DE102012217321A1

DE102012217321A1 - Method for magnetic resonance imaging of to-be-examined object e.g. heart, involves extracting subset of calibration data from imaging data, and creating magnetic resonance image based on subset of calibration data

Info

Publication number: DE102012217321A1
Application number: DE201210217321
Authority: DE
Inventors: Andreas Greiser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-03-27

Abstract

The method involves detecting a first subset of the calibration data (100) during calibration measurement, acquiring imaging data (107) of the to-be-examined object, and extracting a second subset of calibration data from the imaging data. A magnetic resonance image is created based on the first and second subset of calibration data. A spatial frequency space is detected in successive time phases of imaging data for two different elements. Independent claims are included for the following: (1) a control unit for control of magnetic resonance imaging system; (2) a magnetic resonance imaging system; and (3) a computer program product for magnetic resonance imaging of to-be-examined object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zur Magnet-Resonanz-Bildgebung auf der Grundlage einer partiellen parallelen Akquisition mit mehreren Komponentenspulen. Die Erfindung betrifft ferner ein Magnetresonanztomographiesystem, im Folgenden auch kurz Magnetresonanzsystem genannt. The invention relates to a method and a control device for magnetic resonance imaging based on a partial parallel acquisition with a plurality of component coils. The invention further relates to a magnetic resonance tomography system, also referred to below as a short magnetic resonance system.

Bei der Magnetresonanztomographie, auch Kernspintomographie genannt, handelt es sich um eine inzwischen weit verbreitete Technik zur Akquisition von Bildern vom Körperinneren eines lebenden Untersuchungsobjekts. Atomkerne, zum Beispiel von Wasserstoffatomen, weisen einen Spin auf. Der Spin bewirkt, dass die atomaren Teilchen magnetisch sind, d.h. ein Atomkern mit Spin ist stets magnetisch. Die Spins wirken zunächst in irgendeine Richtung. Magnetic resonance imaging, also referred to as magnetic resonance tomography, is a widely used technique for acquiring images of the inside of the body of a living examination subject. Atomic nuclei, for example of hydrogen atoms, have a spin. The spin causes the atomic particles to be magnetic, i. An atomic nucleus with spin is always magnetic. The spins initially work in any direction.

In einem Magnetresonanzsystem wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundfeldmagnetsystems einem relativ hohen Grundfeldmagnetfeld B₀, beispielsweise von 1,5, 3 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Die Kraftwirkung des statischen Magnetfelds B₀ erzeugt eine Vorzugsrichtung der Spins parallel und antiparallel zu den Feldlinien. Dabei bildet sich immer ein Überschuss in eine Richtung aus, was zu einer makroskopischen Magnetisierung des Spinensembles führt. Dem statischen Magnetfeld B₀wird ein hochfrequentes Magnetfeld B₁ überlagert, das die Spins aus dem durch das B₀-Feld erzeugten Gleichgewicht bringt: Die Spins werden angeregt. In a magnetic resonance system, the body to be examined is usually exposed to a relatively high basic field magnetic field B ₀ , for example of 1.5, 3 or 7 Tesla, with the aid of a basic field magnet system. The force action of the static magnetic field B ₀ produces a preferred direction of the spins parallel and antiparallel to the field lines. In this case, an excess always forms in one direction, which leads to a macroscopic magnetization of the spin ensemble. The static magnetic field B ₀ is superimposed on a high-frequency magnetic field B ₁ , which brings the spins from the equilibrium generated by the B ₀ field: The spins are excited.

Nach einer Anregung kippen die Kernspins wieder in ihre durch das Grundmagnetfeld erzwungene Ausgangslage zurück. Das ist die Relaxation der Kernspins. Bei der Relaxation werden Hochfrequenzsignale, sogenannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und weiterverarbeitet werden. After excitation, the nuclear spins tilt back into their initial position forced by the basic magnetic field. This is the relaxation of the nuclear spins. During the relaxation, radio-frequency signals, so-called magnetic resonance signals, are emitted, which are received and further processed by means of suitable receiving antennas.

Die Aufnahme von Bildgebungsdaten oder Rohdaten geschieht bei der Magnet-Resonanz-Bildgebung im sogenannten k-Raum oder Ortsfrequenzraum, der anhand der 1 näher erläutert wird. Das eigentliche Magnet-Resonanz-Bild im Bildraum ist mit den Daten im Ortsfrequenzraum über eine Fourier-Transformation verknüpft. The recording of imaging data or raw data is done in the magnetic resonance imaging in the so-called k-space or spatial frequency space, based on the 1 is explained in more detail. The actual magnetic resonance image in the image space is linked to the data in the spatial frequency space via a Fourier transformation.

Die Ortskodierung des Untersuchungsobjektes, die den k-Raum aufspannt, erfolgt über Gradienten in allen drei Raumrichtungen, die in 1 durch ein Koordinatenachsensystem 10 dargestellt sind. Im Fall der 2D-Bildgebung legt ein Schichtselektionsgradient entlang einer z-Achse eine Aufnahmeschicht im Objekt fest. Im Fall einer 3D-Bildgebung wird die Schichtselektion durch eine Phasenkodierung, die sogenannte Partitionskodierung (PA) ersetzt. Entlang einer x-Achse erfolgt eine Frequenzkodierung, die eine Richtung in der Schicht festlegt. Diese Richtung wird auch als „Readout“ oder Ausleserichtung bezeichnet, da die Frequenzkodierung nicht in einzelnen Schritten wie die Phasenkodierung, sondern während des Auslesevorgangs durch einen Gradienten erfolgt. Eine Phasenkodierung (PE) legt eine zweite Richtung in der Schicht fest, üblicherweise entlang einer y-Achse. The spatial coding of the examination subject, which spans the k-space, takes place via gradients in all three spatial directions, which in 1 through a coordinate axis system 10 are shown. In the case of 2D imaging, a slice selection gradient along a z-axis defines a capture layer in the object. In the case of 3D imaging, the slice selection is replaced by a phase encoding, the so-called partition coding (PA). Along an x-axis there is a frequency coding which defines a direction in the layer. This direction is also referred to as a "readout" or read-out direction, since the frequency coding does not take place in individual steps, such as the phase coding, but during the read-out process by means of a gradient. A phase encoding (PE) defines a second direction in the layer, usually along a y-axis.

In 1 ist neben dem Koordinatenachsensystem 10 ein hierdurch aufgespannter k-Raum schematisch als Würfel 11 dargestellt, in dem die einzelnen k-Raum-Elemente k_xyz angedeutet sind. Im Weiteren wird auf eine dreidimensionale Darstellung verzichtet, d.h. die Ortskodierung in Richtung der Frequenzkodierung wird nicht dargestellt. Die weiteren Erläuterungen erfolgen anhand eines Ausschnittes 12 aus dem k-Raum in der y-z-Ebene mit einer Bezeichnung k_yz der k-Raum-Elemente. In 1 is next to the coordinate axis system 10 a k-space spanned thereby schematically as a cube 11 represented in which the individual k-space elements k _{xyz are} indicated. In the following, a three-dimensional representation is dispensed with, ie the spatial coding in the direction of the frequency coding is not shown. The further explanations are based on a section 12 from the k-space in the yz plane with a designation k _{yz of} the k-space elements.

Ein Füllen des k-Raums erfolgt nach verschiedenen Abtastschemen (reordering). Im Folgenden wird beispielhaft und nicht beschränkend in der Regel von einem zeilenweisen Einlesen ausgegangen. A filling of the k-space is done according to different sampling schemes (reordering). The following is an example and not restrictive usually assumed by a line by line reading.

Bei einer partiellen parallelen Akquisition (Parallel Acquisition Technique – PAT oder Partially Parallel Acquisition – PPA) werden mehrere parallel arbeitende Empfangsantennen, so genannte Komponentenspulen, verwendet. Hiermit kann bei der Magnet-Resonanz-Bildgebung die Erfassungszeit oder Akquisitionszeit deutlich verringert werden, da die Anzahl der zeitaufwändigen Phasenkodierschritte deutlich verringert wird. Alternativ kann bei gleicher Akquisitionszeit eine deutlich höhere Auflösung erreicht werden. Es wird eine verringerte Anzahl von k-Raumlinien beispielsweise in einer Phasenkodierrichtung im Ortsfrequenzraum aufgenommen, als dies üblicherweise notwendig ist, um das Nyquist Theorem zu erfüllen. Es wird unterabgetastet. Die Unterabtastung kann auch in zwei Phasenkodierrichtungen erfolgen. Es erfolgt dann eine Beschleunigung der Bildgebungsdatenerfassung in zwei Dimensionen. In a parallel acquisition technique (Parallel Acquisition Technique - PAT or Partially Parallel Acquisition - PPA), several parallel receiving antennas, so-called component coils, are used. This can significantly reduce the detection time or acquisition time in the magnetic resonance imaging because the number of time-consuming phase encoding steps is significantly reduced. Alternatively, a significantly higher resolution can be achieved with the same acquisition time. For example, a reduced number of k-space lines are included in a phase encoding direction in the spatial frequency space than is usually necessary to satisfy the Nyquist theorem. It is subsampled. The subsampling can also be done in two phase encoding directions. There is then an acceleration of the imaging data acquisition in two dimensions.

