächungskorrektur für Positronen-Emissions-Tomographie (PET), MR-geführte Interventionen oder Anwendungen, bei denen ortsgenaue Abbildungsverfahren, wie z.B. eine Computertomographie (CT) oder PET, mit MR-Verfahren kombiniert werden.
Die Einschränkung, dass insbesondere im Randbereich des Tunnels der MR-Anlage vergleichsweise starke Verzeichnungen des Messobjekts möglich sind, wird bei reiner MRT Bildgebung üblicherweise dadurch umgangen, dass der entsprechende Probenbereich des Untersuchungsobjekts nicht am Rand des Tunnels, sondern im verzeichnungsarmen Bereich, z.B. möglichst nahe des Zentrums des Tunnels, dem sogenannten Isozentrum der Magnetresonanz-Anlage, angeordnet wird. Bei herkömmlichen MR-Anlagen und insbesondere Hybridsystemen, wie z.B. einem Hybridsystem bestehend aus einer MR-Anlage und einem Positronenemissionstomographen, einem sogenannten MR-PET-Hybridsystem, kann es jedoch erstrebenswert sein, Strukturen auch in dem Teilbereich am Rand der Röhre der MR-Anlage möglichst ortsgenau zu bestimmen. Bei einem MR-PET-Hybridsystem ist beispielsweise die humane Schwächungskorrektur von entscheidender Bedeutung. Die humane Schwächungskorrektur ermittelt die Intensitätsabschwächung der nach einer Interaktion von Positronen und Elektronen ausgesandten PET-Photonen auf ihrem Weg durch absorbierendes Gewebe zum Detektor und korrigiert das empfange Signal um eben diese Abschwächung. Hierfür werden MR-Daten erfasst, welche die komplette Anatomie des Untersuchungsobjekts in Richtung der durch die Positronenemissionstomographie ausgesandten hochenergetischen Photonen abbilden. Dies bedeutet, dass die Anatomie des Untersuchungsobjekts auch in dem Teilbereich am Rand des Tunnels des Hybridsystems möglichst genau zu erfassen ist. Die in diesem Teilbereich befindlichen Strukturen sind bei einem zu untersuchenden Patienten beispielsweise vor allem die Arme.
In dem Stand der Technik sind verschiedene Korrekturalgorithmen bekannt, um eine Verzeichnung insbesondere außerhalb des Gesichtsfelds, d. h. außerhalb des Volumens, in dem Magnetfeld-Inhomogenität und Nichtlinearität des Gradientenfeldes innerhalb von Spezifikationen liegen, zu korrigieren. Derart können verzeichnungsreduzierte MR-Daten bestimmt werden. Beispielsweise wird von S. Langlois et al. in „MRI Geometric Distortion: a simple approach to correcting the effects of nonlinear gradient fields" (J. Magn. Reson. Imaging 1999, 9(6) 821–31) und von S. J. Doran et al. in „A complete distortion correction for MR images: I. Gradient warp correction" (Phys. Med. Biol. 2005 50(7) 1343–61) eine Gradientenverzeichniskorrektur vorgeschlagen. Weiterhin wird von S. A. Reinsberg et al. in „A complete distortion correction for MR images: II. Rectification of static-field inhomogeneities by similaritybased profile mapping" (Phys. Med. Biol. 2005 50(11) 2651–61) eine Korrektur des Grundmagnetfelds vorgeschlagen. Die Ergebnisse der vorgeschlagenen Verfahren stellen jedoch insbesondere für eine Verzeichniskorrektur im Randbereich vergleichsweise komplizierte Ansätze dar. Eine nachträgliche Korrektur kann z.B. nicht oder nur eingeschränkt möglich sein. Sind z.B. die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds so stark, dass keine eindeutige Frequenzzuordnung während der Ortskodierung mittels Gradientenfelder gewährleistet werden kann, so kann es nur eingeschränkt möglich sein, daraus resultierende Fehler nach der Messung zu korrigieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bestimmen von verzeichnisreduzierten MR-Daten bereitzustellen, welches eine einfache Durchführung bei gleichzeitig hoher Genauigkeit der Bestimmung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen von verzeichnisreduzierten MR-Daten für mindestens eine Schicht eines Untersuchungsobjekts in einem Teilbereich einer MR-Anlage. Der Teilbereich liegt entlang einer radialen Richtung der MR-Anlage am Rand eines Gesichtsfelds der MR-Anlage. Das Verfahren umfasst das Positionieren des Untersuchungsobjekts an einer ersten Position entlang einer axialen Richtung der MR-Anlage und das Erfassen von ersten MR-Daten in dem Teilbereich für die mindestens eine Schicht an der ersten Position. Das Verfahren umfasst weiterhin das Positionieren des Untersuchungsobjekts an einer zweiten Position entlang der axialen Richtung der MR-Anlage, wobei die zweite Position verschieden zu der ersten Position ist. Das Verfahren umfasst weiterhin das Erfassen von zweiten MR-Daten in demselben Teilbereich für die mindestens eine Schicht an der zweiten Position und das Bestimmen der verzeichnungsreduzierten MR-Daten für die mindestens eine Schicht basierend auf den ersten und zweiten MR-Daten.
In anderen Worten kann der Teilbereich eine gewisse Ausdehnung entlang der axialen Richtung, d.h. entlang der Röhre der MR-Anlage aufweisen und sich z.B. angrenzend an das Gesichtsfeld erstrecken bzw. dieses zu größeren radialen Abständen umgeben. Z.B. kann das Gesichtsfeld im Wesentlichen kugelförmig oder ellipsenförmig um ein Isozentrum der MR-Anlage angeordnet sein. Der Teilbereich kann ein Randbereich innerhalb einer Röhre der MR-Anlage sein. Der Teilbereich kann z.B. Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern aufweisen, welche größer als ein Schwellenwert sind, der für verzeichnungsfreie MR-Daten bestimmt ist.
In anderen Worten können die ersten und zweiten MR-Daten redundant dasselbe Gebiet des Untersuchungsobjekts, nämliche die mindestens eine Schicht, abbilden. Durch das redundante Erfassen der in den MR-Daten enthaltenen Information für die mindestens eine Schicht kann basierend auf dem Informationsgewinn das Bestimmen der verzeichnungsreduzierten MR-Daten möglich sein. Verzeichnungsreduziert kann hierbei z.B. im Gegensatz zu den ersten und/oder zweiten MR-Daten allein verzeichnungsreduziert bedeutet, d.h. mit geringerer Ortsuntreue von abgebildeten Objekten in MR-Bildern, welche aus den MR-Daten erhalten werden. Das Gesichtsfeld der MR-Anlage kann denjenigen Bereich bezeichnen, in denen diese Verzeichnung von MR-Daten bereits ohne weitere Schritte gering ausfällt.
