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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um einen HF-Anregungspuls zu erzeugen, mit welchem ein beliebig geformtes Volumen angeregt werden kann. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, mit welchem gezielt nur die Spins innerhalb eines vorbestimmten Gefäßes angeregt werden können. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, um mit Hilfe der beiden anderen Verfahren MR-Angiographiebilder zu erstellen, sowie entsprechende Magnetresonanzanlagen zur Ausführung der erfindungsgemäßen Verfahren.
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Bei der gefäßspezifischen Angiographie oder auch bei Perfusionsmessungen werden die Spins in einer oder in mehreren Blutgefäßen (insbesondere Arterien) gezielt angeregt oder gesättigt (saturiert), was auch als „labeln“ bezeichnet wird. Anschließend kann die Bewegung dieser Spins aufgrund von Fluss oder Perfusion innerhalb des Gewebes verfolgt werden. Dazu wird das Anregungsvolumen, welches von dem HF-Anregungspuls angeregt wird, so gewählt, dass nur das interessierende Gefäß (und kein anderes Gefäß) im Anregungsvolumen liegt. Idealerweise wird der HF-Anregungspuls derart gewählt, dass er nur das interessierende Gefäß (und nicht die Gebiete um das interessierende Gebiet herum) anregt. Dazu werden nach dem Stand der Technik selektive HF-Anregungspulse verwendet, wobei eine Anregung mit mehreren HF-Antennen vorteilhaft sein kann.
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In „Selective Labeling of Moving Spins using Parallel 3D Spatially Selective Excitation", J.T. Schneider u.a., Proc. Intl. Soc. Reson. Med. 20, 2012, Seite 640 wird beschrieben, wie die Spins in einem Gefäß im dreidimensionalen Raum gezielt mit mehreren HF-Antennen angeregt werden können.
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Zur gezielten Anregung eines Gefäßes müssen nach dem Stand der Technik folgende zwei Aufgaben gelöst werden:
- • Die räumliche Lage und die räumlichen Abmessungen des Gefäßes müssen ermittelt werden.
- • Es muss ein HF-Anregungspuls berechnet werden, welcher nur die Spins innerhalb des Gefäßes anregt.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Erzeugung eines HF-Anregungspulses zur gezielten Anregung eines Gefäßes zu vereinfachen, um insbesondere auf einfachere Weise MR-Angiographiebilder zu erstellen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Erzeugen eines HF-Anregungspulses nach Anspruch 1, durch ein Verfahren zum gezielten Anregen von Spins innerhalb eines Gefäßes nach Anspruch 7, durch ein Verfahren zur Erstellung von MR-Angiographiebildern nach Anspruch 9, durch eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 10, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12 und durch einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen eines HF-Anregungspulses (oder mehrerer HF-Anregungspulse) zusammen mit einem Magnetfeld-Gradientenverlauf bereitgestellt, um damit ein beliebig geformtes Volumen mit einer Magnetresonanzanlage anzuregen. Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte:
- • Präparieren eines Volumenabschnitts, in welchem das Volumen angeordnet ist, so dass in einem folgenden Schritt, in welchem MR-Signale erfasst werden, im Wesentlichen nur Spins innerhalb des Volumens einen MR-Signalanteil liefern. Beispielsweise können die Spins in dem Volumenabschnitt derart präpariert (z.B. gesättigt) werden, dass sich diese Spins von denjenigen Spins unterscheiden, welche frisch in das Volumen und damit in den Volumenabschnitt einströmen.
- • Ein MR-Signal aus dem Volumenabschnitt wird entlang einer Trajektorie eines K-Raums erfasst. Dabei werden ein oder mehrere Magnetfeldgradienten während des Erfassens der MR-Signale geschaltet, um den K-Raum entlang dieser Trajektorie abzutasten. Indem insbesondere der Volumenabschnitt so angeordnet wird und so präpariert wird, dass nur in das Volumen frisch einströmende Spins einen MR-Signalanteil liefern, werden in diesem Schritt nur MR-Signalanteile von Spins innerhalb des Volumens erfasst.