Um aus den unterabgetasteten k-Raumdaten Bilder mit der gleichen Auflösung zu rekonstruieren, werden Spulenempfindlichkeitsinformationen der Komponentenspulen benötigt. Die Spulenempfindlichkeitsinformationen sind Kalibrierungsdaten und werden beispielsweise bei einer zeilenweisen Erfassung mit sogenannten Referenzlinien oder -zeilen gemessen. Eine Referenzzeile wird jeweils von jeder der mehreren Komponentenspulen erfasst. Im Stand der Technik sind entsprechende Rekonstruktionsverfahren zum Komplettieren unvollständiger Datensätze mittels der Kalibrationsdaten bekannt, beispielsweise SENSE (Sensitive Encoding) und GRAPPA (Generalized autocalibration PPA). To reconstruct images with the same resolution from the subsampled k-space data, coil sensitivity information of the component coils is needed. The coil sensitivity information is calibration data and is measured, for example, in a line-by-line detection with so-called reference lines or lines. Each reference line is detected by each of the multiple component coils. In the prior art, corresponding reconstruction methods for completing incomplete data sets by means of the calibration data are known, for example, SENSE (Sensitive Encoding) and GRAPPA (Generalized autocalibration PPA).

Die Spulenempfindlichkeitsinformation kann auf verschiedene Weise erhalten werden. Beim PAT mit integrierten Referenzzeilen werden die zusätzlichen K-Raumzeilen als Bestandteil der eigentlichen bildgebenden Messung, also der Bilderfassung des Untersuchungsobjektes, erfasst. Man nennt das auch „integrated reference lines“. Hiermit wird jedoch die Messdauer erhöht. The coil sensitivity information can be obtained in various ways. With the PAT with integrated reference lines, the additional K-space lines are recorded as part of the actual imaging measurement, ie the image acquisition of the examination subject. This is also called "integrated reference lines". However, this increases the measurement time.

Eine andere Möglichkeit ist es, die Referenzlinien in einer zusätzlichen Kalibrierungsmessung, einem so genannten prescan zu erfassen. Man nennt das auch "separate reference lines“. Je nach Anzahl der zu erfassenden Kalibrierungsdaten kann eine separate Kalibrierungsmessung ebenfalls sehr zeitaufwändig sein. Insbesondere bei dreidimensionalen Magnetresonanzaufnahmen, bei denen zwei phasenkodierte Richtungen vorliegen, wird die Anzahl der Referenzlinien sehr hoch. Die Dauer einer Kalibrierungsmessung kann dann nicht mehr vernachlässigt werden. Another possibility is to record the reference lines in an additional calibration measurement, a so-called prescan. This is also called "separate reference lines." Depending on the number of calibration data to be acquired, a separate calibration measurement can also be very time consuming, especially in three-dimensional magnetic resonance imaging where two phase-encoded directions exist, the number of reference lines becomes very high can then no longer be neglected.

Eine zeitliche partielle parallele Akquisition (TPAT) als Sonderform der partiellen parallelen Akquisition kann eingesetzt werden, wenn eine Bildsequenz aus verschiedenen zeitlichen Phasen aufgenommen werden soll, was beispielsweise anschließend das Abspielen einer Filmsequenz erlaubt (CINE-Technik). TPAT wird insbesondere zur Darstellung von dynamischen Strukturen verwendet, wenn die Aufnahmezeit für ein komplettes Bild zu lang ist, um eine Bewegung einzufrieren. Bei der Bewegung kann es sich zum Beispiel um einen Herzschlag handeln. Dann werden Sequenzen aufgenommen, die jeweils die Zustände in verschiedenen Herzphasen zeigen. Die gesamte Bilddatenerfassung läuft über mehrere Herzschläge. A temporal partial parallel acquisition (TPAT) as a special form of partial parallel acquisition can be used if a sequence of images from different temporal phases to be recorded, which, for example, then allows playing a movie sequence (CINE technique). In particular, TPAT is used to represent dynamic structures when the capture time for a complete image is too long to freeze motion. The movement may be, for example, a heartbeat. Then sequences are recorded, each showing the states in different cardiac phases. The entire image data acquisition runs over several heartbeats.

Bei TPAT werden die Kalibrierungsdaten nicht separat erfasst, sondern durch die verschiedenen zeitlichen Phasen, d.h. durch die Erfassung von Bildgebungsdaten für das gleiche k-Raum-Element in verschiedenen Zeitphasen können die Kalibrierungsdaten aus den Bildgebungsdaten extrahiert werden. Es kann dabei jedoch durch die verschiedenen Bewegungszustände des Herzens zu einer signifikanten Verschmierung kommen. Zudem können die Daten erst nach einer kompletten Messung rekonstruiert werden, da erst dann alle für die Empfindlichkeitsinformationen notwendigen Daten gemessen wurden. In TPAT, the calibration data is not collected separately, but through the different time phases, i. By acquiring imaging data for the same k-space element in different time phases, the calibration data can be extracted from the imaging data. However, it can come through the different states of motion of the heart to a significant smearing. In addition, the data can only be reconstructed after a complete measurement, because only then were all data necessary for the sensitivity information measured.

Bei dreidimensionalen zeitlichen partiellen parallelen Akquisitionen, bei denen eine Beschleunigung in zwei Richtungen erfolgt, d.h. die in zwei Richtungen unterabgetastet werden, ist zu beachten, dass die Erfassung der Kalibrierungsdaten keine zu große Zeitspanne umfassen sollte. Der sogenannte „zeitliche Footprint oder Fußabdruck“ bezeichnet die Zeitspanne, bis sich der gleiche Messzyklus für die Kalibrationsdaten wiederholt. Durch eine Beschleunigung in zwei Richtungen wird der zeitliche Footprint der aus den Messdaten zusammengeführten Referenzlinien sehr groß. Ein Extrahieren der Kalibrierungsdaten aus den Bildgebungsdaten ist nur möglich, wenn die Anzahl zeitlicher Phasen größer ist als der Beschleunigungsfaktor in eine erste Richtung multipliziert mit dem Beschleunigungsfaktor in einer zweiten Richtung. Mit höheren Beschleunigungsfaktoren werden also mehr zeitliche Phasen benötigt. Beschleunigungsfaktor ist der Grad der Unterabtastung. Wird beispielsweise jede zweite Zeile gemessen, so ist der Beschleunigungsfaktor gleich „2“. Wird nur jede dritte Zeile gemessen, so ist der Beschleunigungsfaktor gleich „3“. For three-dimensional temporal partial parallel acquisitions in which acceleration is bidirectional, i. which are undersampled in two directions, it should be noted that the acquisition of the calibration data should not be too long. The so-called "time footprint or footprint" refers to the time until the same measurement cycle repeats itself for the calibration data. Due to acceleration in two directions, the temporal footprint of the reference lines merged from the measurement data becomes very large. Extraction of the calibration data from the imaging data is only possible if the number of time phases is greater than the acceleration factor in a first direction multiplied by the acceleration factor in a second direction. With higher acceleration factors, more temporal phases are needed. Acceleration factor is the degree of subsampling. For example, if every second line is measured, the acceleration factor is equal to "2". If only every third line is measured, the acceleration factor is equal to "3".

Die Rohdatenerfassung bei TPAT, für das beispielhaft das TSENSE Verfahren genannt sei, wird im Folgenden anhand der 2 bis 4 näher erläutert. The raw data acquisition at TPAT, for which the TSENSE method is given by way of example, will be described below with reference to FIG 2 to 4 explained in more detail.

Im Weiteren wird beispielhaft von einer Herzaufnahme ausgegangen. Aus einem EKG-Signal wird ein Herztrigger gewonnen. Zu verschiedenen Herzphasen werden Aufnahmen erstellt. Die Rohdatenerfassung läuft über mehrere Herzschläge und der k-Raum wird für jede Herzphase über die mehreren Herzschläge gefüllt. In the following example, it is assumed that a cardiac recording. From an ECG signal, a heart trigger is obtained. At various cardiac phases recordings are made. The raw data acquisition runs over several heart beats and the k-space is filled for each heart phase over the several heartbeats.

