DE102013205208B4 - Multiecho-Magnetresonanz-Messsequenz mit erhöhter Auflösung - Google Patents

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Abstract

Verschiedene Ausführungsformen betreffen Techniken zum Bestimmen mehrerer Magnetresonanz-Bilder jeweils für unterschiedliche Echo-Zeitpunkte. Der k-Raum (210) wird segmentweise mit mindestens zwei rechtecksförmigen k-Raum-Segmenten (200-1–200-6) abgetastet, wobei diese zeilenweise mit jeweils zueinander parallel orientierten k-Raum-Zeilen (220) abgetastet werden. Eine kurze Seite der rechtecksförmigen k-Raum-Segmente ist parallel zu den k-Raum-Zeilen (220) orientiert. Ein erstes und eine zweites Gradientenecho werden jeweils auf einen eingestrahlten Hochfrequenz-Puls für jede k-Raum-Zeile (220) erfasst.

Description

  • Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zum Bestimmen mehrerer Magnetresonanz-Bilder eines Untersuchungsobjekts und eine Magnetresonanz-Anlage. Insbesondere betreffen verschiedene Ausführungsformen Techniken, welche das Bestimmen der mehreren Magnetresonanz-Bilder mit erhöhter Auflösung für jeweils unterschiedliche Echo-Zeitpunkte mittels einer Multiecho-Magnetresonanz-Messsequenz erlauben.
  • Es sind Multiecho-Magnetresonanz(MR)-Messsequenzen bekannt, bei denen von verschiedenen anatomischen Schichten einer Untersuchungsperson jeweils mehrere MR-Bilder mit unterschiedlichen Echozeiten erfasst werden. Aufgrund der unterschiedlichen Echozeiten weisen die mehreren MR-Bilder typischerweise unterschiedliche Kontraste auf. Die MR-Bilder mit unterschiedlichen Kontrasten können Anwendung in sog. „chemical-shift”-Techniken finden, bei denen eine Trennung verschiedener Spinspezies stattfindet.
  • Multiecho-MR-Messsequenzen werden häufig derart durchgeführt, dass MR-Bilder bei ganz bestimmten und wohldefinierten Echozeiten erhalten werden. Die konkrete Wahl der Echozeiten kann zum Beispiel von der gewünschten Anwendung der MR-Bilder abhängen. Ein Beispiel für eine typische Anwendung wäre die Fett-Wasser-Trennung. Typischerweise sind die angestrebten Echozeiten abhängig von einer Stärke des Grundmagnetfelds (feldstärkenabhängig); und zwar derart, dass die Echozeit (TE1) eines ersten MR-Bildes, sowie der Abstand zwischen den Echozeiten aufeinander folgend erfasster MR–Bilder (ΔTE), invers proportional der Stärke des Grundmagnetfelds der MR-Anlage abnimmt. Typische Grundfeldmagnetstärken wären zum Beispiel 1,5 Tesla, 3 Tesla, 5 Tesla oder 7 Tesla.
  • Es sind verschiedene Arten von Multiecho-MR-Messsequenzen bekannt. In einer konventionellen Multiecho-MR-Messsequenz werden alle erfassten MR-Echos, d. h. zu den verschiedenen Echo-Zeitpunkten, jeweils als Zeitspanne nach einem eigenen Hochfrequenz(HF)-Puls zur Anregung der Transversalmagnetisierung (HF-Anregungspuls), erfasst. In anderen Worten wird eine Anzahl n von MR-Echos jeweils in separaten Repetitions-Intervallen (TR-Intervalle) nach einem HF-Anregungspuls erfasst. Deshalb sind solche Techniken dem Fachmann auch als n-Echo n-TR Ansatz bekannt. n-Echo n-TR Techniken sind zum Beispiel im Zusammenhang mit dem Erfassen von Gradientenechos bekannt. Die Auflösung eines MR-Bildes in Ausleserichtung (Frequenzkodierrichtung) ist typischerweise durch die Fourier-Pixelgröße Δx bestimmt. Die Fourier-Pixelgröße ist die Größe eines Gesichtsfelds (engl. „field of view”) in Auslesrichtung geteilt durch die Anzahl der Auslesepunkte Nx. Das Gesichtsfeld bezeichnet einen durch das MR-Bild abgebildeten Bereich eines Untersuchungsobjekts. Je kleiner die Fourier-Pixelgröße Δx, desto größer die Auflösung. Die Fourier-Pixelgröße ist umgekehrt proportional zum 0-ten Moment des Auslesegradienten: Δx = 2π/(γ M0 x). Dabei ist γ das gyromagnetische Verhältnis (engl. „gyromagnetic ratio”). Für Wasserprotonen beträgt das gyromagnetische Verhältnis γ/(2π) = 42,576 MHz/T. Das 0-te Moment des Auslesegradienten ist das Zeitintegral der Amplitude des Auslesegradienten während der Auslesezeit, häufig auch als „Fläche” des Auslesegradienten bezeichnet. Ist also der Auslesegradient während der gesamten Auslesezeit konstant, dann ist das 0-te Moment M0x das Produkt aus Amplitude des Auslesegradienten und Auslesezeit.