Zum Beispiel kann zwischen der ersten und zweiten Position ein Tischvorschub und damit ein Versatz des Untersuchungsobjekts entlang der axialen Richtung erfolgen. Dann kann die Stelle innerhalb der MR-Anlage, an der die ersten MR-Daten bzw. die zweiten MR-Daten erfasst werden, in der ersten und zweiten Position unterschiedlich sein.
Z. B. ist es möglich, dass die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder die Nichtlinearitäten der ortskodierenden Gradientenfelder eine Ortsabhängigkeit innerhalb des Teilbereichs der MR-Anlage aufweisen: die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder die Nichtlinearitäten der ortskodierenden Gradientenfelder können insbesondere an der ersten und zweiten Position unterschiedliche Werte an der jeweiligen Stelle der erfassten MR-Daten aufweisen. Durch das Umpositionieren des Untersuchungsobjekts zum Erfassen der jeweils ersten und zweiten MR-Daten kann derart erreicht werden, dass die Einflüsse der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder auf das Verzeichnungsverhalten der ersten und zweiten MR-Daten jeweils unterschiedlich ist und sich vorteilhafterweise gegenseitig auslöscht bzw. destruktiv überlagert (z.B. Streckung und Stauchung, Rotation in entgegen gesetzte Richtungen usf.). Dadurch kann es möglich sein, die verzeichnungsreduzierten MR-Daten basierend aus dem daraus resultierenden Informationsgewinn aus den ersten und zweiten MR-Daten zu bestimmen. Hierbei können die ersten und zweiten MR-Daten mit herkömmlichen bzw. beliebigen MR-Messsequenzen erfasst werden.
So kann ein Vorzeichen von Inhomogenitäten eines Grundmagnetfelds an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage, bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten der mindestens einen Schicht erfasst werden, in der ersten Position und der zweiten Position unterschiedlich sein. Auch kann ein Vorzeichen von Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage, bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten der mindestens einen Schicht erfasst werden, in der ersten Position und der zweiten Position unterschiedlich sein.
In anderen Worten kann es sein, dass die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds eine unterschiedliche und vorteilhaft entgegengesetzte Phase jeweils für die ersten und zweiten MR-Daten aufweisen. Es kann auch sein, dass die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder eine unterschiedliche und vorteilhaft entgegengesetzte Phase jeweils für die ersten und zweiten MR-Daten aufweisen. Z. B. kann es möglich sein, dass Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds, welche ein unterschiedliches Vorzeichen aufweisen (d. h. eine lokale Erhöhung bzw. Verringerung des Grundmagnetfelds) gerade einen unterschiedlichen und entgegen gesetzten Einfluss auf das Verzeichnungsverhalten der MR-Daten haben. Rein illustrativ können lokale Erhöhungen der Inhomogenitäten mit positivem Vorzeichen (beliebig gewählt) des Grundmagnetfelds eine Verzeichnung in Form einer Stauchung des abgebildeten Untersuchungsobjekts in den erfassten MR-Daten bewirken, während lokale Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds mit negativem Vorzeichen eine Verzeichnung in Form einer Streckung bzw. Zerrung des abgebildeten Untersuchungsobjekts in den erfassten MR-Daten bewirkt. Stauchung und Streckung können zueinander komplementäre Verzeichnungen sein. Dieses Beispiel ist rein illustrativ und andere Abhängigkeiten sind möglich. Durch Kombination der ersten und zweiten MR-Daten können derart die verzeichnungsreduzierten MR-Daten bestimmt werden.
Oben stehend wurden die Abhängigkeiten der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder an den jeweiligen Stellen innerhalb der MR-Anlage, an denen die ersten und zweiten MR-Daten an der ersten bzw. zweiten Position erfasst werden, qualitativ in Bezug auf ein Vorzeichen diskutiert. Jedoch kann es auch möglich sein, dass in verschiedenen Ausführungsformen die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder an der jeweiligen Stelle an der ersten und der zweiten Position in einem bestimmten quantitativen Zusammenhang stehen. Eine solche Ausführungsform wird nachfolgenden beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsformen kann an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage, bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten der mindestens einen Schicht erfasst werden, ein Betrag von Inhomogenitäten eines Grundmagnetfelds in der ersten Position und der zweiten Position innerhalb eines Toleranzbereichs gleich sein. Es kann auch an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage, bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten der mindestens einen Schicht erfasst werden, ein Betrag von Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern innerhalb eines Toleranzbereichs in der ersten Position und der zweiten Position gleich sein.
Sind z.B. die Beträge der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder und der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds an den jeweiligen Stellen, an denen die ersten und zweiten MR-Daten erfasst werden, im Wesentlichen gleich (d.h. gleich innerhalb des Toleranzbereichs), so kann auch ein Verzeichnungsverhalten im Wesentlichen gleich stark mit zueinander entgegen gesetzter Abhängigkeit sein, d.h. z.B. Stauchung und Streckung um jeweils einen vergleichbaren Betrag oder Rotation in entgegen gesetzte Richtungen um einen vergleichbaren Winkel etc. Der Toleranzbereich kann z.B. aus einem bekannten Einfluss der Inhomogenitäten und Nichtlinearitäten auf das Verzeichnungsverhalten bestimmt werden.
Das Verfahren kann weiterhin das Bereitstellen von Daten umfassen, die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern innerhalb des Teilbereichs als Funktion der Position entlang der axialen Richtung beschreiben. Das Verfahren kann weiterhin das Bestimmen der ersten Position und der zweiten Position anhand der bereitgestellten Daten umfassen.
Z. B. kann es möglich sein, die Daten in einer Kalibrationsmessung zu bestimmen bzw. zu messen und anschließend abzuspeichern. Es kann dann möglich sein, im Rahmen des Positionierens des Untersuchungsobjekts die vorgespeicherten Daten bereitzustellen. Es kann jedoch auch möglich sein, das Messen der Daten selbst im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Durch das Bereitstellen der Daten kann es möglich sein, das Positionieren so durchzuführen, dass die verzeichnungsreduzierten MR-Daten mit einer hohen Genauigkeit bzw. mit besonders reduzierter Verzeichnung bestimmt werden können.