Die 2 zeigt in einem Diagramm beispielhaft Signalverläufe für zwei Phasengradienten (PA und PE) in zwei Richtungen. Eine Achse 20 ist eine Zeitachse, wobei die Zeit in willkürlichen Einheiten aufgetragen ist. Auf einer Achse 21 ist ein Gradientenspulenstrom als Maß für die Phasenkodierung, ebenfalls in willkürlichen Einheiten, aufgetragen. The 2 shows in a diagram by way of example signal waveforms for two phase gradients (PA and PE) in two directions. An axis 20 is a time axis, with time plotted in arbitrary units. On an axis 21 For example, a gradient coil current is plotted as a measure of the phase encoding, also in arbitrary units.

Ein Phasenkodiergradient 22 nimmt eine Phasenkodierung in y-Richtung oder Phasenkodierrichtung (PE) vor (siehe 1). Der Phasenkodiergradient 22 springt zwischen zwei Werten. Ein Partitionskodiergradient 23 nimmt eine Phasenkodierung in z-Richtung oder Partitionskodierrichtung (PA) vor (siehe 1). In einem ersten Zeitraum ∆t₁, der von einer Zeit t₁ bis zu einer Zeit t₂ reicht und einem Herzschlag entspricht, springt der Partitionskodiergradient zwischen zwei ersten Werten I₁ und I₂. In einem zweiten Zeitraum ∆t₂, der von der Zeit t₂ bis zu einer Zeit t₃ reicht und einem zweiten Herzschlag entspricht, springt der Partitionskodiergradient zwischen zwei zweiten Werten I₃ und I₄. A phase-encoding gradient 22 performs a phase encoding in the y-direction or phase-encoding direction (PE) (see 1 ). The phase-encoding gradient 22 jumps between two values. A partition encoding gradient 23 performs a phase encoding in the z direction or partition coding direction (PA) (see 1 ). In a first period Δt ₁ , which ranges from a time t ₁ to a time t ₂ and corresponds to a heartbeat, the partition coding gradient jumps between two first values I ₁ and I ₂ . In a second period Δt ₂ , which extends from time t ₂ to time t ₃ and corresponds to a second heartbeat, the partition coding gradient jumps between two second values I ₃ and I ₄ .

Pro Herzschlag werden also zwei verschiedene Partitionen aufgenommen und aufeinanderfolgende zeitliche Herzphasen haben eine jeweils alternierende Phasenkodierung. Im k-Raum werden damit während des ersten Herzschlags die ersten zwei k-Raum-Elemente der ersten und der zweiten Zeile aufgenommen. Während des zweiten Herzschlags werden jeweils das erste und das zweite k-Raum-Element der dritten und der vierten Zeile aufgenommen. Das ist ein sogenanntes reordering „PA innerhalb PE“. Thus, two different partitions are recorded per heartbeat and consecutive temporal cardiac phases each have an alternating phase coding. In k-space, during the first beat of the heart, the first two k-space elements of the first and the second become Line added. During the second heartbeat, the first and second k-space elements of the third and fourth lines are recorded respectively. This is a so-called reordering "PA within PE".

Die 3 zeigt in anderer Form eine Darstellung eines Füllens eines k-Raums bei einer dynamischen MRT. Zeilen 30, 31, 32 und 33 zeigen jeweils die Rohdatenerfassung während eines Herzschlages. Es sind vier Herzschläge dargestellt. Punkte 34 deuten an, dass nur ein Teil der Gesamtmessung beispielhaft dargestellt ist, es wird insgesamt über mehr als vier Herzschläge gemessen. Spalten 35 bis 42 zeigen jeweils Aufnahmen bzw. Datenerfassungen in unterschiedlichen Herzphasen. The 3 shows in another form a representation of filling a k-space in a dynamic MRI. row 30 . 31 . 32 and 33 each show the raw data acquisition during a heartbeat. There are four heartbeats shown. Points 34 indicate that only a part of the total measurement is shown as an example, it is measured over more than four heartbeats. columns 35 to 42 show respectively recordings and data acquisitions in different cardiac phases.

Ein Rohdatensatz ist vollständig, wenn für alle k-Raum-Elemente ein Datenwert vorliegt. Während des Herzschlages 30 werden in den zeitlichen Phasen 35 bis 42 immer abwechselnd zwei k-Raum-Elemente mit Daten gefüllt. Der Phasenkodiergradient wird also wie in 2 dargestellt zwischen zwei Werten hin- und hergeschaltet. In den zeitlichen Phasen 35, 37, 39 und 41 sind dies das k-Raum-Element in der oberen linken Ecke in der Darstellung der 3 und in den zeitlichen Phasen 36, 38, 40 und 42 ist es das rechts daneben liegende k-Raum-Element. A raw data set is complete if there is a data value for all k-space elements. During the heartbeat 30 become in the temporal phases 35 to 42 always alternating two k-space elements filled with data. The phase encoding gradient is thus as in 2 displayed between two values switched back and forth. In the temporal phases 35 . 37 . 39 and 41 these are the k-space element in the upper left corner in the illustration of the 3 and in the temporal phases 36 . 38 . 40 and 42 it is the k-space element to the right.

Während des Herzschlages 31 werden Daten für das dritte und vierte k-Raum-Element der ersten Zeile erfasst. Die Erfassung der weiteren folgenden k-Raum-Elemente der ersten Zeile ist in 3 nicht dargestellt, erfolgt aber in der gleichen Weise. During the heartbeat 31 Data is collected for the third and fourth k-space elements of the first row. The detection of the further following k-space elements of the first line is in 3 not shown, but done in the same way.

Für den Herzschlag 32 ist der Partitionskodiergradient verändert worden. Es wird jetzt die zweite Zeile des k-Raums gefüllt. Der Phasenkodiergradient wechselt wie im Herzschlag 30. Während des Herzschlags 33 werden wiederum die folgenden k-Raum-Elemente erfasst. Das in 3 dargestellte reordering wird auch als „PE innerhalb PA“ bezeichnet. For the heartbeat 32 the partition encoding gradient has been changed. Now the second line of k-space is filled. The phase-encoding gradient changes as in the heartbeat 30 , During the heartbeat 33 In turn, the following k-space elements are detected. This in 3 Illustrated reordering is also referred to as "PE within PA".

Ein zeitlicher Fußabdruck 43 umfasst zwei zeitliche Phasen oder Rahmen. In 3 sind acht zeitliche Phasen während eines Herzschlages dargestellt. Es können aber auch mehr oder weniger Phasen erfasst werden. Ein typischer Wert liegt bei etwa 20 Phasen. Die Anzahl der Herzschläge, über die gemessen wird, richtet sich häufig nach der Zeit, während der ein Patient die Luft anhalten kann. Etwa 15 Herzschläge sind ein üblicher Wert. Die Unterteilung des k-Raums in 8 × 8 Felder ist ebenfalls ein willkürlich gewählter Wert, der geändert werden kann. A temporal footprint 43 includes two temporal phases or frames. In 3 Eight time phases are shown during a heartbeat. However, more or fewer phases can also be detected. A typical value is about 20 phases. The number of heartbeats that are measured is often determined by the amount of time a patient can hold their breath. About 15 heartbeats are a common value. The division of k-space into 8x8 fields is also an arbitrarily chosen value that can be changed.

Gemäß 3 wird jede Zeile abgetastet, in Phasenkodierrichtung erfolgt eine Unterabtastung. Der Beschleunigungsfaktor ist „zwei“. Betrachtet man beispielsweise die Zeitphase 35, so werden für die Erstellung dieses Bildes in der ersten Zeile nur die ungeraden k-Raum-Elemente abgetastet, in der zweiten Zeile nur die geraden, usw. Das ist möglich, weil Spulensensitivitätsdaten die Rekonstruktion der fehlenden Informationen erlauben. Hierfür müssen die Spulensensitivitätsdaten aber vollständig vorliegen, d.h. für alle k-Raum-Elemente. Über alle Zeitphasen werden in der Tat bei dem Abtastschema gemäß 3 alle k-Raum-Elemente abgetastet. Für die Extraktion der Kalibrierungsdaten/der Spulensensitivitätsdaten aus den Bildgebungsdaten können diejenigen Daten, die für das gleiche k-Raum-Element ermittelt wurden, also beispielsweise für das erste k-Raum-Element k₁₁ in den Zeitphasen 35, 37, 39 und 41 gemeinsam verwendet werden. According to 3 each line is scanned, in sub-scanning takes place in phase encoding. The acceleration factor is "two". For example, consider the time phase 35 , only the odd k-space elements are scanned for the creation of this image in the first line, only the even ones in the second line, etc. This is possible because coil sensitivity data allow the reconstruction of the missing information. For this, however, the coil sensitivity data must be completely available, ie for all k-space elements. Indeed, over all time phases, the sampling scheme will be according to 3 all k-space elements sampled. For the extraction of the calibration data / coil sensitivity data from the imaging data, those data obtained for the same k-space element, that is, for example, for the first k-space element k ₁₁ in the time phases 35 . 37 . 39 and 41 be used together.