  • In der Gradientenecho-Bildgbung schaltet man häufig zwischen der Anregung und dem Auslesegradienten einen Vorphasier-Gradientenpuls in Ausleserichtung, dessen 0-tes Moment betragsgleich dem Moment des Auslesegradienten zwischen dem Beginn des Auslesegradienten und dem Echo-Zeitpunkt ist. Die Richtung des Vorphasier-Gradientenpulses ist typischerweise umgekehrt zur Richtung des Auslesegradienten, so dass das Gesamtmoment zum Echo-Zeitpunkt exakt verschwindet. Die Echozeit ist häufig die Zeit zwischen dem Zentrum des Anregungspulses und dem Echo-Zeitpunkt. Z. B. kann die Echozeit aber auch die Zeit zwischen einem Spinecho und dem Echo-Zeitpunkt sein.
  • Da die maximale Amplitude eines Gradientenpulses und die kürzeste Anstiegszeiten typischerweise technisch und/oder physiologisch begrenzt sein können, ist somit herkömmlicher Weise die maximale Auflösung bei Gradientenecho-basierten n-Echo n-TR Techniken durch die kürzeste benötigte Gradientenechozeit TE1 begrenzt – jedoch nicht zusätzlich durch die kürzeste Zeitdifferenz ΔTE aufeinanderfolgender Gradientenechos. Jedoch wird die gesamte Zeitdauer, die zur Durchführung der Multiecho-MR-Messsequenz benötigt wird (Messdauer), vergleichsweise lang. Darüber hinaus verlängert eine solche Technik häufig den zeitlichen Abstand zwischen dem Erfassen der verschiedenen Gradientenechos. Dies kann insbesondere bei Messungen, die zur Vermeidung von Atemartefakten bei angehaltenem Atem einer Untersuchungsperson durchgeführt werden, zu negativen Effekten führen. Außerdem können sich zeitabhängige Drifts des Grundmagnetfelds – zum Beispiel in Folge von physiologischen Vorgängen oder Erwärmung während der Messung – zu zusätzlichen Phasendifferenzen zwischen den einzelnen MR-Bildern mit unterschiedlichen Echo-Zeitpunkten führen. Eine nachfolgende Auswertung der MR-Bilder kann dadurch nur eingeschränkt möglich sein und mögliche quantitative Analysen können mit einem vergleichsweise großen Fehler behaftet sein.
  • Es sind andere Multiecho-MR-Messsequenzen bekannt als die oben beschriebene n-Echo n-TR-basierten Messsequenzen. Es sind z. B. auch Multiecho-MR-Messsequenzen bekannt, welche nach einem einzelnen HF-Anregungspuls mehrere MR-Echos jeweils zu unterschiedlichen Echo-Zeitpunkten erfassen. Aufgrund der vorgegebenen unterschiedlichen Echo-Zeitpunkte ist bei solchen Multiecho-MR-Messsequenzen typischerweise eine maximal erreichbare örtliche Auflösung durch die erste Echozeit TE1 und zusätzlich durch die Zeitdifferenz zwischen aufeinanderfolgenden Echos ΔTE begrenzt. Man beachte insbesondere, dass die für das Erfassen eines Echos zur Verfügung stehende Zeitspanne auch dadurch begrenzt ist, dass nach der Zeitspanne ΔTE bereits das nächste Echo formiert und erfasst werden soll.
  • Die maximale Gradientenstärke und/oder eine maximale Anstiegszeit und Abstiegszeit von Gradientenfeldern einer MR-Anlage ist häufig technisch und/oder physiologisch begrenzt. Zum Beispiel ist es häufig für das Erfassen von Gradientenechos notwendig, zunächst Vorphasier-Gradientenpulse zu schalten und anschließend Auslese-Gradientenfelder während dem Auslesen der Gradientenechos zu schalten. Da die hierfür verfügbare Zeitspanne typischerweise durch die vorbestimmten unterschiedlichen Echo-Zeitpunkte begrenzt ist, ist häufig das maximale 0-te Moment M0x der Auslesegradienten und damit die erreichbare räumliche Auflösung entsprechend begrenzt. Das Erfassen von mehreren MR-Echos auf einen HF-Puls folgend ist dem Fachmann auch als n-Echo pro TR Technik bekannt.