- • Der HF-Anregungspuls zur gezielten Anregung des Volumens wird nun erzeugt, indem das erfasste MR-Signal zeitlich invertiert wird. Der gesuchte Magnetfeld-Gradientenverlauf, welcher zusammen mit dem HF-Anregungspuls zur gezielten Anregung des Volumens eingestrahlt wird, entspricht dem zeitlich invertierten Verlauf des oder der Magnetfeldgradienten, welche zum Abtasten des K-Raums entlang der Trajektorie verwendet wurden.
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Erfindungsgemäß wird das reziproke Prinzip zwischen Anregung und Empfang eines MR-Signals eingesetzt, um den HF-Anregungspuls zur gezielten Anregung eines beliebig geformten Volumens zu erzeugen. Nach diesem reziproken Prinzip gilt, dass ein erfasstes MR-Signal, welches eine vorbestimmte räumliche Verteilung aufweist (d.h. nur die Spins eines bestimmten Volumens liefern dieses MR-Signal) und welches mit einer bestimmten K-Raum-Trajektorie aufgenommen wird, zeitlich invertiert als HF-Anregungspuls eingesetzt werden kann, um die gleiche räumliche Struktur anzuregen, welche das erfasste MR-Signal aufweist (d.h. um nur die Spins innerhalb des Volumens anzuregen), wenn auch die zeitgleich mit dem HF-Anregungspuls eingestrahlten Gradienten zeitinvertiert im Vergleich zu den Gradienten zum Abtasten des K-Raums sind.
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Dieses reziproke Prinzip ist beispielsweise in
„Direct method for parallel transmit pulse design by time-reversal of the small-tip angle excitation", K. Vahedipour u.a., Proc. Intl. Soc. Reson. Med. 20, 2012, Seite 637 und in
"Revisitting RF Feedback Pulses: Encoding Image Contrast during Excitation", T. Stöcker u.a., Proc. Intl. Soc. Reson. Med. 20, 2012, Seite 639 beschrieben.
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Zu beachten ist bei der vorliegenden Erfindung, dass das erfasste MR-Signal zeitlich invertiert (d.h. der zuletzt erfasste MR-Signalanteil zuerst oder in zeitlich umgekehrter Reihenfolge) als HF-Anregungspuls eingestrahlt wird. Darüber hinaus müssen während der Einstrahlung des HF-Anregungspulses die Magnetfeldgradienten derart geschaltet werden, dass der Verlauf des jeweiligen Magnetfeldgradienten dem zeitlich invertierten Verlauf des entsprechenden Magnetfeldgradienten entspricht, mit welchem der K-Raum beim Erfassen des MR-Signals abgetastet wurde.
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Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass der nur das Volumen anregende HF-Anregungspuls automatisch bestimmt werden kann, ohne vorher die exakte räumliche Lage und Ausdehnung dieses Volumens (beispielsweise eines Blutgefässes) kennen zu müssen. Daher ist die Erzeugung des gesuchten HF-Anregungspulses auch nicht so zeitintensiv, wie dies heute nach dem Stand der Technik der Fall ist.
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Darüber hinaus werden im Vergleich zum Stand der Technik durch das erfindungsgemäße Vorgehen auch weniger Artefakte erzeugt. Da zum Abtasten des K-Raums zum Erfassen des MR-Signals, von welchem dann der HF-Anregungspuls abgeleitet wird, ein sehr ähnlicher Magnetfeld-Gradientenverlauf (nur zeitlich umgekehrt oder invertiert) eingesetzt wird, wie später beim Einstrahlen des HF-Anregungspulses zum gezielten Anregen des Volumens, kann davon ausgegangen werden, dass die beiden Magnetfeld-Gradientenverläufe (beim Abtasten des K-Raums und beim Einstrahlen des HF-Anregungspulses) nahezu gleich sind (dieselbe Hardware wird zweimal in gleicher Weise angesteuert). Wenn dagegen beim Stand der Technik ein vorher berechneter Magnetfeld-Gradientenverlauf beim Einstrahlen des HF-Anregungspulses geschaltet werden muss, kommt es aufgrund von Hardware-Unzulänglichkeiten immer zu einer Abweichung zwischen dem berechneten Magnetfeld-Gradientenverlauf und dem schließlich von der Magnetresonanzanlage erzeugten Magnetfeld-Gradientenverlauf, was nachteiligerweise zu Artefakten führt.