Eine jeweils zweifache Beschleunigung in Phasenkodier- und in Partitionskodierrichtung zeigt 4. Der Gesamtbeschleunigungsfaktor ist damit „vier“. Bei TPAT und PAT Verfahren kann in jede Kodierrichtung maximal eine Beschleunigung um n erfolgen, mit n gleich der Anzahl an Komponentenspulen. A dual acceleration in phase encoding and in Partitionskierierrichtung shows 4 , The overall acceleration factor is thus "four". With TPAT and PAT methods, a maximum of one acceleration by n can take place in each coding direction, with n equal to the number of component coils.

4 zeigt ausschnittsweise einen weiteren Messablauf während dreier Herzschläge 50, 51 und 52. Es werden acht zeitliche Phasen 53 bis 60 erfasst. Während des Herzschlages 50 wird in der ersten zeitlichen Phase 53 das k-Raum-Element k₁₁ in der ersten Zeile, in der Darstellung ganz links erfasst. In der darauffolgenden zeitlichen Phase 54 wird wie in 3 das daneben liegende k-Raum-Element k₁₂ erfasst. Wegen der 2D-Beschleunigung, das heißt einer Beschleunigung in zwei Phasenkodierrichtungen, folgt in der dritten zeitlichen Phase 55 eine Erfassung des k-Raum-Elements k₂₁ in der zweiten Zeile, der Partitionskodiergradient wurde geschaltet. Der Phasenkodiergradient ist so geschaltet, dass wiederum das erste Element der Zeile erfasst wird. Während der darauffolgenden vierten zeitlichen Phase 56 bleibt der Partitionskodiergradient für die zweite Zeile geschaltet, der Phasenkodiergradient bewirkt eine Erfassung des zweiten Elements, also k₂₂. In den zeitlichen Phasen 57 bis 60 wiederholt sich der gleiche Zyklus. Ein zeitlicher Fußabdruck 61 umfasst damit vier Phasen. Das Abtastschema – oder reordering – ist komplizierter, es wird von einer zeilenweisen Erfassung abgewichen. 4 shows a detail of another measurement during three heartbeats 50 . 51 and 52 , There are eight time phases 53 to 60 detected. During the heartbeat 50 will be in the first temporal phase 53 the k-space element k _{11 is} detected in the first line, in the left-most view. In the subsequent temporal phase 54 will be like in 3 detects the adjoining k-space element k ₁₂ . Because of the 2D acceleration, that is an acceleration in two phase encoding directions, follows in the third temporal phase 55 a detection of k-space element k ₂₁ in the second line, the partition encoding gradient has been switched. The phase encoding gradient is switched so that in turn the first element of the line is detected. During the subsequent fourth time phase 56 the partition coding gradient for the second row remains switched, the phase coding gradient causes a detection of the second element, ie k ₂₂ . In the temporal phases 57 to 60 the same cycle is repeated. A temporal footprint 61 thus includes four phases. The sampling scheme - or reordering - is more complicated, it is deviated from a line by line detection.

Während der Herzschläge 51 und 52 wird ebenfalls jeweils zwischen erster und zweiter Zeile hin- und hergeschaltet, der Phasenkodiergradient selektiert jeweils zwei aufeinander folgende k-Raum-Elemente. Während des Herzschlags 51 werden die k-Raum-Elemente k₁₃, k₁₄, k₂₃ und k₂₄ erfasst. Die Gesamtmessung erstreckt sich über mehr als die dargestellten drei Herzschläge. During the heartbeats 51 and 52 is also switched between each first and second line back and forth, the phase encoding gradient selects two consecutive k-space elements. During the heartbeat 51 the k-space elements k ₁₃ , k ₁₄ , k ₂₃ and k ₂₄ are detected. The total measurement extends over more than the three heart beats shown.

TPAT, z.B. in der Form von TSENSE, hat den Vorteil, dass eine Unterabtastung keine getrennte Kalibrierungsmessung erforderlich macht. Über die zeitlichen Phasen kann eine Bestimmung der notwendigen Kalibrierungsdaten erfolgen. TPAT, eg in the form of TSENSE, has the advantage that subsampling does not require a separate calibration measurement. About the temporal phases can be a determination of the necessary calibration data.

Einer Unterabtastung sind Grenzen gesetzt, da für die Kalibrierungsmessung alle k-Raum-Elemente erfasst werden müssen. There are limits to sub-sampling since all k-space elements must be detected for the calibration measurement.

Das Reordering wird bei höherem Beschleunigungsfaktor komplizierter. The reordering becomes more complicated at higher acceleration factor.

Durch größere zeitliche Fußabdrücke wird die Qualität der Spulensensitivitätsdaten schlechter. Greater temporal footprints degrade the quality of the coil sensitivity data.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein in der dreidimensionalen Magnet-Resonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjektes auf der Grundlage einer partiellen parallelen Akquisition mit mehreren Komponentenspulen verwendbares Verfahren und eine entsprechende Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems zur Verfügung zu stellen, mit dem die oben genannten Nachteile vermieden werden. It is an object of the present invention to provide a method usable in three-dimensional magnetic resonance imaging of an examination object based on a partial parallel acquisition with a plurality of component coils and a corresponding control device for driving a magnetic resonance system, with which the above-mentioned disadvantages be avoided.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine Steuereinrichtung gemäß Patentanspruch 11 und ein Magnetresonanztomographiesystem gemäß Patentanspruch 12 gelöst. This object is achieved by a method according to claim 1 and by a control device according to claim 11 and a magnetic resonance tomography system according to claim 12.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft eine Magnet-Resonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjektes auf der Grundlage einer partiellen parallelen Akquisition mit mehreren Komponentenspulen. Hierzu werden Kalibrierungsdaten benötigt, die Spulensensitivitätsdaten sein können. Sie machen eine Aussage über die einzelnen Komponentenspulen und erlauben ein Ausfüllen der Datenlücken, die durch die bei der partiellen parallelen Akquisition übliche Unterabtastung entstehen. The method according to the invention relates to a magnetic resonance imaging of an examination object on the basis of a partial parallel acquisition with a plurality of component coils. This requires calibration data that can be coil sensitivity data. They make a statement about the individual component coils and allow filling in the data gaps caused by the sub-sampling which is usual in partial parallel acquisition.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein erster Teilsatz von Kalibrierungsdaten während einer Kalibrierungsmessung erfasst. In the method according to the invention, a first subset of calibration data is acquired during a calibration measurement.

Eine Kalibrierungsmessung ist eine Messung, die allein zum Zweck der Erfassung von Kalibrierungsdaten getrennt von der Bildgebungsdatenerfassung erfolgt. Ein Teilsatz von Kalibrierungsdaten beschreibt eine Menge von Kalibrierungsdaten, die nicht ausreicht, um die entstandenen Datenlücken auszufüllen. Die Kalibrierungsmessung zur Erfassung eines Teilsatzes erfolgt beispielsweise wie aus der PPA mit integrierten Referenzlinien bekannt, d.h. mit Abtastlücken. A calibration measurement is a measurement made solely for the purpose of acquiring calibration data separately from the imaging data acquisition. A subset of calibration data describes a set of calibration data that is insufficient to fill in the resulting data gaps. For example, the calibration measurement to detect a subset is as known from the PPA with integrated reference lines, i. with sampling gaps.

Eine Kalibrierungsmessung, die vor der eigentlichen Messung erfolgt, wird auch als Prescan bezeichnet. Die Kalibrierungsmessung kann jedoch auch unabhängig von der Bilderfassung in einem Zeitraum zwischen einer ersten Teilerfassung des Bildes und einer zweiten Teilerfassung einer Bilddatenerfassung erfolgen. Möglich ist auch, dass die Kalibrierungsmessung im Anschluss an die Bilderfassung erfolgt. Es muss sich also nicht um einen Prescan im Wortsinn, d.h. um eine Erfassung vor der Messung handeln. Wenn im Weiteren der Begriff Prescan verwendet wird, ist er immer breit, d.h. nicht zeitlich einschränkend zu verstehen. A calibration measurement that takes place before the actual measurement is also known as a prescan. However, the calibration measurement can also be performed independently of the image acquisition in a period between a first partial acquisition of the image and a second partial acquisition of an image data acquisition. It is also possible that the calibration measurement takes place after the image acquisition. So it does not have to be a prescan in the literal sense, i. to act a capture before the measurement. Further, when the term prescan is used, it is always broad, i. not limiting in time.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Bildgebungsdaten des Untersuchungsobjekts erfasst. Aus den Bildgebungsdaten, die Rohdaten sind, wird ein zweiter Teilsatz von Kalibrierungsdaten extrahiert. Hier ist die Kalibrierungsmessung direkt mit der Bilderfassung des Untersuchungsobjektes gekoppelt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner die Erstellung eines Magnet-Resonanz-Bildes unter Berücksichtigung des ersten und des zweiten Teilsatzes von Kalibrierungsdaten. According to the method of the invention, imaging data of the examination object are detected. From the imaging data, which is raw data, a second subset of calibration data is extracted. Here, the calibration measurement is directly coupled with the image acquisition of the examination subject. The inventive method further comprises the preparation of a magnetic resonance image taking into account the first and the second subset of calibration data.