  • Aus dem obenstehenden ist ersichtlich, dass – einerseits – Multiecho-MR-Messsequenzen, die eine n-Echo pro TR Technik einsetzen, eine verringerte Messdauer und geringere Bewegungsempfindlichkeit ermöglichen – jedoch eine vergleichsweise stark begrenzte örtliche Auflösung der MR-Bilder haben. Es ist auch ersichtlich, dass – andererseits – Multiecho-MR-Messsequenzen gemäß der n-Echo n-TR Technik hohe örtliche Auflösungen der MR-Bilder ermöglichen, jedoch eine vergleichsweise lange Messdauer benötigen und bewegungssensitiv sind. Deshalb besteht typischerweise die Notwendigkeit, zwischen den Optimierungs-Größen Ortsauflösung einerseits und Messdauer andererseits abzuwägen.
  • Um diese Problematik zu lösen, sind auch Hybridtechniken bekannt, welche die n-Echo pro TR Technik mit der n-Echo n-TR Technik vereinen. Siehe hierzu z. B. H. Yu et al. ”A Multiecho Acquisition Method with Reduced Echo Spacing for Robust IDEAL Water-Fat Decomposition at 3T” in Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 15 (2007), S. 3353. Dort werden von den benötigten sechs Echos jeweils drei in insgesamt zwei aufeinanderfolgenden TR-Intervallen erfasst. Die erreichbare örtliche Auflösung ist dann nur noch durch den doppelten Echoabstand der n-Echo pro TR Technik begrenzt. Die Messdauer verdoppelt sich jedoch annährend im Vergleich zur n-Echo pro TR Technik, und die Bewegungs-Sensitivität nimmt zu.
  • Aus WO 2012/043311 A1 sind Techniken der Magnetresonanz-Bildgebung bekannt, bei denen mit einer nicht-kartesischen Abtastung ein Überlappbereich im k-Raum erzeugt wird. Eine hybride Radialtechnik, die den k-Raum für sogenannte blades abtastet, ist vorgeschlagen.
  • Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Multiecho-MR-Messsequenzen. Insbesondere besteht ein Bedarf für Techniken, welche eine vergleichsweise hohe Ortsauflösung der erhaltenen MR-Bilder bereitstellen. Zusätzlich besteht ein Bedarf für solche Techniken, die vergleichsweise bewegungsunempfindlich sind.
  • Diese Aufgabe wird von den Gegenständen nach den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.
  • Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen mehrerer MR-Bilder eines Untersuchungsobjekts mit erhöhter Auflösung jeweils für unterschiedliche Echo-Zeitpunkte mittels einer Multiecho-MR-Messsequenz. Die Multiecho-MR-Messsequenz tasten einen k-Raum mit mindestens zwei k-Raum-Segmenten segmentweise ab. Die mindestens zwei k-Raum-Segmente werden zeilenweise entlang von k-Raum-Zeilen abgetastet. Die Multiecho-MR-Messsequenz formiert für jede k-Raum-Zeile ein erstes Gradientenecho zu einem ersten Echo-Zeitpunkt und ein zweites Gradientenecho zu einem späteren zweiten Echo-Zeitpunkt. Das Verfahren umfasst für jede k-Raum-Zeile: Einstrahlen eines Hochfrequenz-Pulses zum Manipulieren einer Transversalmagnetisierung und Anwenden eines Phasenkodier-Gradientenfelds zum Phasenkodieren einer aktuellen k-Raum-Zeile; und Auslesen des ersten Gradientenechos der durch den eingestrahlten Hochfrequenz-Puls manipulierten Transversalmagnetisierung für die aktuelle k-Raum-Zeile, während des Anwendens eines ersten Auslese-Gradientenfelds, wobei das erste Gradientenecho in einem Zeitintervall um den ersten Echo-Zeitpunkt ausgelesen wird; und Auslesen des zweiten Gradientenechos während des Anwendens eines zweiten Auslese-Gradientenfelds, wobei das zweite Gradientenecho in einem Zeitintervall um den zweiten Echo-Zeitpunkt ausgelesen wird. Die mindestens zwei k-Raum-Segmente sind rechtecksförmig. Eine lange Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente ist entlang einer durch das Phasenkodier-Gradientenfeld definierten Richtung des jeweiligen k_Raum-Segments orientiert. Eine kurze Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente ist entlang einer durch das Auslese-Gradientenfeld definierten Richtung des jeweiligen k-Raum-Segments orientiert.
  • Die Transversalmagnetisierung steht senkrecht zu einer Längsmagnetisierung. Die Längsmagnetisierung ist typischerweise entlang des Grundmagnetfelds der entsprechenden MR-Anlage orientiert.
  • Das zeilenweise Abtasten kann mit jeweils parallel zueinander orientierten k-Raum-Zeilen erfolgen. Die lange Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente kann senkrecht zu den k-Raum-Zeilen orientiert sein und die kurze Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente kann entlang der k-Raum-Zeilen orientiert sein.