In einer alternativen einfachen Ausführungsform kann es möglich sein, die erste und zweite Position fest vorzugeben (z. B. in einer MR-Anlagen-spezifischen einmaligen Kalibration). Dann kann es entbehrlich sein, die Daten der Inhomogenitäten und/oder Nichtlinearitäten bereitzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann sich ein Verzeichnungsverhalten der ersten MR-Daten im Wesentlichen mit einem Verzeichnungsverhalten der zweiten MR-Daten aufheben.
Z.B. kann die erste und die zweite Position anhand der Daten, die die Inhomogenitäten und/oder Nichtlinearitäten beschreiben, entsprechend diesem Kriterium bestimmt werden. Z.B. kann basierend auf den Daten, welche die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder beschreiben, das Verzeichnungsverhalten bestimmt werden. Das Verzeichnungsverhalten kann z.B. durch eine Ortstransformation beschrieben werden, welche die Fehlabbildung eines Bildpunkts in MR-Bildern, welche aus den MR-Daten erhalten werden, beschreibt. Die erste und zweite Position kann dann so bestimmt werden, dass sich diese Ortstransformationen gerade aufheben (invers zueinander sind).
In verschiedenen Ausführungsformen können an der ersten Position und der zweiten Position erste und zweite MR-Daten jeweils für eine Vielzahl von Schichten mit unterschiedlichen ortskodierenden Gradientenfeldern erfasst werden.
Z. B. können an der ersten und zweiten Position erste und zweite MR-Daten jeweils für eine Vielzahl von Schichten mit unterschiedlichen Schichtselektions-Gradientenfeldern erfasst werden. Derart kann es möglich sein, erste und zweite MR-Daten für die Vielzahl von Schichten zu erfassen, während lediglich zweifaches Positionieren (oder zumindest eine geringere Anzahl an Positionierschritten im Vergleich mit der Anzahl der Schichten) notwendig ist. Dies kann z. B. insbesondere dann der Fall sein, wenn eine Abhängigkeit der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder besonders abhängig von einem Relativabstand zwischen der ersten und der zweiten Position ist; gleichzeitig jedoch möglicherweise nur eine geringere Abhängigkeit von der Absolutposition der ersten und zweiten Position innerhalb der MR-Anlage existiert. Es kann nämlich möglich sein, erste und zweite MR-Daten für die Vielzahl von Schichten jeweils mit im Wesentlichen gleichem Relativabstand zwischen den jeweiligen Stellen in der MR-Anlage in der ersten und zweiten Position zu erfassen.
Diesbezüglich kann es insbesondere möglich sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin umfasst: Bestimmen der Vielzahl an Schichten basierend auf einem Vergleich der bereitgestellten Daten mit einem Toleranzbereich der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder, jeweils für jede Schicht der Vielzahl von Schichten.
In anderen Worten kann es z. B. möglich sein, z. B. in Bezug auf die obenstehend beschriebenen relativen Abhängigkeiten bzgl. Vorzeichen und Betrag der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder, diejenigen Schichten zu bestimmen, für welche das Erfassen der ersten und zweiten MR-Daten an der ersten und zweiten Position ein Bestimmen der verzeichnungreduzierten MR-Daten ermöglicht. Wenn nämlich z. B. für bestimmte Schichten die Vorzeichen der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder nicht mehr unterschiedliche Werte annehmen, so kann es nicht oder nur eingeschränkt möglich sein, die verzeichnungsreduzierten MR-Daten zu bestimmen. In einem solchen Fall kann es zu bevorzugen sein, ein erneutes Positionieren des Untersuchungsobjekts (z.B. in eine dritte Position etc.) derart durchzuführen, dass die ersten und zweiten MR-Daten für jede der Vielzahl an Schichten unter Erfüllung dieser Randbedingung erfasst werden können. Einzelne Schichten können dann an den an bestimmten Positionen erfasst werden. Entsprechendes gilt in Bezug auf den Betrag der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder den Betrag der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder, wie obenstehend dargelegt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann es möglich sein, dass das Positionieren des Untersuchungsobjekts und das Erfassen der ersten und zweiten MR-Daten für die mindestens eine Schicht mittels einer kontinuierlichen Tischverschiebung (engl. continuous table movement) erfolgt. Derart kann es zum Beispiel möglich sein, dass für jede Schicht die ersten und zweiten Daten an der gleichen bzw. im Wesentlichen gleichen Stelle innerhalb der MR-Anlage erfasst werden. Dies kann der Fall sein, wenn das Positionieren und das Erfassen der ersten und zweiten MR-Daten aufeinander abgestimmt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen ist es möglich, dass das Bestimmen der verzeichnungskorrigierten MR-Daten eine gewichtete Mittelwertbildung der ersten und zweiten MR-Daten umfasst. Z. B. kann das Gewicht der gewichteten Mittelwertbildung eine bekannte Stärke der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder und/oder der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds berücksichtigen. Z. B. kann es möglich sein, einen Gewichtungsfaktor der gewichteten Mittelwertbildung basierend auf den bereitgestellten Daten, welche die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder beschreiben, zu bestimmen. Der Gewichtungsfaktor kann z.B. das Verzeichnungsverhalten der ersten und zweiten MR-Daten berücksichtigen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Magnetresonanz-Anlage mit einer Aufnahmesteuerung, welche eingerichtet ist, um verzeichnungsreduzierten MR-Daten für mindestens eine Schicht einer Untersuchungsobjekts in einem Teilbereich einer MR-Anlage zu bestimmen, wobei der Teilbereich entlang einer radialen Richtung der MR-Anlage am Rand eines Gesichtsfelds der MR-Anlage liegt. Die Aufnahmesteuerung ist eingerichtet, um die folgenden Schritte durchzuführen: Positionieren des Untersuchungsobjekts an einer ersten Position entlang einer axialen Richtung der MR-Anlage; Erfassen von ersten MR-Daten in dem Teilbereich für die mindestens eine Schicht an der ersten Position; Positionieren des Untersuchungsobjekts an einer zweiten Position entlang der axialen Richtung der MR-Anlage, wobei die zweite Position verschieden zu der ersten Position ist; Erfassen von zweiten MR-Daten in demselben Teilbereich für die mindestens eine Schicht an der zweiten Position; Bestimmen der verzeichnungsreduzierten MR-Daten für die mindestens eine Schicht basierend auf den ersten und zweiten MR-Daten.