Eine Unterabtastung der Bildgebungsdaten kann so kompensiert werden. Sub-sampling of the imaging data can thus be compensated.

Bildgebungsdaten sind Daten im k-Raum bzw. Ortsfrequenzraum, aus denen in einem späteren Schritt mittels einer Fourier-Transformation die eigentlichen Bilddaten ermittelt werden. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird auch verkürzend Bilddaten für Bildgebungsdaten verwendet. Imaging data are data in k-space or spatial frequency space, from which the actual image data are determined in a later step by means of a Fourier transformation. In the context of the present application, shortening image data for imaging data is also used.

Durch die Aufteilung der Kalibrierungsdaten in einen ersten Teilsatz und einen zweiten Teilsatz, kann die Kalibrierungsdatenerfassung zu unterschiedlichen Zeiten erfolgen. Damit kann ein Prescan, also eine separate Kalibrierungsmessung zeitlich verkürzt werden. Die Erfassung von Kalibrierungsdaten während der Bilderfassung zieht sich nicht über zu viele zeitliche Phasen, der footprint kann klein gehalten werden. Es müssen während der Bildgebungsdatenerfassung nicht alle k-Raum-Elemente abgetastet werden. By dividing the calibration data into a first subset and a second subset, the calibration data acquisition can occur at different times. This allows a prescan, ie a separate calibration measurement to be shortened in time. The acquisition of calibration data during image acquisition does not take place over too many temporal phases, the footprint can be kept small. Not all k-space elements need to be sampled during imaging data acquisition.

Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems muss zur Durchführung des Verfahrens ein HF-Sendeantennensystem, ein Gradientensystem und ein HF-Empfangsantennensystem mit mehreren Komponentenspulen umfassen. Die Steuereinrichtung muss so gestaltet sein, dass sie auf der Grundlage einer partiellen parallelen Akquisition mit mehreren Komponentenspulen einen ersten Teilsatz von Kalibrierungsdaten während einer Kalibrierungsmessung erfasst. Die Steuereinrichtung ist ferner so gestaltet, dass sie einen zweiten Teilsatz von Kalibrierungsdaten aus Bildgebungsdaten eines Untersuchungsobjektes extrahieren kann. Die Steuereinrichtung muss ferner so gestaltet sein, dass sie ein Magnet-Resonanz-Bild unter Berücksichtigung des ersten und des zweiten Teilsatzes von Kalibrierungsdaten erstellen kann. A control device according to the invention for controlling a magnetic resonance system must comprise an RF transmission antenna system, a gradient system and an RF reception antenna system with a plurality of component coils for carrying out the method. The controller must be configured to acquire a first subset of calibration data during a calibration measurement based on a partial parallel acquisition with multiple component coils. The controller is further configured to extract a second subset of calibration data from imaging data of an examination subject. The controller must also be configured to create a magnetic resonance image taking into account the first and second subset of calibration data.

Ein HF-Empfangsantennensystem mit mehreren Komponentenspulen ist so aufgebaut, dass die mehreren Komponentenspulen jeweils gewisse räumliche Informationen tragen, welche genutzt werden können, um über eine Kombination der simultan akquirierten Spulendaten eine vollständige Ortskodierung zu erreichen. Die Bildgebungsdaten- und die Kalibrierungsdatenerfassung erfolgt im Wesentlichen jeweils mit allen Komponentenspulen. Die einzelnen Komponentenspulen können linear nebeneinander angeordnet sein. Es kann sich um Bodycoils oder um Lokalspulen handeln. An RF receiver antenna system having a plurality of component coils is constructed such that each of the plurality of component coils carries certain spatial information that can be utilized to achieve complete spatial encoding via a combination of the simultaneously acquired coil data. The imaging data and calibration data acquisition is essentially done with all component coils. The individual component coils can be arranged linearly next to each other. It can be body coils or local coils.

Die Berücksichtigung des ersten und des zweiten Teilsatzes von Kalibrierungsdaten erfordert eine genaue Planung des reorderings. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung kann die auf verschiedene Weise akquirierten Kalibrierungsdaten angemessen verwalten und sicherstellen, dass für alle Ortsfrequenzpunkte Kalibrierungsdaten erfasst werden. Consideration of the first and second subset of calibration data requires accurate reordering planning. The control device according to the invention can adequately manage the calibration data acquired in various ways and ensure that calibration data is acquired for all spatial frequency points.

Ein erfindungsgemäßes Magnetresonanztomographiesystem benötigt außer den üblichen Komponenten eine erfindungsgemäß ausgestattete Steuereinrichtung. A magnetic resonance tomography system according to the invention requires, in addition to the usual components, a control device equipped according to the invention.

Ein Großteil der zuvor genannten Komponenten der Steuereinrichtung können ganz oder teilweise in Form von Softwaremodulen in einem Prozessor einer entsprechenden Steuereinrichtung realisiert werden. Dies ist insoweit vorteilhaft, da durch eine Softwareinstallation auch bereits vorhandene Steuereinrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nachgerüstet werden können. Zudem kann die Kalibrierungsdatenerfassung besonderen Gegebenheiten angepasst werden. Verschiedene Reordering-Verfahren sind zum Beispiel denkbar. Eine zeilenweise Erfassung des k-Raums ist nicht zwingend. Die Erfindung umfasst daher auch ein Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Prozessor einer programmierbaren Steuereinrichtung einer medizintechnischen bildgebenden Anlage ladbar ist mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird. A large part of the aforementioned components of the control device can be implemented wholly or partly in the form of software modules in a processor of a corresponding control device. This is advantageous insofar as already existing control devices for carrying out the method according to the invention can be retrofitted by a software installation. In addition, the calibration data acquisition can be adapted to specific circumstances. Various reordering methods are conceivable, for example. A line-wise detection of k-space is not mandatory. The invention therefore also encompasses a computer program product which can be loaded directly into a processor of a programmable control device of a medical imaging system with program code means in order to carry out all the steps of the method according to the invention when the program is executed in the control device.

Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung bzw. die erfindungsgemäße medizintechnische bildgebende Anlage auch analog zu den abhängigen Verfahrensansprüchen weitergebildet sein. Further, particularly advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. In this case, the control device according to the invention or the medical imaging system according to the invention can also be developed analogously to the dependent method claims.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Ortsfrequenzraum bei der Erfassung des ersten Teilsatzes von Kalibrierungsdaten in einer ersten Richtung unterabgetastet. In a preferred embodiment, the spatial frequency space is subsampled in a first direction upon detection of the first subset of calibration data.

In einer Ausbildung kann die Erfassung des ersten Teilsatzes von Kalibrierungsdaten durch eine zeilenweise Abtastung des Ortsfrequenzraums erfolgen. Bei der Unterabtastung in einer ersten Richtung wird dann beispielsweise jede n-te Zeile des Ortsfrequenzraums erfasst, mit n größer oder gleich zwei. In one embodiment, the detection of the first subset of calibration data can be done by a line by line sampling of the spatial frequency space. In sub-scanning in a first direction, for example, every n-th line of the spatial frequency space is detected, with n being greater than or equal to two.

Vorteilhafter Weise umfasst dann der zweite Teilsatz von Kalibrierungsdaten die bei der Unterabtastung nicht erfassten Zeilen des Ortsfrequenzraums. Bei einer Zusammenführung der beiden Teilsätze ist somit der gesamte Ortsfrequenzraum abgedeckt. Advantageously, the second subset of calibration data then comprises the lines of the spatial frequency space which are not detected during sub-sampling. In a merge of the two subsets thus the entire spatial frequency space is covered.

Es wird beispielsweise mit einem Beschleunigungsfaktor von „zwei“ nur jede zweite Zeile des k-Raums für die Erstellung von Kalibrierungsdaten abgetastet. Beschränkt sich die Unterabtastung auf eine erste Richtung, bleibt das Reordering einfach zu gestalten. For example, with an acceleration factor of "two", only every other row of k-space is sampled for the creation of calibration data. If the subsampling is restricted to a first direction, the reordering remains easy to design.