  • Das zeilenweise Abtasten des k-Raum-Segments mit jeweils z. B. parallel orientierten k-Raum-Zeilen wird häufig auch als kartesisches Abtasten des k-Raum-Segments bezeichnet bzw. als Abtasten des k-Raums mit einer kartesischen k-Raum-Trajektorie.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist der Echo-Zeitpunkt der Zeitpunkt des Formierens des Gradientenechos. Eine Echozeit ist z. B. als das Zeitintervall zwischen dem HF-Puls, genauer des sog. Isodelay-Zeitpunktes des HF-Pulses, und dem Echo-Zeitpunkt definiert. Z. B. kann der HF-Puls ein HF-Anregungspuls sein. Dabei ist typischerweise der Isodelay-Zeitpunkt des HF-Anregungspulses der Zeitpunkt innerhalb der Einstrahlzeit des HF-Anregungspulses, ab dem von dem HF-Anregungspuls angeregten Spins als in der transversalen Ebene, also senkrecht zur Längsmagnetisierung, befindlich betrachtet werden können. Die Zeit zwischen dem Isodelay-Zeitpunkt des HF-Anregungspulses und dem Ende des HF-Anregungspulses Pulses dient z. B. zur Berechnung des Moments eines Schichtrefokussierungs-Gradienten. Dieser Schichtrefokussierungs-Gradient hat z. B. ein umgekehrtes Vorzeichen wie der Schichtselektionsgradient. Er wird in verschiedenen Szenarien nach Ende des HF-Anregungspulses geschaltet und kann eine Phasendispersion entlang der Schicht in Folge des Schichtanregungs-Gradienten kompensieren. Im Allgemeinen stimmt der Isodelay-Zeitpunkt mit dem Maximalwert des HF-Anregungspulses überein, bei symmetrischen sog. SINC-Pulsen also in guter Näherung mit der Mitte des HF-Pulses.
  • Das Manipulieren der Transversalmagnetisierung kann z. B. bedeuten: Anregen der Transversalmagnetisierung durch einen HF-Anregungspuls oder Refokussieren der Transversalmagnetisierung durch einen Refokussierungspuls. Das Anregen der Transversalmagnetisierung kann z. B. mittels sogenannter α-Pulse erfolgen, welche die Längsmagnetisierung nur teilweise auslenken, also um einen Winkel α < 90°.
  • Zum Beispiel kann das Auslesen des zweiten Gradientenechos die durch den eingestrahlten HF-Puls manipulierte Transversalmagnetisierung betreffen, also auf denselben HF-Puls folgen, der auch die Transversalmagnetisierung, die im Rahmen des ersten Gradientenechos ausgelesen wird, manipuliert hat. In anderen Worten kann eine k-Raum-Zeile nach einem HF-Puls abgetastet werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann es auch möglich sein, Daten für eine bestimmte k-Raum-Zeile nach verschiedenen HF-Pulsen auszulesen, also bezüglich durch mindestens zwei HF-Pulse manipulierter Transversalmagnetisierung.
  • Die mindestens zwei k-Raum-Segmente können sich teilweise überlappen oder können disjunkt sein, d. h. keine gemeinsamen k-Raum-Punkte aufweisen. Es ist möglich, dass mindestens ein k-Raum-Segment das k-Raum-Zentrum, bei dem k = 0 gilt, beinhaltet.
  • Obenstehend wurden vornehmlich Techniken in Bezug auf zwei Gradientenechos diskutiert. Es ist aber auch möglich, eine größere Anzahl von Gradientenechos auf den eingestrahlten HF-Puls folgend für die jeweilige k-Raum-Zeile zu erfassen.
  • In anderen Worten kann bei der diskutierten Multiecho-MR-Messsequenz ein Zug von mindestens zwei Gradientenechos für jede k-Raum-Zeile auf den zugehörigen HF-Puls und die Phasenkodierung folgend formiert werden.
  • Es kann entbehrlich sein, alle oder mehrere k-Raum-Zeilen eines jeden k-Raum-Segments unmittelbar folgend auf einen einzelnen HF-Puls zu füllen. Vielmehr können, gemäß dem gegenwärtig diskutierten Aspekt, zunächst für jede k-Raum-Zeile das erste und zweite Gradientenecho erfasst werden – bevor zur nächsten k-Raum-Zeile vorangeschritten wird, z. B. durch erneutes Einstrahlen eines HF-Pulses und ggf. erneute Phasenkodierung. Die k-Raum-Zeilen eines k-Raum-Segments können auf einen einzelnen HF-Puls folgend also jeweils mehrfach durchlaufen werden zum Auslesen von Gradientenechos bei verschiedenen Echo-Zeitpunkten bzw. zur Akquisition von MR-Daten mit verschiedenen Echozeiten.