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Der zu erzeugende HF-Anregungspuls kann zur gezielten Anregung eines beliebigen dreidimensionalen Volumens oder eines zweidimensionalen Volumens (eines bestimmten Bereichs in einer Schicht) eingesetzt werden.
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Wie bereits vorab angedeutet ist, kann das Präparieren des Volumenabschnitts ein Sättigen oder Invertieren der Spins in dem Volumenabschnitt umfassen. Beim Erfassen des MR-Signals werden dann nur noch MR-Signalanteile von frisch in das Volumen eingeströmten (und daher ungesättigten bzw. nicht invertierten) Spins erfasst.
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Dieses Präparieren und anschließende Erfassen des MR-Signals kann mit der Erstellung einer Angiographieaufnahme, beispielsweise eines Angiographiebildes einer TOF-Angiographie („Time of Flight“) gleichgesetzt werden.
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In der Regel weist der HF-Anregungspuls einen Flipwinkel auf, welcher kleiner als 30° ist.
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Es ist allerdings auch möglich, dass der HF-Anregungspuls einen Flipwinkel aufweist, welcher 30° oder größer ist. In diesem Fall muss der HF-Anregungspuls allerdings noch abhängig von der Größe des Flipwinkels und abhängig von dem erfassten MR-Signal angepasst oder verändert werden, damit der entsprechend angepasste HF-Anregungspuls nur das Volumen anregt.
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Erfindungsgemäß wird das MR-Signal von einer HF-Antenne erfasst, von welcher dann auch der HF-Anregungspuls ausgestrahlt wird. Es ist allerdings auch möglich, dass MR-Signal gleichzeitig mit mehreren HF-Antennen zu erfassen. In diesem Fall wird der zu erzeugende selektive HF-Anregungspuls auch gleichzeitig von diesen mehreren HF-Antennen eingestrahlt. Dabei entspricht der Verlauf des HF-Anregungspulses, welcher von der jeweiligen HF-Antenne eingestrahlt wird, jeweils dem zeitlich invertierten Verlauf des MR-Signals, welcher von der jeweiligen HF-Antenne beim Abtasten des K-Raums entlang der Trajektorie erfasst wurde. Beim Einstrahlen des HF-Anregungspulses mit den mehreren HF-Antennen wird wiederum in zeitlich invertierter Weise der Magnetfeld-Gradientenverlauf geschaltet, welcher zum Abtasten des K-Raums geschaltet wurde.
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Der Einsatz mehrerer HF-Antennen oder mehrerer Kanäle bei der Erzeugung des HF-Anregungspulses weist im Vergleich zum Einsatz von nur einer HF-Antenne den Vorteil auf, dass die zeitliche Dauer, während welcher der HF-Anregungspuls eingestrahlt wird, bei dem Einsatz mehrerer HF-Antennen kürzer gehalten werden kann, als wenn der HF-Anregungspuls nur von einer HF-Antenne eingestrahlt wird.
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Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Schritt des Präparierens des Volumenabschnitts auch ein Bestimmen des Volumenabschnitts. Dabei wird der Volumenabschnitt derart bestimmt, dass der Volumenabschnitt außer dem Volumen kein weiteres Volumen umfasst, welches mit dem Volumen vergleichbare Eigenschaften aufweist.