In einer Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels ist die erste Richtung eine Phasenkodierrichtung. Für eine Ortskodierung in der Magnet-Resonanz-Bildgebung ist eine Frequenzkodierung durch einen Auslesegradienten und eine Phasenkodierung bei der Anregung bekannt. Bei dreidimensionalen Erfassungen können zwei Phasenkodierrichtungen vorliegen. In a development of this exemplary embodiment, the first direction is a phase coding direction. For spatial encoding in magnetic resonance imaging, frequency encoding by a read gradient and phase encoding upon excitation is known. Three-dimensional acquisitions may have two phase encoding directions.

In einer Ausführungsform kann bei der Erfassung des ersten Teilsatzes von Kalibrierungsdaten auch eine Unterabtastung in mehr als einer Richtung, vorzugsweise in zwei Phasenkodierrichtungen erfolgen. In one embodiment, upon detection of the first subset of calibration data, sub-sampling may also be in more than one direction, preferably in two phase encoding directions.

In einer Ausführungsform beruht die Magnet-Resonanz-Bildgebung auf einer zeitlichen partiellen parallelen Akquisition. Bei TPAT wird wie oben erläutert eine Bildsequenz aus verschiedenen zeitlichen Phasen aufgenommen. Die Bildgebungsdaten, aus denen der zweite Teilsatz von Kalibrierungsdaten extrahiert wird, werden dann während unterschiedlichen zeitlichen Phasen erfasst. Hier ist die Aufsplittung in einen ersten und einen zweiten Teilsatz besonders wertvoll, da damit der zeitliche Fußabdruck verringert werden kann. Ein Beschleunigungsfaktor bei der Bildgebungsdatenerfassung kann höher gewählt werden, da nur ein Teilsatz der Kalibrierungsdaten mit den Bildgebungsdaten erfasst wird. In one embodiment, the magnetic resonance imaging is based on a temporal partial parallel acquisition. In TPAT, as explained above, an image sequence from different temporal phases is recorded. The imaging data from which the second subset of calibration data is extracted is then acquired during different temporal phases. Here, the split into a first and a second subset is particularly valuable because it can reduce the temporal footprint. An acceleration factor in the imaging data acquisition can be set higher because only a subset of the calibration data is acquired with the imaging data.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform werden in zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen alternierend Bildgebungsdaten für wenigstens zwei verschiedene Elemente des Ortsfrequenzraums erfasst. Es wird also nur jeweils eine zeitliche Phase ausgelassen, in der keine Bildgebungsdaten und damit auch keine Kalibrierungsdaten für ein spezifisches k-Raum-Element erfasst werden. In a development of this embodiment, imaging data for at least two different elements of the spatial frequency space are recorded alternately in temporally successive phases. Thus, only one temporal phase is skipped, in which no imaging data and so that no calibration data for a specific k-space element are detected.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Untersuchungsobjekt ein Herz und es werden während eines Herzschlages abwechselnd Bildgebungsdaten für wenigstens zwei verschiedene Elemente des Ortsfrequenzraums erfasst. In a particularly preferred embodiment, the examination object is a heart, and imaging data for at least two different elements of the spatial frequency space are alternately acquired during a heartbeat.

In einer Ausführungsform deckt der Ortsfrequenzraum für die Kalibrierungsmessung nur einen Teilbereich eines Ortsfrequenzraums für die Bilderfassung ab. So können beispielsweise in einem zentralen Bereich des Ortsfrequenzraums die Kalibrierungsdaten über eine Kalibrierungsmessung erfasst werden, während es in einem Randbereich des Ortsfrequenzraums keine Kalibrierungsdatenerfassung über eine separate Kalibrierungsmessung gibt. In one embodiment, the spatial frequency space for the calibration measurement covers only a portion of a spatial frequency space for image acquisition. For example, in a central region of the spatial frequency space, the calibration data may be acquired via a calibration measurement, while in a peripheral region of the spatial frequency domain, there is no calibration data acquisition via a separate calibration measurement.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures with reference to embodiments. The same components are provided with identical reference numerals in the various figures. The figures are usually not to scale. Show it:

1 eine schematische Darstellung des k-Raums, 1 a schematic representation of k-space,

2 ein Zeitdiagramm eines möglichen Phasenkodiergradientenverlaufs, 2 a time diagram of a possible phase encoding gradient profile,

3 eine schematische Darstellung einer Aufnahme von Kalibrierdaten bei einer ersten TPAT, 3 a schematic representation of a recording of calibration data in a first TPAT,

4 eine schematische Darstellung einer Aufnahme von Kalibrierdaten bei einer zweiten TPAT, 4 a schematic representation of a recording of calibration data in a second TPAT,

5 eine schematische Darstellung eines Magnetresonanzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und 5 a schematic representation of a magnetic resonance system according to an embodiment of the invention and

6 eine schematische Darstellung einer Aufnahme von Kalibrierdaten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. 6 a schematic representation of a recording of calibration data according to the inventive method.

Im Weiteren wird die Erfindung mit Bezug auf eine 3D-Magnetresonanzpulssequenz beschrieben werden, da ihre Anwendung hierbei besonders vorteilhaft ist. In the following, the invention will be described with reference to a 3D magnetic resonance pulse sequence, since its application is particularly advantageous in this case.

In 5 ist grob schematisch ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzsystem 81 dargestellt. Mit einem Magnetresonanzsystem, wie in 5 dargestellt, können in der Regel sowohl zweidimensionale als auch dreidimensionale Rohdatenerfassungen vorgenommen werden. Rohdaten sind Bildgebungsdaten oder bei einem prescan Daten, aus denen die Kalibrierungsdaten gewonnen werden. Das Magnetresonanzsystem 81 umfasst den eigentlichen Magnetresonanzscanner 82 mit einem Untersuchungsraum 83 bzw. Patiententunnel, in den auf einer Liege 88 ein Untersuchungsobjekt O, bzw. hier ein Patient oder Proband, in dessen Körper sich das Untersuchungsobjekt – beispielsweise ein bestimmtes Organ – befindet, eingefahren werden kann. In 5 is roughly schematically a magnetic resonance system according to the invention 81 shown. With a magnetic resonance system, as in 5 As a rule, both two-dimensional and three-dimensional raw data acquisitions can be made. Raw data is imaging data or, in the case of a prescan, data from which the calibration data is obtained. The magnetic resonance system 81 includes the actual magnetic resonance scanner 82 with an examination room 83 or patient tunnel, in the on a couch 88 an examination object O, or in this case a patient or test person, in whose body the examination object, for example a specific organ, is located, can be retracted.

Die Aussendung der Hochfrequenzsignale zur Kernspin-Magnetisierung erfolgt meist mittels einer sogenannten „Ganzkörperspule“ oder „Bodycoil“. Ein typischer Aufbau einer Ganzkörperspule ist eine Käfigantenne (Birdcage-Antenne), welche aus mehreren Sendestäben besteht, die – parallel zur Längsachse verlaufend – um einen Patientenraum des Tomographen herum angeordnet sind, in dem sich ein Patient bei der Untersuchung befindet. Stirnseitig sind die Antennenstäbe jeweils ringförmig kapazitiv miteinander verbunden. Inzwischen werden aber auch immer öfter körpernahe Lokalspulen zur Aussendung von MR-Anregungssignalen verwendet. Der Empfang der Magnetresonanzsignale erfolgt i.d.R. mit den Lokalspulen, in manchen Fällen aber auch alternativ oder zusätzlich mit der Bodycoil. The transmission of the high-frequency signals for magnetic resonance magnetization is usually carried out by means of a so-called "whole-body coil" or "body coil". A typical structure of a whole body coil is a cage antenna (birdcage antenna), which consists of several transmitting rods, which - parallel to the longitudinal axis - are arranged around a patient's room of the scanner in which a patient is in the examination. On the front side, the antenna rods are connected to one another in a ring-shaped capacitive manner. In the meantime, however, close-to-body local coils are also being used to emit MR excitation signals. The reception of the magnetic resonance signals is i.d.R. with the local coils, in some cases but also alternatively or additionally with the body coil.