  • Die Gradientenfelder der geschalteten Gradientenpulse bewirken eine Dephasierung oder Rephasierung eines Phasengangs der Transversalmagnetisierung. Typischerweise können Gradientenpulse trapezförmig sein, mit einer hinführenden Flanke, während der eine Amplitude der Gradientenfelder linear ansteigt, einem Extremwert (Flattop), bei dem ein Gradientenfeld eine konstante Amplitude annimmt, und einer wegführenden Flanke, bei der die Amplitude des Gradientenfelds wiederum linear abfällt. Die Gradientenfelder können positive oder negative Amplituden aufweisen. Das Erfassen jeweils des ersten und zweiten Gradientenechos kann z. B. während eines bestimmten Zeitintervalls (Auslesezeit) um das sich formierende Gradientenecho erfolgen. Häufig erfolgt die Abtastung nur während des Flattops des Auslesegradienten. Es ist auch möglich, das erste und/oder zweite Gradientenecho zusätzlich auch während der Flanken des Auslesegradienten zu erfassen (Rampenabtastung).
  • Das Auslesen der Gradientenechos umfasst eine Demodulation der empfangenen Daten und ihre Digitalisierung. Die so akquirierten MR-Daten liegen dann im k-Raum als komplexe Daten vor und werden deshalb auch als Rohdaten bezeichnet. Die Rohdaten können nach weitern Verarbeitungsschritten durch Fourier-Transformation in den Bildraum transformiert werden, um die MR-Bilder zu erhalten.
  • Typischerweise können Auslesepunkte derart digitalisiert werden, dass sie einen wohldefinierten zeitlichen Abstand zu benachbarten Auslesepunkten aufweisen. Wird das Gradientenecho lediglich während des Flattops eines Auslesegradienten erfasst, und werden die mit einer konstanten Dwell Time („Dwell Time” bezeichnet dabei die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Auslesepunkten) digitalisiert, so besteht ein linearer Zusammenhang zwischen einer kx-Koordinate (k-Raum Koordinate in Richtung des Auslese-Gradientenfeldes) und der Auslesezeit eines Auslesepunktes relativ zum Echo-Zeitpunkt. In einem solchen Fall kann man ohne weitere Interpolation oder Gitter-Normalisierung (engl. Regridding) mit einer schnellen Fourier-Transformation (engl. Fast Fourier Transformation, FFT) die akquirierten MR-Daten aus dem k-Raum in den Bildraum zu transformieren. Durch die Verwendung der Rampenabtastung kann eine maximal erreichbare örtliche Auflösung im Vergleich zu dem Fall ohne örtliche Abtastung erhöht werden. Jedoch kann sich gleichzeitig der benötigte Rechenzeitaufwand zur Nachbearbeitung der akquirierten MR-Daten erhöhen. Techniken der Rampenabtastung sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, etwa aus K-P. Hwang et al. ”Ramp sampling strategies for high resolution single-pass Dixon imaging at 3T” in Proc. Int. Soc. Reson. Med. 15 (2010), S. 1044. Deshalb müssen hier keine weiteren Details erläutert werden.
  • In der Regel schaltet man vor dem ersten Auslesegradienten einen sog. Auslese-Vorphasiergradienten in Ausleserichtung. Das Moment des Auslese-Vorphasiergradienten wählt man derart, dass er das vom ersten Auslesegradienten akquirierte Moment zum gewünschten Echo-Zeitpunkt des ersten Gradientenechos möglichst exakt kompensiert.
  • Das erste und das zweite Auslese-Gradientenfeld können gleiche Vorzeichen aufweisen, sodass das erste und das zweite erfasste Gradientenecho ein monopolares Gradientenecho-Paar bilden. In diesem Fall kann ein weiterer Gradientenpuls in Ausleserichtung notwendig sein, der zwischen den beiden Auslesegradienten geschaltet wird und die Aufgabe hat, die Phase, die die Spins nach dem ersten Gradientenecho und vor dem zweiten Gradientecho in Folge der beiden Auslesegradienten akquirieren, möglichst exakt zu kompensieren. Dieser Gradient halt also das gleiche Vorzeichen wie der Auslese-Vorphasiergradient und umgekehrtes Vorzeichen wie die beiden Auslesegradienten. Alternativ wäre es möglich, das erste und das zweite Gradientenecho mittels bipolarer Auslese-Gradienten zu erfassen.
  • Es besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der k-Raum-Koordinate eines Auslesepunktes und dem akkumulierten 0-ten Moment aller in Ausleserichtung geschalteten Gradienten zwischen Anregung und Akquisitionszeit des Auslesepunktes: kx = γ/(2π)M0x. Insbesondere ist zum Echo-Zeitpunkt dieses Moments Null und somit die k-Raum-Koordinate eines Auslesepunktes, der symmetrisch um den Echo-Zeitpunkt erfasst wird, ebenso.