Mit einer solchen MR-Anlage können Effekte erzielt werden, welche vergleichbar sind mit den Effekten, welche für ein Verfahren zum Bestimmen von verzeichnungsreduzierten MR-Daten gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erzielt werden können. Die oben beschriebenen und nachfolgende Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung können miteinander kombiniert werden; insbesondere sind auch solche Kombinationen mögliche, die nicht explizit genannt sind.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen MR-Anlage ist;
2 ein Gesichtsfeld und einen Teilbereich einer MR-Anlage in einer Schnittansicht senkrecht zur axialen Richtung der MR-Anlage illustriert;
3 Verzeichnungen in MR-Daten in Abhängigkeit von einer Position entlang der radialen Richtung der MR-Anlage innerhalb und außerhalb des Gesichtsfeldes illustriert;
4 ein Untersuchungsobjekt illustriert;
5 eine örtliche Abhängigkeit von Nichtlinearitäten der Gradientenfelder und von Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds, sowie Stellen einer Vielzahl von Schichten, für die erste und zweite MR-Daten erfasst werden, für erste und zweite Positionen entlang der axialen Richtung der MR-Anlage illustriert;
6 Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds in einer zweidimensionalen Darstellung entlang der axialen und einer radialen Richtung der MR-Anlage illustriert;
7 Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern in einer zweidimensionalen Darstellung entlang der axialen und einer radialen Richtung der MR-Anlage illustriert;
8 Nichtlinearitäten von weiteren Gradientenfeldern in einer zweidimensionalen Darstellung entlang der axialen und einer radialen Richtung der MR-Anlage illustriert;
9 das Bestimmen von verzeichnisreduzierten MR-Daten aus ersten und zweiten MR-Daten schematisch illustriert;
10 gemessene erste und zweite MR-Daten illustriert, welche an einer ersten und zweiten Position erfasst wurden;
11 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen von verzeichnisreduzierten MR-Daten ist;
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
1 zeigt schematisch eine Magnetresonanz(MR)-Anlage 230 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die MR-Anlage 230 weist einen Magneten 210 zur Erzeugung eines Grundmagnetfelds auf. Z.B. kann der Magnet 210 ein Röhrenmagnet sein und das Grundmagnetfeld parallel zur Längsachse (axiale Richtung A) der Röhre 209 stehen. Das Grundmagnetfeld wird zur Ausrichtung von Kernspins in dem Untersuchungsobjekt 211 verwendet. Idealerweise wird ein konstantes Grundmagnetfeld verwendet. Es kann jedoch möglich sein, dass aufgrund von technischen Limitationen des Magneten 210 und/oder von Suszeptibilitätsartefakten das Grundmagnetfeld örtliche Inhomogenitäten aufweist. Die Homogenität des Grundmagnetfelds kann innerhalb eines Gesichtsfelds 52 der MR-Anlage 230 innerhalb eines zur Messung geeignetem Bereich liegen, d. h. innerhalb von bestimmten Spezifikationen gleich einem Nennwert sein. Das Gesichtsfeld beinhaltet ein Isozentrum 50 der MR-Anlage 230, welches z.B. koinzident mit oder nahe bei dem geometrischen Zentrum der Röhre 209 sein kann.
Ein Untersuchungsobjekt, hier eine Untersuchungsperson 211, kann auf einem Liegetisch 213 in den Magneten 210 geschoben werden. Der Liegetisch 213 kann positioniert werden (sog. Tischvorschub), insbesondere entlang der axialen Richtung A und ggf. auch innerhalb geometrischer Beschränkungen entlang von dazu senkrechten Richtungen (radiale Richtung B). Eine Schicht 62 des Untersuchungsobjekts 211 ist illustriert. Bei Tischvorschub bewegt sich die Stelle der Schicht 62 innerhalb der Röhre 209 in axialer Richtung A. Z.B. kann das Positionieren des Tisches 213 mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit entlang der axialen Richtung A erfolgen, sog. kontinuierlicher Tischvorschub. Es kann dann möglich sein, ohne Unterbrechung des Positionierens MR-Daten zur erfassen.
Die MR-Anlage 230 weist weiterhin ein Gradientensystem 214 zur Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für die Bildgebung und zur Ortskodierung von erfassten MR-Daten verwendet werden. Typischerweise umfasst das Gradientensystem 214 mindestens drei separat ansteuerbare Spulen oder Spulensätze auf, welche es ermöglichen, entlang bestimmter Raumrichtungen (Gradientenachsen) Gradientenfelder anzuwenden und zu schalten. Die entsprechenden Spulen werden als Kanäle des Gradientensystems 214 bezeichnet (Schichtselektion, Phasenselektion, Frequenzselektion). Die entsprechenden Techniken sind dem Fachmann bekannt. Nominell sollen die Gradientenfelder eine lineare Ortsabhängigkeit aufweisen; dies kann aber z.B. aufgrund von technischen Ungenauigkeiten bzw. von inhärenten physikalischen Gesetzmäßigkeiten nur beschränkt der Fall sein. Es können daher Nichtlinearitäten der Gradientenfelder auftreten. Innerhalb des Gesichtsfelds 52 können die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder innerhalb eines Bereichs liegen, der zur Messung geeignet ist, also z. B. nominelle Spezifikationen der MR-Anlage 230 erfüllen.
Zur Anregung der sich im Grundmagnetfeld ergebenden Polarisation bzw. Ausrichtung der Magnetisierung ist eine Hochfrequenz(HF)-Spulenanordnung 215 vorgesehen, die einen amplitudenmodulierten HF-Anregungspuls in die Untersuchungsperson 211 einstrahlen kann, um die Magnetisierung aus der Ruhelage (typischerweise parallel zum Grundmagnetfeld) auszulenken, d.h. eine Transversalmagnetisierung zu erzeugen. Zur Erzeugung solcher HF-Anregungspulse werden ein Hochfrequenzgenerator 220 und eine Amplitudenmodulationseinheit 224 verwendet. Zur Steuerung des Gradientensystems 214 ist eine Gradienteneinheit 223 vorgesehen. Die Einheiten 220, 223 und 224 können insbesondere zeitlich synchronisiert als Sendesystem 226 zur gezielten Anregung der Transversalmagnetisierung betrieben werden. Eine Rechnereinheit 222 eines Empfangssystems 225 empfängt Signale der relaxierenden Transversalmagnetisierung (z.B. Spin-Echos und Gradientenechos). Dazu ist die Rechnereinheit 222 mit HF-Empfangsspulen gekoppelt. In einer besonders einfachen Ausführungsform wird die HF-Spule 215 sowohl zum Senden als auch Empfangen verwendet. Jedoch können separate HF-Sendespulen und HF-Empfangsspulen verwendet werden.