Der Magnetresonanzscanner 82 ist in üblicher Weise mit einem Grundfeldmagnetsystem, einem Gradientensystem 86 sowie einem HF-Sendeantennensystem 85 und einem HF-Empfangsantennensystem 87 ausgestattet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem HF-Sendeantennensystem 85 um eine im Magnetresonanzscanner 82 fest eingebaute Ganzkörperspule, wogegen das HF-Empfangsantennensystem 87 aus am Patienten bzw. Probanden anzuordnenden Lokalspulen besteht (in 5 nur durch eine einzelne Lokalspule symbolisiert). Die Lokalspulen bilden einzelne Komponentenspulen, die beispielsweise linear angeordnet sind und bei einer parallelen Akquisition parallel Hochfrequenzsignale empfangen. Spulensensitivitätsdaten der Komponentenspulen können in Kalibriermessungen erfasst werden. Sie tragen räumliche Informationen, die genutzt werden, um über eine Kombination eine vollständige Ortskodierung bei einer partiellen parallelen Akquisition zu erreichen. Auch die Ganzkörperspule kann in einzelne Komponentenspulen aufgeteilt sein, wenn hiermit die Hochfrequenzsignale empfangen werden. The magnetic resonance scanner 82 is in the usual way with a basic field magnet system, a gradient system 86 and an RF transmitting antenna system 85 and an RF receiving antenna system 87 fitted. In the illustrated embodiment, the RF transmit antenna system 85 one in the magnetic resonance scanner 82 fixed body coil, whereas the RF receiving antenna system 87 consists of local coils to be arranged on the patient or test persons (in 5 symbolized only by a single local coil). The local coils form individual component coils, which are arranged linearly, for example, and receive high-frequency signals in parallel in a parallel acquisition. Coil sensitivity data of the component coils can be acquired in calibration measurements. They carry spatial information, which is used to achieve a complete spatial encoding in a partial parallel acquisition via a combination. The whole-body coil can also be divided into individual component coils if the high-frequency signals are received in this way.

Das Grundfeldmagnetsystem ist in üblicher Weise so ausgebildet, dass es ein Grundmagnetfeld in Längsrichtung des Patienten, d. h. entlang der in z-Richtung verlaufenden Längsachse des Magnetresonanzscanners 82, erzeugt. Das Gradientensystem 86 umfasst in üblicher Weise einzeln ansteuerbare Gradientenspulen, um unabhängig voneinander Gradienten in x-, y- oder z-Richtung schalten zu können. The basic field magnet system is conventionally designed such that it has a basic magnetic field in the longitudinal direction of the patient, ie along the longitudinal axis of the magnetic resonance scanner running in the z-direction 82 , generated. The gradient system 86 In the usual way, it comprises individually controllable gradient coils in order to be able to switch gradients in the x, y or z direction independently of one another.

Bei dem in 5 dargestellten Magnetresonanzsystem 81 handelt es sich um eine Ganzkörperanlage mit einem Patiententunnel, in den ein Patient komplett eingebracht werden kann. Grundsätzlich kann die Erfindung aber auch an anderen Magnetresonanzsystemen, z. B. mit seitlich offenem, C-förmigen Gehäuse, insbesondere aber auch mit kleineren Magnetresonanzscannern, in welche beispielsweise nur ein Körperteil positioniert werden kann, verwendet werden. At the in 5 represented magnetic resonance system 81 It is a whole-body system with a patient tunnel into which a patient can be completely inserted. In principle, however, the invention can also be applied to other magnetic resonance systems, for. B. with laterally open, C-shaped housing, but especially with smaller magnetic resonance scanners, in which, for example, only a body part can be positioned, are used.

Das Magnetresonanzsystem 81 weist weiterhin eine zentrale Steuereinrichtung 93 auf, die zur Steuerung des Magnetresonanzsystems 81 verwendet wird. Diese zentrale Steuereinrichtung 93 umfasst eine Sequenzsteuereinheit 94 zur Messsequenzsteuerung. Mit dieser wird die Abfolge von hochfrequenten Anregungspulsen (HF-Pulsen) und von Gradientenpulsen gesteuert. Die Ausbildung der Steuereinrichtung, in der Regel die Ausbildung eines Computerprogrammproduktes, das in der Steuereinrichtung abläuft, entscheidet über die Art der Bilderfassung. The magnetic resonance system 81 also has a central control device 93 which are used to control the magnetic resonance system 81 is used. This central control device 93 comprises a sequence control unit 94 for measuring sequence control. This is used to control the sequence of high-frequency excitation pulses (RF pulses) and gradient pulses. The design of the control device, usually the formation of a computer program product that runs in the control device, decides on the type of image capture.

Zur Ausgabe der einzelnen HF-Pulse weist die zentrale Steuereinrichtung 93 eine Hochfrequenzsendeeinrichtung 95 auf, die die Anregungspulse erzeugt, verstärkt und über eine geeignete Schnittstelle (nicht im Detail dargestellt) in das HF-Sendeantennensystem 85 einspeist. Zur Steuerung der Gradientenspulen des Gradientensystems 86 weist die Steuereinrichtung 93 eine Gradientensystemschnittstelle 96 auf. Die Sequenzsteuereinheit 94 kommuniziert in geeigneter Weise, z. B. durch Aussendung von Sequenzsteuerdaten SD, mit der Hochfrequenzsendeeinrichtung 95 und der Gradientensystemschnittstelle 96. Die Steuereinrichtung 93 weist außerdem eine (ebenfalls in geeigneter Weise mit der Sequenzsteuereinheit 94 kommunizierende) Hochfrequenzempfangseinrichtung 97 auf, um vom HF-Empfangsantennensystem 87 empfangene Magnetresonanz-Signale, d. h. Rohdaten zu akquirieren. To output the individual RF pulses, the central control device 93 a high frequency transmitter 95 on which generates the excitation pulses amplified and via a suitable interface (not shown in detail) in the RF transmitting antenna system 85 feeds. For controlling the gradient coils of the gradient system 86 has the control device 93 a gradient system interface 96 on. The sequence control unit 94 communicates appropriately, e.g. B. by transmission of sequence control data SD, with the high frequency transmitter 95 and the gradient system interface 96 , The control device 93 also has a (also suitably with the sequence control unit 94 communicating) radio frequency receiving device 97 on to the RF receive antenna system 87 received magnetic resonance signals, ie to acquire raw data.

Eine Rekonstruktionseinheit 98 übernimmt die akquirierten Rohdaten und rekonstruiert daraus Magnetresonanz-Bilddaten. Diese Bilddaten können dann beispielsweise in einem Speicher 99 hinterlegt werden. A reconstruction unit 98 takes the acquired raw data and reconstructs magnetic resonance image data. This image data can then be stored in a memory, for example 99 be deposited.

Eine Bedienung der zentralen Steuereinrichtung 93 kann über ein Terminal mit einer Eingabeeinheit 90 und einer Anzeigeeinheit 89 erfolgen, über das somit auch das gesamte Magnetresonanzsystem 81 durch eine Bedienperson bedient werden kann. Auf der Anzeigeeinheit 89 können auch MR-Bilder angezeigt werden, und mittels der Eingabeeinheit 90 ggf. in Kombination mit der Anzeigeeinheit 89 können Messungen geplant und gestartet werden. An operation of the central control device 93 can be via a terminal with an input unit 90 and a display unit 89 via the thus also the entire magnetic resonance system 81 can be operated by an operator. On the display unit 89 MR images can also be displayed, and by means of the input unit 90 possibly in combination with the display unit 89 Measurements can be planned and started.

Das erfindungsgemäße Magnetresonanzsystem 81 und insbesondere die Steuereinrichtung 93 können darüber hinaus noch eine Vielzahl von weiteren, hier nicht im Einzelnen dargestellten, aber an solchen Systemen üblichen Komponenten aufweisen, wie beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle, um die gesamte Anlage mit einem Netzwerk zu verbinden und Rohdaten und/oder Bilddaten bzw. Parameterkarten oder Kalibrierungsdaten, aber auch weitere Daten, wie beispielsweise patientenrelevante Daten oder Steuerprotokolle, austauschen zu können. The magnetic resonance system according to the invention 81 and in particular the control device 93 In addition, a multiplicity of further components which are not shown here in detail but are typical for such systems, such as a network interface for connecting the entire system to a network and raw data and / or image data or parameter cards or calibration data, however, can also be provided To be able to exchange other data, such as patient-relevant data or control protocols.

Wie durch ein Einstrahlen von HF-Pulsen und die Erzeugung von Gradientenfeldern geeignete Rohdaten akquiriert und daraus MR-Bilder rekonstruiert werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird hier nicht näher erläutert. As can be acquired by an irradiation of RF pulses and the generation of gradient fields suitable raw data and from it MR images can be reconstructed, the skilled person is known in principle and will not be explained here.

Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein erster Teilsatz von Kalibrierungsdaten 100 wird während einer separaten Kalibrierungsmessung erfasst. Die 6 zeigt, welche Kalibrierungsdaten 100 innerhalb des k-Raums erfasst werden, oder in anderen Worten, welche k-Raum-Elemente während der Kalibriermessung erfasst werden. Es ist jede zweite Zeile (schraffiert dargestellt) erfasst. Durch die Unterabtastung in Partitionskodierrichtung ist die Kalibrierungsmessung, die als prescan durchgeführt werden kann, zweifach beschleunigt. Dabei handelt es sich nur um ein Ausführungsbeispiel. Die Unterabtastung kann auch höher gewählt werden, begrenzt durch die Anzahl von Komponentenspulen. The 6 shows an embodiment of the method according to the invention. A first subset of calibration data 100 is detected during a separate calibration measurement. The 6 shows which calibration data 100 within k-space, or in other words which k-space elements are detected during the calibration measurement. Every second line (shaded) is recorded. By subsampling in the partition encoding direction, the calibration measurement, which can be performed as a prescan, is accelerated twofold. This is just an embodiment. The subsampling can also be made higher, limited by the number of component coils.