  • Demnach ist also eine Länge der k-Raum-Zeilen und damit die Breite des jeweiligen k-Raum-Segments durch das 0-te Moment des Auslegradienten bestimmt. Die maximale Amplitude des Auslesegradienten ist typischerweise systembedingt begrenzt. Die Dauer des Ausleseintervalls ist häufig durch die vorgegebenen Echozeiten sowie die physiologische und wiederum bauartbedingt begrenzte Anstiegszeit der Gradientenpulse begrenzt. Damit ist in einem solchen Szenario also die maximale/minimale kx Koordinate bzw. die Kantenlänge der k-Raum Segmente insbesondere durch den zeitlichen Abstand ΔTE zwischen den unterschiedlichen Echo-Zeitpunkten bzw. durch die Differenz zwischen den unterschiedlichen Echozeiten begrenzt. Die Zeitdauer ΔTE zwischen dem ersten und zweiten Echo-Zeitpunkt limitiert also typischerweise die Auslesezeit und damit, wegen der begrenzten maximalen Gradientenamplitude, die Länge der k-Raum-Zeile in Ausleserichtung. Dies wiederum limitiert die Auflösung der MR-Bilder.
  • Verschiedenen Ausführungsformen liegt die Idee zugrunde, dass mehrere k-Raum-Segmente, die jeweils entlang einer Seite des k-Raum-Segments niedriger aufgelöst sind als entlang der anderen Seite des k-Raum-Segments, zu einem Gesamt-MR-Datensatz im k-Raum kombiniert werden können, aus dem ein isotrop hoch aufgelöstes MR-Bild berechnet werden kann. Durch das segmentweise Abtasten des k-Raums wird so in verschiedenen Asuführungsformen erreicht, dass die maximal erreichbare örtliche Auflösung nicht durch die limitierte Länge der einzelnen k-Raum-Zeilen der verschiedenen k-Raum-Segmente begrenzt ist. Durch das Erfassen von MR-Daten für mehrere k-Raum-Segmente kann der k-Raum vielmehr in einem größeren Bereich abgetastet werden, als es im herkömmlichen Fall, bei dem nicht für mehrere k-Raum-Segmente abgetastet wird, möglich wäre.
  • Deshalb kann der Effekt einer vergleichsweise hohen örtlichen Auflösung der MR-Bilder bei unterschiedlichen Echozeiten erreicht werden. Gleichzeitig kann eine hohe Bewegungs-Unempfindlichkeit erreicht werden, da nach einem HF-Anregungspuls alle Echos formiert werden, die zum Erfassen der verschieden Kontraste benötigt werden.
  • Das Verfahren kann weiterhin das Bestimmen jeweils eines MR-Bildes aus den Gradientenechos der mindestens zwei k-Raum-Segmente, die zu gleichen Echozeiten erfasst sind, umfassen. Das Bestimmen des jeweils einen MR-Bilds kann mittels Techniken erfolgen, die aus folgender Gruppe ausgewählt sind: Neurasterung im k-Raum; Dichtekompensation im k-Raum; sukzessive Scheroperation im k-Raum; Techniken der parallele Bildgebung, insbesondere Generalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisition (GRAPPA) und Sensitivity Encoding (SENSE); für jede Echozeit: Kombinieren mehrerer MR-Bilder, die jeweils für jedes abgetastete k-Raum-Segment erhalten werden, zum Bestimmen eines MR-Bilds; für jede Echozeit: Kombinieren mehrerer MR-Daten, die jeweils für jedes abgetastete k-Raum-Segment akquiriert werden, zu kombinierten MR-Daten, aus denen das MR-Bild bestimmt wird.
  • Zu gleichen Echozeiten kann also bedeuten: entsprechende Echo-Zeitpunkte, jeweils in Bezug auf verschiedene HF-Pulse.
  • Das Verfahren gemäß dem gegenwärtig diskutierten Aspekt kann z. B. das Auslesen mindestens eines dritten Gradientenechos während des Anwendens mindestens eines dritten Auslese-Gradientenfelds umfassen, wobei das mindestens eine dritte Gradientenecho jeweils in einem Zeitintervall um den dritten Echo-Zeitpunkt herum ausgelesen wird, wobei der mindestens eine dritte Echo-Zeitpunkt auf den ersten Echo-Zeitpunkt und auf den zweiten Echo-Zeitpunkt folgt.
  • Es wäre also möglich, eine entsprechend größere Anzahl an Gradientenechos auf den HF-Puls folgend für jede k-Raum-Zeile zu erfassen. In anderen Worten: Eine k-Raum Zeile könnte auf den HF-Puls folgend entsprechend öfter abgetastet werden, bevor zur nächsten k-Raum-Zeile vorangeschritten wird. Dadurch kann eine entsprechend größere Anzahl an MR-Bildern, jeweils bei unterschiedlichen Echozeiten bzw. mit unterschiedlichen Kontrasten, erhalten werden. Für verschiedene Anwendungen kann dies erstrebenswert sein; z. B. kann so die Genauigkeit in einer quantitativen Bestimmung bestimmter MR-Parameter, etwa zur Trennung verschiedener Spinspezies wie Wasser und Fett, erhöht werden. Es können mehrere Parameter berücksichtigt werden, wie z. B. die multispektrale Natur von Fett. Es kann auch möglich sein, eine größere Anzahl von Spinspezies zu trennen.