Eine Bedieneinheit 212 erlaubt die Ein- und Ausgabe von und zu einem Benutzer der MR-Anlage 230. Die Bedieneinheit 212 kann z.B. einen Bildschirm, eine Tastatur, eine Maus, Speichermedien, Datenverbindungen usf. umfassen.
Weiterhin ist eine Aufnahmesteuerung 227 vorgesehen, welche es ermöglicht, MR-Messsequenzen zum Erfassen von MR-Daten, sowie Positionierung des Tisches 213 gezielt durchzuführen, z.B. durch Ansteuerung der Komponenten 225, 226. Derart ist es möglich, MR-Daten zu erfassen. Die Aufnahmesteuerung 227 kann eine Rechnereinheit umfassen, welche eine Bearbeitung der erfassten MR-Daten ermöglicht, z.B. um verzeichnungsreduzierte MR-Daten mittels erfindungsgemäßer Techniken zu bestimmen.
Die Einheiten der MR-Anlage 230 sind in 1 separat dargestellt und diskutiert. Jedoch können bestimmte Einheiten kombiniert und/oder funktional integriert werden, z. B. als Hardware und/oder Software. Dies kann z. B. insbesondere die Aufnahmesteuerung 227 betreffen, welche z. B. Teil eines Zentralcomputers der MR-Anlage 230 sein kann.
Typischerweise können die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder und/oder die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds limitierend für die Möglichkeit sein, signifikante MR-Bilder aus erfassten MR-Daten zu erzeugen. Typischerweise können diese Werte innerhalb des Gesichtsfelds 52, siehe 2, innerhalb eines akzeptablen Toleranzbereichs liegen. Insbesondere kann das Gesichtsfeld 52 kleiner als ein Durchmesser einer Röhre 209 des Magnets 210 der MR-Anlage 230 sein. In 2 ist ein Schnitt senkrecht zu der axialen Richtung der Röhre 209 dargestellt. Die Schnittansicht der 2 beinhaltet das Isozentrum 50 und ist entlang der Linie II-II’ in 1 genommen.
Das Gesichtsfeld 52 der MR-Anlage 230 kann je nach Bauform und Typ unterschiedliche Geometrien aufweisen. Auch deshalb ist die Darstellung in 1 und 2 nicht als limitierend auszulegen. Außerhalb des Gesichtsfelds 52, zu größeren radialen Abständen hin, liegt ein Teilbereich 51, der an das Gesichtsfeld 52 angrenzt und dieses umgibt. Bei herkömmlichen MR-Anlagen 230 können MR-Daten, welche in dem Teilbereich 51 erfasst sind, bereits signifikante örtliche Verzeichnungen aufweisen. Dies ist in 3 illustriert. In 3 sind die Verzeichnung V entlang der radialen Richtung B aufgetragen (durchgezogene Linie). Wie aus 3 ersichtlich ist, nehmen die örtlichen Verzeichnungen V zu Punkten, welche außerhalb des Gesichtsfelds 52 innerhalb des Teilbereichs 51 liegen, signifikant zu. Die Stärke der Verzeichnungen V kann z.B. durch einen Betrag einer Bildraum-Transformation, welche die Ortsuntreue der Abbildung quantifiziert, gegeben sein. Z. B. kann ein aus MR-Daten mit signifikanter Verzeichnung V erhaltenes MR-Bild aufgrund von Verzerrungen, Translationen und Rotationen für bestimmte Anwendungen nicht oder nur eingeschränkt verwendbar sein.
Mittels erfindungsgemäßer Techniken kann es möglich sein, die Verzeichnungen V in dem Teilbereich 51 zu reduzieren (gestrichelte Linie). Dadurch kann es möglich sein, MR-Daten auch für Probenbereiche 53 der Untersuchungsperson 211 zu erfassen, welche am Rand der Untersuchungsperson 211 angeordnet sind (siehe 4). Die Probenbereiche 53 können z.B. die Arme der Untersuchungsperson 211 beinhalten. Während in 3 eine Reduktion der Verzeichnungen V nur auf einer Seite des Teilbereichs 51 (in 3 linksseitig) dargestellt ist, kann es erfindungsgemäß auch möglich sein, verzeichnungsreduzierte MR-Daten links- und rechtsseitig angrenzend an das Gesichtsfeld 52 bereitzustellen. Basierend auf solchen MR-Daten kann z.B. die humane Schwächungskorrektur bei PET-Bildgebung mit einer erhöhten Genauigkeit durchgeführt werden (insbesondere im Vergleich zu dem Fall, in dem keine MR-Daten für den Probenbereich 53 verfügbar sind). Nachfolgend werden erfindungsgemäße Techniken zur Bestimmung von verzeichnungsreduzierten MR-Daten (siehe z.B. gestrichelte Linie in 3) in dem Teilbereich 52 erläutert.
Bezug nehmend auf 5 werden erfindungsgemäß erste MR-Daten 71 und zweite MR-Daten 72 (in 5 oben schematisch illustriert) jeweils für z.B. die Schicht 62 des Untersuchungsobjekts 211 an einer ersten und zweiten Position 11, 12 erfasst. Zwischen der ersten und zweiten Position 11, 12 erfolgt ein Positionieren des Untersuchungsobjekts 211 entlang der axialen Richtung A der MR-Anlage 230 durch Vorschub des Tisches 213 (in 5 unten schematisch illustriert). Dadurch befindet sich die Schicht 62 bei der ersten Position 11 an einer Stelle innerhalb der MR-Anlage 230, an der die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 z.B. ein positives Vorzeichen (beliebig definiert) und/oder einen bestimmten betragsmäßigen Wert aufweisen. Durch Positionieren des Untersuchungsobjekts 211 an der zweiten Position 12 kann erreicht werden, dass die Schicht 62 so positioniert ist, dass die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 und/oder die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 an der entsprechenden Stelle der MR-Anlage 230 ein negatives Vorzeichen (gleiche Definition wie obenstehend) und/oder den selben bestimmten betragsmäßigen Wert aufweisen. Dies ist aus 5 ersichtlich, da an der Stelle der Schicht 62 in der ersten bzw. zweiten Position 11, 12 die durchgezogene Linie unterschiedliche Vorzeichen und in etwa denselben betragsmäßigen Wert (Betrag) aufweist.