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Anders ausgedrückt wird der Volumenabschnitt so bestimmt, dass beispielsweise unter mehreren gleichartigen Volumen (z.B. Gefäßen) nur das gewünschte Volumen (z. B. das gewünschte Gefäß) innerhalb des Volumenabschnitts liegt. Wenn beispielsweise ein bestimmtes Blutgefäß mit dem zu erzeugenden HF-Anregungspuls gezielt angeregt werden soll, in dessen Nähe sich noch ein weiteres ähnlich großes Blutgefäß befindet, dann wird der Volumenabschnitt so gewählt, dass nur dass bestimmte Blutgefäß und nicht auch das weitere Blutgefäß innerhalb des Volumenabschnitts liegt. Wenn es sich bei dem Volumenabschnitt um eine zweidimensionale Schicht handelt, kann beispielsweise diese Schicht so gewählt (so gekippt) werden, dass nur das gewünschte Volumen oder Gefäß innerhalb dieser Schicht liegt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass es erfindungsgemäß auch möglich ist, mit demselben HF-Anregungspuls nicht nur ein Volumen, sondern mehrere Volumen anzuregen. Um mit demselben HF-Anregungspuls mehrere Volumen (innerhalb des Volumenabschnitts) anzuregen, muss dafür gesorgt werden, dass beim Erfassen des MR-Signals MR-Signalanteile von allen diesen Volumen erfasst werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum gezielten Anregen von Spins innerhalb eines Gefäßes mit einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Dabei entspricht dieses Gefäß dem beliebig geformten Volumen und der HF-Anregungspuls wird zusammen mit dem erforderlichen Magnetfeld-Gradientenverlauf nach dem vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen eines HF-Anregungspulses erzeugt.
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Darüber hinaus wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Erstellung von MR-Angiographiebildern eines vorbestimmten Volumenabschnitts eines lebenden Untersuchungsobjekts mit Hilfe einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte:
- • Nur die Spins in einem Gefäß innerhalb des Volumenabschnitts werden gezielt mit Hilfe des vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zum gezielten Anregen von Spins angeregt.
- • MR-Daten aus dem Volumenabschnitt werden durch ein entsprechendes Abtasten des K-Raums erfasst, nachdem die Spins in dem Gefäß angeregt wurden.
- • Von diesen derart erfassten MR-Daten werden die MR-Angiographiebilder des Volumenabschnitts erzeugt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum gezielten Anregen von Spins innerhalb eines oder mehrerer Gefäße als auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erstellung von MR-Angiographiebildern die so genannte pTX-Technologie eingesetzt werden kann, bei welcher die HF-Anregung mit mehreren parallel arbeitenden HF-Antennen erzeugt wird.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Magnetresonanzanlage zum Erzeugen eines HF-Anregungspulses zusammen mit einem Magnetfeld-Gradientenverlauf zur Anregung eines beliebig geformten Volumens bereitgestellt. Dabei umfasst die Magnetresonanzanlage einen Grundfeldmagneten, ein Gradientenfeldsystem, mindestens eine HF-Sende-/Empfangsantenne, mindestens ein Empfangsspulenelement und eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung dient zur Ansteuerung des Gradientenfeldsystems und der mindestens einen HF-Sende-/Empfangsantenne. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, um Messsignale zu empfangen, welche von der mindestens einen HF-Sende-/Empfangsantenne oder von dem mindestens einen Empfangsspulenelement erfasst worden sind. Die Magnetresonanzanlage ist ausgestaltet, um einen Volumenabschnitt zu präparieren, in welchem das Volumen angeordnet ist, so dass bei einem folgenden Erfassen eines MR-Signals nur von Spins innerhalb des Volumens ein MR-Signalanteil geliefert wird. Darüber hinaus ist die Magnetresonanzanlage ausgestaltet, um das MR-Signal aus dem Volumenabschnitt entlang einer Trajektorie eines K-Raums zu erfassen, während die Magnetresonanzanlage gleichzeitig einen oder mehrere Gradienten schaltet, um den K-Raum entlang der Trajektorie abzutasten. Die Steuereinrichtung ist ausgestaltet, um den HF-Anregungspuls, welcher dem zeitlich invertierten erfassten MR-Signal entspricht, und den Magnetfeld-Gradientenverlauf, welcher dem zeitlich invertierten Verlauf des oder der Gradienten zum Abtasten des K-Raums entspricht, zu erzeugen.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der erfindungsgemäßen Verfahren, welche vorab im Detail beschrieben worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung bzw. einer Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage laden kann. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene vorab beschriebene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuereinrichtung läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen der Verfahren zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z.B. C++), der noch compiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit bzw. Steuereinrichtung zu laden ist.