  • Voranstehend wurden vornehmlich Eigenschaften der Multiecho-MR-Messsequenz in Bezug auf eine k-Raum-Zeile diskutiert. Nachfolgend werden vornehmlich Eigenschaften diskutiert, die in Bezug zu den k-Raum-Segmenten, die jeweils eine Vielzahl von k-Raum-Zeilen beinhalten, stehen.
  • In mehreren Szenarien sind die mindestens zwei k-Raum-Segmente rechtecksförmig. In solchen Ausführungsformen ist die lange Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente senkrecht zu den k-Raum-Zeilen und entlang einer durch das Phasenkodier-Gradientenfeld definierten Richtung des jeweiligen k-Raum-Segments orientiert.
  • Verschiedenen Ausführungsformen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass typischerweise die Kantenlänge eines k-Raum-Segments in Phasenkodierrichtung durch die erste bzw. kürzeste Echozeit TE1 begrenzt ist. In den relevanten Anwendungen ist diese Begrenzung in der Regel geringer als die Begrenzung der Kantenlänge in Ausleserichtung. Dies bedeutet: die maximale Länge der Kante des k-Raum-Segments in Phasenkodierrichtung ist größer als die maximale Länge der Kante des k-Raum-Segments ist Ausleserichtung. Transformiert man die MR-Daten eines derartigen rechteckförmigen k-Raum-Segments in den Bildraum, so erhält man MR-Bilder, die in Phasenkodierrichtung höher aufgelöst sind als in Ausleserichtung.
  • Durch das Erfassen der ersten und zweiten Gradientenechos für eine Vielzahl von k-Raum-Zeilen kann entlang der durch das Phasenkodier-Gradientenfeld definierten Richtung ky eine inhärent hohe Auslösung erreicht werden. In einer Ausführungsform der Erfindung wird durch das segmentweise Abtasten des k-Raums in mehreren k-Raum Segmenten, die entlang der durch das Auslese-Gradientenfeld definierten Richtung kx gegeneinander versetzt sind, auch eine vergleichsweise hohe Auflösung entlang der Richtung kx erreicht.
  • Nach Superposition der MR-Daten der k-Raum-Segmente, die jeweils der gleichen Echozeit zugeordnet sind, und Transformation in den Bildraum erhält man in der genannten Ausführungsform somit MR-Bilder, deren Auflösung in Auleserichtung nicht durch den zeitlichen Abstand zwischen den unterschiedlichen Echo-Zeitpunkten ΔTE begrenzt ist.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung beinhalten die mindestens zwei k-Raum-Segmente alle das k-Raum-Zentrum, und die k-Raum-Segmente sind in einer durch ein Schichtselektions-Gradientenfeld definierten Ebene, z. B. um das k-Raum Zentrum, gegeneinander rotiert.
  • Es ist zum Beispiel möglich, dass mindestens zwei k-Raum-Segmente um das k-Raum-Zentrum oder um einen k-Raum-Punkt, der nahe bei dem k-Raum-Zentrum liegt, rotiert sind. Solche Techniken sind zum Beispiel als sogenannte PROPELLER-Messsequenzen bekannt. Im Gegensatz zu herkömmlichen PROPELLER-Techniken, bei denen eine lange Seite der k-Raum-Segmente parallel zu einer durch das Auslese-Gradientenfeld definierten Richtung kx orientiert ist, kann es möglich sein, bestimmte Merkmale des gegenwärtigen Aspekts der vorliegenden Erfindung in die Klasse der sogenannten Kurzachsen-PROPELLER-Techniken (engl. short axis propeller) aus US 7,535,222 B2 zuzuordnen.
  • Durch das Rotieren der verschiedenen k-Raum-Segmente gegeneinander, zum Beispiel um das k-Raum-Zentrum in der kx-ky-Ebene, kann erreicht werden, dass die – wie obenstehend beschrieben – örtlich hoch aufgelöste Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung ky verschiedener k-Raum-Segmente in unterschiedliche k-Raum-Richtungen zeigt. Zum Beispiel kann es möglich sein, nach dem Akquirieren der MR-Daten für alle k-Raum-Segmente, für jedes k-Raum-Segment eine Anzahl von MR-Bildern zu bestimmen, jeweils für die unterschiedlichen Echo-Zeitpunkte, für die Gradientenechos erfasst werden. Diese MR-Bilder können gegeneinander rotiert sein, weil die zugrunde liegenden k-Raum-Segmente gegeneinander rotiert sind. Die verschiedenen MR-Bilder sind jeweils entlang der durch das jeweilige Phasenkodier-Gradientenfeld definierten Richtung ky – die sich für die verschiedenen k-Raum-Segmente verändert – örtlich hoch aufgelöst. Die verschiedenen MR-Bilder sind gleichzeitig entlang der durch das jeweilige Auslese-Gradientenfeld definierten Richtung kx – die sich auch entsprechend für die verschiedenen k-Raum-Segmente verändert – niedrig aufgelöst.