Insbesondere kann der Wert bzw. das Vorzeichen der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 maßgeblich bestimmend für eine Stärke und eine Art des örtlichen Verzeichnungsverhaltens V der MR-Daten 71, 72 sein. Rein illustrativ und beispielhaft kann z. B. ein positiver Wert der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 für die ersten MR-Daten 71, die an der ersten Position 11 erfasst werden, eine Stauchung bewirken, während das entgegen gesetzte Vorzeichen für die zweiten MR-Daten 72 an der zweiten Position 12 eine Streckung bewirkt. Im Allgemeinen ist jedoch das Transformationsverhalten komplizierter und es kann z. B. eine Überlagerung verschiedener Transformationen (Streckung und Stauchung, Rotation, Skalierung, Translation etc.) vorliegen. Deshalb kann es im Allgemeinen erstrebenswert sein, die erste und zweite Position 11, 12 derart zu bestimmen, dass sich das Verzeichnungsverhalten V der ersten MR-Daten 71 und der zweiten MR-Daten 72 im Wesentlichen aufhebt. Dann können z.B. durch Mittelwertbildung der ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 die verzeichnungsreduzierten MR-Daten erhalten werden. Ein solches, sich im Wesentlichen aufhebendes Verzeichnungsverhalten V, kann z.B. gegeben sein, wenn die Inhomogenitäten 20 und/oder Nichtlinearitäten 21 für die ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 im Wesentlichen gleiche Beträge und unterschiedlich Vorzeichen aufweisen. In anderen Worten kann das Vorzeichen Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage 230, bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 der mindestens einen Schicht 62 erfasst werden, in der ersten Position 11 und der zweiten Position 12 unterschiedlich sein. Entsprechendes gilt für das Vorzeichen der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21. Jedoch können die Werte der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage 230, bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 der mindestens einen Schicht 62 erfasst werden, in der ersten und zweiten Position 11, 12 innerhalb eines Toleranzbereichs 15 gleich sein. Der Toleranzbereich 15 kann sowohl für die Positionen entlang der axialen Richtung A bestimmt sein, als auch für die Inhomogenitäten/Nichtlinearitäten 20, 21.
Bei vielen MR-Messsequenzen kann es erstrebenswert sein, dass verzeichnungsreduzierte MR-Daten nicht nur für die eine Schicht 62 erfasst werden, sondern für eine Vielzahl von Schichten 60–64. In einer einfachen Ausführungsform kann es möglich sein, dies durch mehrfaches Positionieren des Tisches 213 zu gewährleisten. Dann kann nämlich jede der Schichten 60–64 an einer entsprechende und z. B. gleichen Stelle innerhalb der MR-Anlage 230 positioniert werden, sodass die oben in Bezug auf 5 diskutierten Kriterien für die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 sowie die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 erfüllt sind. Jedoch kann eine solche Technik vergleichsweise zeitaufwändig sein.
Deshalb kann es in verschiedenen Ausführungsformen auch möglich sein, an der ersten Position 11 und der zweiten Position 12 erste und zweite MR-Daten 71, 72 jeweils für die Vielzahl von Schichten 60–64 zu erfassen (in 5 sind nur die Schichten 60–64 gezeigt). Dies kann durch die Verwendung von entsprechenden ortskodierten Gradientenfeldern, z. B. Schichtselektionsgradientenfeldern, ohne eine Repositionierung des Tisches 213 möglich sein. Die Stellen, an denen die ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 für die Schichten 60–64 erfasst werden, sind dann unterschiedlich; z. B. kann aber ein Relativabstand zwischen den jeweiligen Stellen für alle Schichten 60–64 gleich sein.
Zum Beispiel kann es möglich sein, die ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 für diejenigen Schichten 60–64 zu erfassen, bei denen die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 an der jeweiligen Stelle in der MR-Anlage 230, an der die ersten und zweiten MR-Daten 70, 71 erfasst werden, in der ersten und zweiten Position 11, 12 innerhalb eines Toleranzbereichs 15 liegen. Dies ist in 5 durch die vertikalen bzw. horizontalen Markierungen gekennzeichnet. So ist aus 5 ersichtlich, dass für die Schichten 61–63 die Werte der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 innerhalb des Toleranzbereichs 15 nur wenig variieren. An der Stelle der Schichten 60, 64 weichen die Werte der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 jedoch signifikant ab und liegen außerhalb des Toleranzbereichs 15. Derart kann es möglich sein, selektiv für diese Schichten 61–63 an der ersten und zweiten Position 11, 12 des Tisches 213 die ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 zu erfassen. Aus diesen ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 können dann die verzeichnungsreduzierten MR-Daten bestimmt werden. Für die Schichten 60, 64 weichen die Werte der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 zwischen der ersten und zweiten Position 71, 72 signifikant voneinander ab. In einem solchen Fall kann das Verzeichnungsverhalten V zwischen den ersten und zweiten MR-Daten 11, 12 für diese Schichten 60, 64 signifikant unterschiedlich sein bzw. in keinem besonderen Bezug stehen, sodass es nicht oder nur eingeschränkt möglich sein kann, die verzeichnungsreduzierten MR-Daten aus den ersten und zweiten MR-Daten 11, 12 zu bestimmen.
In Bezug auf solche Techniken kann es insbesondere möglich sein, Daten bereit zu stellen, welche die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 beschreiben, z.B. als Funktion entlang der axialen Richtung A. In anderen Worten können die Daten die durchgezogene Kurve der 5 beschreiben. In einem solchen Fall kann es möglich sein, die erste und zweite Position 11, 12 anhand dieser Daten zu bestimmen. Das Bestimmen kann z.B. so erfolgen, dass die Werte der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 an den jeweiligen Stellen der Schichten 60–64 gerade gleich mit zueinander verschiedenem Vorzeichen sind; in anderen Worten können die ersten und zweiten Positionen 11, 12 so bestimmt werden, dass eine Situation vergleichbar mit dem in 5 dargestellten und obenstehend beschriebenen Szenario erreicht wird.