Während der Bilderfassungsmessung, in der Bildgebungsdaten 107 erfasst werden und die als zeitliche PAT (TPAT) durchgeführt wird, wird während eines Herzschlags 101 der Partitionsgradient so geschaltet, dass die erste Zeile des k-Raums erfasst wird. Der Phasenkodiergradient schaltet zwischen dem ersten k-Raum-Element k₁₁ der ersten Zeile und dem zweiten k-Raum-Element k₁₂ der ersten Zeile hin und her. Diese k-Raum-Elemente werden also mit Bildgebungsdaten 107 gefüllt. Während der folgenden Herzschläge, von denen die Herzschläge 102 und 103 dargestellt sind, werden in gleicher Weise die restlichen k-Raum-Elemente der ersten Zeile erfasst. Ein Umschalten des Partitionskodiergradienten während eines Herzschlags ist nicht erforderlich. During the image acquisition measurement, in the imaging data 107 which is performed as a temporal PAT (TPAT) is during a heartbeat 101 the partition gradient is switched so that the first line of the k-space is detected. The phase-encoding gradient switches between the first k-space element k _{11 of} the first line and the second k-space element k _{12 of} the first line. These k-space elements are thus using imaging data 107 filled. During the following heartbeats, of which the heart beats 102 and 103 are shown, the remaining k-space elements of the first line are detected in the same way. It is not necessary to switch the partition encoding gradient during a heartbeat.

Nach dem Herzschlag 103, d.h. wenn alle k-Raum-Elemente der ersten Zeile erfasst sind, wird der Partitionskodiergradient geschaltet. Erfindungsgemäß ist nur noch die Erfassung eines Teilsatzes von Kalibrierungsdaten erforderlich, da in der Kalibriermessung bereits ein erster Teilsatz erfasst wurde. Während der Bildgebungsdatenerfassung müssen also nicht aus Kalibrierungsgründen zwingend alle k-Raum-Elemente erfasst werden. Im Ausführungsbeispiel wird der Partitionskodiergradient geschaltet, um die dritte Zeile – und nicht die zweite – zu erfassen. Bildgebungsdaten 107 werden in die k-Raum-Elemente k_3x der dritten Zeile gefüllt. Die Unterabtastung für die Bildgebungsdaten ist unkritisch, da Lücken durch die Spulensensitivitätsdaten gefüllt werden können. Die weitere Erfassung der Bildgebungsdaten 107 erfolgt wie zuvor durch alternierende Phasenkodiergradienten und einer Unterabtastung in Partitionskodierrichtung. After the heartbeat 103 That is, when all k-space elements of the first row are detected, the partition encoding gradient is switched. According to the invention, only the capture of a subset of calibration data is required since a first subset has already been detected in the calibration measurement. During imaging data acquisition, therefore, it is not necessary to capture all k-space elements for calibration reasons. In the embodiment, the partition encoding gradient is switched to detect the third row, not the second. imaging data 107 are filled in the k-space elements k _{3x of} the third row. The sub-scan for the imaging data is not critical because gaps can be filled by the coil sensitivity data. The further acquisition of the imaging data 107 is done as before by alternating phase encoding gradients and sub-sampling in the partition coding direction.

Ist der zweite Teilsatz der Kalibrierdaten vollständig erfasst, oder in anderen Worten, sind alle k-Raum-Zeilen, die in der Kalibriermessung übersprungen wurden, vollständig als Bildgebungsdaten erfasst, aus denen der zweite Teilsatz von Kalibrierdaten extrahiert werden kann, so werden der erste Teilsatz und der zweite Teilsatz von Kalibrierdaten zusammengeführt, so dass vollständige Spulensensitivitätsdaten vorliegen. Hiermit kann dann der im TPAT-Verfahren unvollständig erfasste Bilddatensatz in an sich bekannter Weise rekonstruiert werden. If the second subset of calibration data is fully captured, or in other words, all k-space lines skipped in the calibration measurement are fully captured as imaging data from which the second subset of calibration data can be extracted, then the first subset and merging the second subset of calibration data to provide complete coil sensitivity data. This can then be reconstructed incompletely in the TPAT method image data set in a conventional manner.

Ein zeitlicher Fußabdruck 106 umfasst lediglich zwei Zeitphasen. A temporal footprint 106 includes only two time phases.

Je nach Bilderfassungsaufgabe, Anforderung an die Auflösung, Messzeitvorgabe, usw. kann eine Aufteilung der Teilsätze auch anders erfolgen. Die Unterabtastung während der Kalibriermessung kann z.B. 1:3, 1:4 oder allgemein 1:n sein, mit n ≤ Anzahl der Komponentenspulen. Auch eine Unterabtastung bei der Kalibriermessung in zwei Dimensionen, also in Partitions- und in Phasenkodierrichtung ist denkbar. Die jeweils fehlenden Kalibrierdaten werden während der Bilderfassung integriert erfasst. Depending on the image capture task, resolution requirements, measurement time specification, etc., the subset may be split differently. The undersampling during the calibration measurement may be e.g. 1: 3, 1: 4 or generally 1: n, with n ≤ number of component coils. Subscanning in the case of calibration measurement in two dimensions, ie in the partitioning and in the phase coding direction, is also conceivable. The missing calibration data are recorded integrated during image acquisition.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei dem dargestellten Magnetresonanzsystem 81 lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriff „Einheit“ und „Modul“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können. It is finally pointed out again that it is the method described in detail above and in the illustrated magnetic resonance system 81 are merely exemplary embodiments, which can be modified by the skilled person in various ways, without departing from the scope of the invention. Furthermore, the use of the indefinite article "on" or "one" does not exclude that the characteristics in question may also be present multiple times. Likewise, the term "unit" and "module" do not exclude that the components in question consist of several interacting sub-components, which may also be spatially distributed as appropriate.

Claims

A method of magnetic resonance imaging of an object under examination based on a partial parallel acquisition with a plurality of component coils, comprising - acquiring a first subset of calibration data ( 100 ) during a calibration measurement, - acquisition of imaging data ( 107 ) of the examination subject, - extracting a second subset of calibration data from the imaging data, and - generating a magnetic resonance image taking into account the first and second subset of calibration data.

The method of claim 1, wherein acquiring the first subset of calibration data ( 100 ) characterized in that a spatial frequency space is subsampled in a first direction.

The method of claim 2, wherein the first direction is a direction in which a phase encoding occurs.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the magnetic resonance imaging is based on a temporal partial parallel acquisition and the imaging data ( 107 ) are detected during different temporal phases.

A method according to claim 4, wherein in successive phases alternating imaging data ( 107 ) are detected for at least two different elements (k ₁₁ , k ₁₂ ) of the spatial frequency space.

The method of claim 4 or 5, wherein the examination subject is a heart and during a heartbeat alternately imaging data ( 107 ) are detected for at least two different elements (k ₁₁ , k ₁₂ ) of the spatial frequency space.

Method according to one of the preceding claims, wherein the acquisition of the first subset of calibration data ( 100 ) characterized in that a spatial frequency space is subsampled in a second direction.

Method according to one of claims 2 to 7, wherein in the detection of the first subset of calibration data ( 100 ) a line-by-line sampling of the spatial frequency space is performed and the sub-sampling detects every n-th line of the spatial frequency space, with n greater than or equal to two.

The method of claim 8, wherein the k-space elements detected in the imaging comprise the lines of the spatial frequency space not detected in the sub-scan.

Method according to one of the preceding claims, wherein the spatial frequency space for the calibration measurement covers only a portion of a spatial frequency space for image acquisition.

Control device ( 93 ) for driving a magnetic resonance system comprising an RF transmitting antenna system ( 85 ), a gradient system ( 86 ) and an RF receiving antenna system ( 87 ), wherein the control device ( 93 ) is designed to be based on a partial parallel acquisition with a plurality of component coils of the RF receive antenna system ( 87 ) a first subset of calibration data ( 100 ) during a calibration measurement and a second subset of calibration data from imaging data ( 107 ) of an examination subject, and a magnetic resonance image is prepared taking into account the first and the second subset of calibration data.

Magnetic Resonance Imaging System ( 1 ) with a control device ( 93 ) according to claim 11.

Computer program product, which directly into a programmable controller ( 93 ) of a magnetic resonance imaging system ( 81 ) is loadable with program code means to perform all the steps of a method according to one of claims 1 to 10, when the program in the control device ( 93 ) is performed.