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Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, z.B. eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuereinrichtung bzw. Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur gefäßspezifischen Angiographie oder Perfusionsmessung geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich beschränkt, da die vorliegende Erfindung beispielsweise auch eingesetzt werden kann, um einen HF-Anregungspuls für ein beliebig geformtes Volumen zu erzeugen, ohne dass dieser HF-Anregungspuls anschließend zur Angiographie oder Perforationsmessung eingesetzt wird.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
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1 stellt eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage dar.
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In 2 ist mit Hilfe eines Sequenzdiagrams dargestellt, wie erfindungsgemäß ein HF-Anregungspuls zur gezielten Anregung eines Gefäßes erstellt wird.
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In 3 ist schematisch ein vorbestimmter Volumenabschnitt mit einem anzuregenden Volumen dargestellt.
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4 stellt einen Flussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung eines HF-Anregungspulses dar.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Magnetresonanzanlage 5 (eines Magnetresonanz-Bildgebungs- bzw. Kernspintomographiegeräts). Dabei erzeugt ein Grundfeldmagnet 1 ein zeitlich konstantes starkes Magnetfeld zur Polarisation bzw. Ausrichtung der Kernspins in einem Volumenabschnitt eines Objekts O, wie z.B. eines zu untersuchenden Teils eines menschlichen Körpers, welcher auf einem Tisch 23 liegend in der Magnetresonanzanlage 5 untersucht wird. Die für die Kernspinresonanzmessung erforderliche hohe Homogenität des Grundmagnetfelds ist in einem typischerweise kugelförmigen Messvolumen M definiert, in welchem die zu untersuchenden Teile des menschlichen Körpers angeordnet werden. Zur Unterstützung der Homogenitätsanforderungen und insbesondere zur Eliminierung zeitlich invariabler Einflüsse werden an geeigneter Stelle so genannte Shim-Bleche aus ferromagnetischem Material angebracht. Zeitlich variable Einflüsse werden durch Shim-Spulen 2 eliminiert.
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In den Grundfeldmagneten 1 ist ein zylinderförmiges Gradientenspulensystem 3 eingesetzt, welches aus drei Teilwicklungen besteht. Jede Teilwicklung wird von einem Verstärker mit Strom zur Erzeugung eines linearen (auch zeitlich veränderbaren) Gradientenfeldes in die jeweilige Richtung des kartesischen Koordinatensystems versorgt. Die erste Teilwicklung des Gradientenfeldsystems 3 erzeugt dabei einen Gradienten Gx in x-Richtung, die zweite Teilwicklung einen Gradienten Gy in y-Richtung und die dritte Teilwicklung einen Gradienten Gz in z-Richtung. Der Verstärker umfasst einen Digital-Analog-Wandler, welcher von einer Sequenzsteuerung 18 zum zeitrichtigen Erzeugen von Gradientenpulsen angesteuert wird.
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Innerhalb des Gradientenfeldsystems 3 befindet sich eine (oder mehrere) Hochfrequenzantennen 4, welche die von einem Hochfrequenzleistungsverstärker abgegebenen Hochfrequenzpulse in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung der Kerne und Ausrichtung der Kernspins des zu untersuchenden Objekts O bzw. des zu untersuchenden Bereiches des Objekts O umsetzen oder auch ein MR-Signal erfassen. Jede Hochfrequenzantenne 4 besteht aus einer oder mehreren HF-Sendespulen und einer oder mehreren HF-Empfangsspulen in Form einer ringförmigen vorzugsweise linearen oder matrixförmigen Anordnung von Komponentenspulen. Von den HF-Empfangsspulen der jeweiligen Hochfrequenzantenne 4 wird auch das von den präzedierenden Kernspins ausgehende Wechselfeld, d.h. in der Regel die von einer Pulssequenz aus einem oder mehreren Hochfrequenzpulsen und einem oder mehreren Gradientenpulsen hervorgerufenen Kernspinechosignale, in eine Spannung (Messsignal) umgesetzt, welche über einen Verstärker 7 einem Hochfrequenz-Empfangskanal 8 eines Hochfrequenzsystems 22 zugeführt wird. Das Hochfrequenzsystem 22 umfasst weiterhin einen Sendekanal 9, in welchem die Hochfrequenzpulse für die Anregung der magnetischen Kernresonanz erzeugt werden. Dabei werden die jeweiligen Hochfrequenzpulse aufgrund einer vom Anlagerechner 20 vorgegebenen Pulssequenz in der Sequenzsteuerung 18 digital als Folge komplexer Zahlen dargestellt. Diese Zahlenfolge wird als Real- und als Imaginärteil über jeweils einen Eingang 12 einem Digital-Analog-Wandler im Hochfrequenzsystem 22 und von diesem einem Sendekanal 9 zugeführt. Im Sendekanal 9 werden die Pulssequenzen einem Hochfrequenz-Trägersignal aufmoduliert, dessen Basisfrequenz der Mittenfrequenz entspricht.