Es kann z. B. möglich sein, diese Daten vorab zu messen oder diese Daten im Rahmen einer Kalibrationsroutine vor dem eigentlichen Erfassen der ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 zu bestimmen. Z. B. kann es mittels einer Magnetfeldsonde möglich sein, die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 bzw. die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 zu quantifizieren. Je nach Szenario kann es auch möglich sein, die erste und zweite Position 11, 12 fest einzustellen; dann kann es entbehrlich sein, die Daten bereitzustellen.
In der 6 sind solche bestimmten Daten für die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 in einer zweidimensionalen Darstellung entlang der axialen Richtung A und der radialen Richtung B als Isokonturplot dargestellt (durchgezogene Linien: gleiche positive Werte; gestrichelte Linien: gleiche negative Werte). In den 7 und 8 sind entsprechende Daten für die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 dargstellt; insbesondere stellt 7 eine Komponente entlang der x-Richtung (radiale Richtung B) von Nichtlinearitäten dar, während 8 eine Komponente entlang der z-Richtung (axiale Richtung A) von Nichtlinearitäten darstellt. Wie aus den 6–8 ersichtlich ist, nehmen die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 bzw. die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 zu größeren Entfernungen zu dem Isozentrum 50 zu. Z.B. kann es auf einer solchen Grundlage möglich sein, den Teilbereich 51 sowie das Gesichtsfeld 52 der MR-Anlage 230 zu bestimmen. Darüber hinaus weist das Vorzeichen der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 bzw. der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 ein oszillatorisches Verhalten als Funktion der Position entlang der axialen Richtung A auf. Dieses oszillatorische Verhalten entspricht dem in Bezug auf die 5 voranstehend diskutierten Verhalten.
In der 9 ist das Bestimmen von verzeichnungsreduzierten MR-Daten 73 illustriert. In 9 oben sind MR-Bilder basierend auf den ersten und zweiten MR-Daten 71, 72, die an der ersten und zweiten Position 11, 12 erfasst wurden, schematisch illustriert. Das tatsächlich runde Objekt in 9 erscheint in den ersten MR-Daten 71 gestreckt, während es in den zweiten MR-Daten 72 gestaucht erscheint; also weisen die ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 Verzeichnungen V auf. Basierend auf den ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 ist es, z. B. durch Mittelwertbildung der MR-Daten 71, 72, möglich, die verzeichnungsreduzierten MR-Daten 73 zu bestimmen. Z. B. können in einer besonders einfachen Ausführungsform die verzeichnungsreduzierten MR-Daten 73 durch Addition der ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 erhalten werden.
In 10 sind entsprechende Messdaten dargestellt. Obenstehend ist eine Aufsicht auf ein Untersuchungsobjekt 211 für verschiedene Positionen entlang der axialen Richtung A dargstellt. Die horizontale durchgezogene Linie illustriert jeweils die erste und zweite Position 11, 12. Untenstehend sind linksseitig die ersten MR-Daten 71, d.h. an der ersten Position 11 dargstellt, während rechtsseitig die zweiten MR-Daten 72 an der zweiten Position 72 dargstellt sind. Aus 10 ist ersichtlich, dass das Verzeichnungsverhalten V der ersten und zweiten MR-Daten unterschiedlich mit entgegen gesetzter Abhängigkeit ist, da die ersten MR-Daten 71 ein gestrecktes Untersuchungsobjekt 211 wiedergeben, während die zweiten MR-Daten 72 ein gestauchtes Untersuchungsobjekt 211 wiedergeben.
In 11 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen der verzeichnungsreduzierten MR-Daten 73 dargestellt. Das Verfahren beginnt mit Schritt S1.
Zunächst erfolgt das Positionieren des Untersuchungsobjekts 211 entlang der axialen Richtung A an der ersten Position 11. Dies kann durch Verfahren des Tisches 213 geschehen (Schritt S2). Z. B. kann das Positionieren in Schritt S2 basierend auf bereitgestellten Daten erfolgen, welche indikativ für die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21, z. B. als Funktion entlang der axialen Richtung A, sind. Der Tisch 213 kann so positioniert werden, dass diese Werte 20, 21 an der ersten Position gleich einem vorbestimmten Wert sind. Die erste Position kann alternativ auch voreingestellt sein.
In Schritt S3 erfolgt das Erfassen der ersten MR-Daten 71 aus dem Teilbereich 51 für eine bestimmte Schicht, z. B. die Schicht 62 aus 5. Das Erfassen der MR-Daten kann mit einer beliebigen MR-Messsequenz erfolgen, z. B. einer Dixon-Messsequenz.
Anschließend wird in Schritt S4 überprüft, ob weitere MR-Daten für weitere Schichten benötigt werden, und ob die Werte der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 an der entsprechenden Stelle innerhalb des Toleranzbereichs 15 (siehe 5) liegen. Gegebenenfalls wird der Schritt S3 solang erneut durchgeführt, wie weitere erste MR-Daten 71 benötigt werden, sowie die jeweiligen Schichten in der ersten Position 11 an Stellen innerhalb der MR-Anlage 230 liegen, in denen die Werte der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder der Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21 innerhalb des Toleranzbereichs 15 liegen.
Anschließend erfolgt in Schritt S5 das Positionieren des Untersuchungsobjekts 211 entlang der axialen Richtung A in die zweite Position 12. Das Positionieren kann wiederum basierend auf den bereitgestellten Daten erfolgen, welche indikativ für die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds 20 und/oder die Nichtlinearitäten der Gradientenfelder 21, z. B. als Funktion entlang der axialen Richtung A, sind. Der Tisch 213 kann so positioniert werden, dass diese Werte 20, 21 an der zweiten Position 12, insbesondere an der Stelle der mindestens einen bestimmten Schicht, gleich einem weiteren vorbestimmten Wert sind. Diese weitere vorbestimmte Wert kann z.B. betragsmäßig gleich dem vorbestimmten Wert aus Schritt S2 sein, jedoch ein entgegen gesetztes Vorzeichen aufweisen. Es kann auch möglich sein, dass die zweite Position 12 vorbestimmt ist.
Dann werden in Schritt S6 die zweiten MR-Daten 72 für all diejenigen Schichten erfasst, für die in der iterativen Ausführung des Schritts S3 erste MR-Daten 71 erfasst wurden. Wiederum kann eine beliebige MR-Messsequenz verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die MR-Messsequenz verwendet werden, die zum Erfassen der ersten MR-Daten in Schritt S3 verwendet wurde.
Aus den ersten und zweiten erfassten MR-Daten 71, 72 können in Schritt S7 die verzeichnungsreduzierten MR-Daten 73 bestimmt werden, z. B. aus Mittelwertbildung der ersten und zweiten MR-Daten 71, 72. Dies entspricht einer Verzeichnungskorrektur, da sich die Verzeichnungen V in den ersten und zweiten MR-Daten 71, 72 jeweils gerade oder im Wesentlichen aufheben können.
Das Verfahren endet in Schritt S8.
Alternativ zu der Ausführungsform der 11 kann das Positionieren auch kontinuierlich z. B. mit einer bestimmten Geschwindigkeit erfolgen.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

S. Langlois et al. in „MRI Geometric Distortion: a simple approach to correcting the effects of nonlinear gradient fields“ (J. Magn. Reson. Imaging 1999, 9(6) 821–31) [0007]
S. J. Doran et al. in „A complete distortion correction for MR images: I. Gradient warp correction” (Phys. Med. Biol. 2005 50(7) 1343–61) [0007]
S. A. Reinsberg et al. in „A complete distortion correction for MR images: II. Rectification of static-field inhomogeneities by similaritybased profile mapping” (Phys. Med. Biol. 2005 50(11) 2651–61) [0007]

Claims

Verfahren zum Bestimmen von verzeichnungsreduzierten Magnetresonanz(MR)-Daten für mindestens eine Schicht (60–65) eines Untersuchungsobjekts (211) in einem Teilbereich (51) einer MR-Anlage (230), wobei der Teilbereich (51) entlang einer radialen Richtung (B) der MR-Anlage (230) am Rand eines Gesichtsfelds (52) der MR-Anlage (230) liegt, das Verfahren umfassend: – Positionieren des Untersuchungsobjekts (211) an einer ersten Position (11) entlang einer axialen Richtung (A) der MR-Anlage (230), – Erfassen von ersten MR-Daten (71) in dem Teilbereich (51) für die mindestens eine Schicht (60–65) an der ersten Position (11), – Positionieren des Untersuchungsobjekts (211) an einer zweiten Position (12) entlang der axialen Richtung (A) der MR-Anlage (230), wobei die zweite Position (12) verschieden zu der ersten Position (11) ist, – Erfassen von zweiten MR-Daten (72) in demselben Teilbereich (51) für die mindestens eine Schicht (60–65) an der zweiten Position (12), – Bestimmen der verzeichnungsreduzierten MR-Daten (73) für die mindestens eine Schicht (60–65) basierend auf den ersten und zweiten MR-Daten (71, 72).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Vorzeichen von Inhomogenitäten eines Grundmagnetfelds (20) an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage (230), bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten (71, 72) der mindestens einen Schicht (60–65) erfasst werden, in der ersten Position (11) und der zweiten Position (12) unterschiedlich ist und/oder wobei ein Vorzeichen von Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern (21) an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage (230), bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten (71, 72) der mindestens einen Schicht (60–65) erfasst werden, in der ersten Position (11) und der zweiten Position (12) unterschiedlich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage (230), bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten (71, 72) der mindestens einen Schicht (60–65) erfasst werden, ein Betrag von Inhomogenitäten eines Grundmagnetfelds (20) in der ersten Position (11) und der zweiten Position (12) innerhalb eines Toleranzbereichs (15) gleich ist und/oder wobei an der jeweiligen Stelle innerhalb der MR-Anlage (230), bei der jeweils die ersten und zweiten MR-Daten (71, 72) der mindestens einen Schicht (60–65) erfasst werden, ein Betrag von Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern (21) innerhalb eines Toleranzbereichs (15) in der ersten Position (11) und der zweiten Position (12) gleich ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: – Bereitstellen von Daten, die Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds (20) und/oder Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern (21) innerhalb des Teilbereichs (51) als Funktion der Position entlang der axialen Richtung (A) beschreiben, – Bestimmen der ersten Position (11) und der zweiten Position (12) anhand der bereitgestellten Daten.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei sich ein Verzeichnungsverhalten (V) der ersten MR-Daten (71) im Wesentlichen mit einem Verzeichnungsverhalten (V) der zweiten MR-Daten aufhebt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei an der ersten Position (11) und der zweiten Position (12) erste und zweite MR-Daten (71, 72) jeweils für eine Vielzahl von Schichten (60–65) mit unterschiedlichen ortskodierenden Gradientenfeldern erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 4 und 6, weiterhin umfassend: – Bestimmen der Vielzahl an Schichten (60–65) basierend auf einem Vergleich der bereitgestellten Daten mit einem Toleranzbereich (15) der Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds (20) und/oder der Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern (21), jeweils für jede Schicht (60–65) der Vielzahl von Schichten (60–65).
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der verzeichnungsreduzierten MR-Daten (73) eine gewichtete Mittelwertbildung der ersten und zweiten MR-Daten (71, 72) umfasst.
Magnetresonanz-Anlage mit einer Aufnahmesteuerung (227), welche eingerichtet ist, um verzeichnungsreduzierten MR-Daten (73) für mindestens eine Schicht (60–65) einer Untersuchungsobjekts (211) in einem Teilbereich (51) einer MR-Anlage (230) zu bestimmen, wobei der Teilbereich (51) entlang einer radialen Richtung (B) der MR-Anlage (230) am Rand eines Gesichtsfelds (52) der MR-Anlage (230) liegt, wobei die Aufnahmesteuerung (227) eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen: – Positionieren des Untersuchungsobjekts (211) an einer ersten Position (11) entlang einer axialen Richtung (A) der MR-Anlage (230), – Erfassen von ersten MR-Daten (71) in dem Teilbereich (51) für die mindestens eine Schicht (60–65) an der ersten Position (11), – Positionieren des Untersuchungsobjekts (211) an einer zweiten Position (12) entlang der axialen Richtung (A) der MR-Anlage (230), wobei die zweite Position (12) verschieden zu der ersten Position (11) ist, – Erfassen von zweiten MR-Daten (72) in demselben Teilbereich (51) für die mindestens eine Schicht (60–65) an der zweiten Position (12), – Bestimmen der verzeichnungsreduzierten MR-Daten (73) für die mindestens eine Schicht (60–65) basierend auf den ersten und zweiten MR-Daten (71, 72).
Magnetresonanz-Anlage nach Anspruch 9, welche eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Schritte 1–8 durchzuführen.