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Die Umschaltung von Sende- auf Empfangsbetrieb erfolgt über eine Sende-Empfangsweiche 6. Die HF-Sendespulen der Hochfrequenzantenne(n) 4 strahlt/en die Hochfrequenzpulse zur Anregung der Kernspins in das Messvolumen M ein und resultierende Echosignale werden über die HF-Empfangsspule(n) abgetastet. Die entsprechend gewonnenen Kernresonanzsignale werden im Empfangskanal 8' (erster Demodulator) des Hochfrequenzsystems 22 phasenempfindlich auf eine Zwischenfrequenz demoduliert und im Analog-Digital-Wandler (ADC) digitalisiert. Dieses Signal wird noch auf die Frequenz 0 demoduliert. Die Demodulation auf die Frequenz 0 und die Trennung in Real- und Imaginärteil findet nach der Digitalisierung in der digitalen Domäne in einem zweiten Demodulator 8 statt. Durch einen Bildrechner 17 wird aus den dergestalt gewonnenen Messdaten ein MR-Bild bzw. dreidimensionaler Bilddatensatz rekonstruiert. Die Verwaltung der Messdaten, der Bilddaten und der Steuerprogramme erfolgt über den Anlagenrechner 20. Aufgrund einer Vorgabe mit Steuerprogrammen kontrolliert die Sequenzsteuerung 18 die Erzeugung der jeweils gewünschten Pulssequenzen und das entsprechende Abtasten des K-Raumes. Insbesondere steuert die Sequenzsteuerung 18 dabei das zeitrichtige Schalten der Gradienten, das Aussenden der Hochfrequenzpulse mit definierter Phasenamplitude sowie den Empfang der Kernresonanzsignale. Die Zeitbasis für das Hochfrequenzsystem 22 und die Sequenzsteuerung 18 wird von einem Synthesizer 19 zur Verfügung gestellt. Die Auswahl entsprechender Steuerprogramme zur Erzeugung eines MR-Angiographiebildes, welche z.B. auf einer DVD 21 gespeichert sind, sowie die Darstellung des erzeugten MR-Bildes erfolgt über ein Terminal 13, welches eine Tastatur 15, eine Maus 16 und einen Bildschirm 14 umfasst.
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2 zeigt in Form eines Sequenzdiagramms, wie erfindungsgemäß ein HF-Anregungspuls 32 zur gezielten Anregung eines Gefäßes erzeugt wird.
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In einem ersten Schritt wird, wie es im Folgenden genauer mit 3 erläutert wird, ein vorbestimmter Volumenabschnitt 34, in welchem das Gefäß 35 liegt, präpariert. Dann wird ein HF-Puls 31 eingestrahlt während Gradienten Gx – Gz geschaltet sind, wodurch der Volumenabschnitt angeregt wird. Anschließend wird das MR-Signal 33 aus dem Volumenabschnitt 34 erfasst, indem der K-Raum entlang einer Trajektorie abgetastet wird. Der Verlauf der Trajektorie wird dabei durch die Gradienten Gx, Gy bestimmt, welche während des Erfassens des MR-Signals 33 geschaltet werden.
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Der gesuchte HF-Anregungspuls 32 entspricht in zeitinvertierter Form dem erfassten MR-Signal 33, wie es in der folgenden Gleichung (1) dargestellt ist. HF(t) = s(T – t) (1)
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Dabei entspricht HF(t) dem zeitlichen Verlauf des HF-Anregungspulses 32 und s(t) dem zeitlichen Verlauf des erfassten MR-Signals 33. T entspricht der Zeitdauer, während welcher der K-Raum abgetastet bzw. das MR-Signal 33 erfasst wird und während welcher der HF-Anregungspuls zum selektiven Anregen des Gefäßes 35 später einzustrahlen ist.
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Während der HF-Anregungspuls 32 eingestrahlt wird, um gezielt nur die Spins innerhalb des Gefäßes anzuregen, werden die Gradienten Gx’, Gy’ geschaltet, welche in zeitinvertierter Form den Gradienten Gx, Gy entsprechen, welche zum Abtasten des K-Raums geschaltet wurden.
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Demnach gehorcht der zeitliche Verlauf des Gradienten Gx’ der folgenden Gleichung (2) während der zeitlich Verlauf des Gradienten Gy’ der Gleichung (3) genügt. Gx’(t) = Gx(T – t) (2) Gy’(t) = Gy(T – t) (3)
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In 3 sind schematisch der vorbestimmte Volumenabschnitt 34 und das anzuregende Gefäß 35, welches innerhalb des vorbestimmten Volumenabschnitts 34 liegt, dargestellt.
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Zur Erzeugung des gesuchten HF-Anregungspulses 32 werden die Spins innerhalb des vorbestimmten Volumenabschnitts 34 gesättigt oder invertiert. Wenn anschließend der Volumenabschnitt 34 angeregt und das MR-Signal 33 aus dem Volumenabschnitt 34 erfasst wird, wird dieses MR-Signal 33 nur von Spins erzeugt, welche frisch in den Volumenabschnitt 34 bzw. in das Gefäß 35 eingeströmt sind. Das Erzeugen und anschließende Erfassen des MR-Signals 33 aus dem Gefäß 35 entspricht dem Vorgehen bei einer MR-Angiographie-Messung.
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In 4 ist ein Flussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
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In einem ersten Schritt S1 wird der Volumenabschnitt 34 derart präpariert, dass nur Spins in einem Volumen oder Gefäß 35 bei einer anschließenden Messung einen MR-Signalanteil ergeben. Diese Präparierung kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die Spins des Volumenabschnitts 34 mit der Magnetresonanzanlage 5 gesättigt oder invertiert werden.
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Im folgenden Schritt S2 wird das MR-Signal 33 aus dem Volumenabschnitt 34 erfasst, indem der K-Raum entlang einer vorbestimmten Trajektorie abgetastet wird. Ausgehend von diesem MR-Signal 33 wird im folgenden Schritt S3 der HF-Anregungspuls 32 derart erzeugt, dass er dem zeitlich invertierten MR-Signal 33 entspricht.
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Aufgrund des reziproken Prinzips zwischen Anregung und Empfang eines MR-Signals regt das Einstrahlen des derart erzeugten HF-Anregungspulses 32 nur die Spins innerhalb des Gefäßes 35 an, wenn zeitgleich die Gradienten Gx’, Gy’ geschaltet werden, welche mit einer zeitlichen Invertierung den Gradienten Gx, Gy entsprechen, die zur Abtastung des K-Raums entlang der Trajektorie eingesetzt wurden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Selective Labeling of Moving Spins using Parallel 3D Spatially Selective Excitation“, J.T. Schneider u.a., Proc. Intl. Soc. Reson. Med. 20, 2012, Seite 640 [0003]
- „Direct method for parallel transmit pulse design by time-reversal of the small-tip angle excitation“, K. Vahedipour u.a., Proc. Intl. Soc. Reson. Med. 20, 2012, Seite 637 [0009]
- “Revisitting RF Feedback Pulses: Encoding Image Contrast during Excitation”, T. Stöcker u.a., Proc. Intl. Soc. Reson. Med. 20, 2012, Seite 639 [0009]