  • Es sind Techniken bekannt, welche es erlauben, die für gegeneinander rotierte k-Raum-Segmente bei bestimmten Echozeiten akquirierten MR-Daten bzw. MR-Bilder zu einem einzigen, hoch aufgelösten MR-Bild zu superpositionieren; siehe hierzu zum Beispiel die Patentschrift DE 10 2005 046 732 B4 . Aus den oben stehenden Erläuterungen ist ersichtlich, dass die maximal erreichbare örtliche Auflösung des endgültigen MR-Bilds nicht durch die limitierte Länge einer jeden k-Raum-Zeile eines jeden k-Raum-Segments begrenzt ist. Vielmehr kann durch das Kombinieren der akquirieren MR-Daten der verschiedenen k-Raum-Segmente eine erhöhte örtliche Auflösung erreicht werden – insbesondere im Vergleich zu dem Fall, bei dem die MR-Daten nicht für unterschiedliche k-Raum-Segmente akquiriert werden.
  • Es ist möglich, eine unterschiedliche Anzahl von k-Raum-Segmenten abzutasten. Im Allgemeinen kann eine größere (geringere) Anzahl an abgetasteten k-Raum-Segmenten eine höhere (geringere) Ortsauflösung der jeweils bestimmten MR-Bilder ermöglichen; gleichzeitig kann die Messdauer länger (kürzer) sein.
  • Es ist zum Beispiel möglich, dass zwei k-Raum-Segmente abgetastet werden, die um das k-Raum-Zentrum in der durch das Schichtselektions-Gradientenfeld definierten Ebene und um einen Winkel von ungefähr 90° gegeneinander rotiert sind.
  • In anderen Worten ist es möglich, dass die entsprechenden Seiten der beiden k-Raum-Segmente senkrecht aufeinander stehen. Ungefähr 90° kann bedeuten, dass ein geringer Fehlwinkel, zum Beispiel technisch bedingt, eine Abweichung gegenüber exakt 90° verursacht. Ungefähr 90° kann in anderen Worten bedeuten: 90° ± 10° oder vorzugsweise 90° ± 5° oder besonders vorzugsweise 90° ± 1°.
  • Werden lediglich zwei k-Raum-Segmente abgetastet, so kann die Dichte der Abtastpunkte, z. B. insbesondere in peripheren k-Raum Bereichen, die gemäß dem Nyquist-Theorem notwendige Abtastungsdichte unterschreiten. Jedoch kann eine Qualitätseinbuße des entsprechenden MR-Bilds vergleichsweise gering ausfallen und für nachfolgende Anwendungen tolerierbar sein. Deshalb kann bei der Abtastung von lediglich zwei k-Raum-Segmenten eine besonders kurze Messdauer erreicht werden, wobei gleichzeitig eine vergleichsweise hohe Bildqualität der bestimmten MR-Bilder gesichert werden kann.
  • Voranstehend wurden vornehmlich Techniken beschrieben, bei denen eine Rotation der verschiedenen k-Raum-Segmente um einen bestimmten Punkt, z. B. das k-Raum-Zentrum, erfolgt. Alternativ oder zusätzlich zu der oben beschriebenen Rotation kann auch eine Verschiebung der verschiedenen abgetasteten k-Raum-Segmente gegeneinander stattfinden.
  • Es ist zum Beispiel möglich, dass die mindestens zwei k-Raum-Segmente im Wesentlichen parallel zu der kurzen Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente in einer durch ein Schichtselektions-Gradientenfeld definierten Ebene gegeneinander verschoben sind.
  • Die Verschiebung im Wesentlichen parallel zu der kurzen Seite kann bedeuten: Die Komponente der Verschiebung parallel zu der kurzen Seite überwiegt.
  • Es ist zum Beispiel möglich, dass lediglich eine Verschiebung der mindestens zwei k-Raum-Segmente gegeneinander stattfindet – und gleichzeitig keine oder nur eine geringe Rotation der mindestens zwei k-Raum-Segmente gegeneinander stattfindet. Hierbei kann es besonders wünschenswert sein, die Verschiebung der mindestens zwei k-Raum-Segmente im Wesentlichen parallel zu der kurzen Seite der k-Raum-Segmente durchzuführen, da derart die Auflösung der MR-Bilder vergleichsweise stark erhöht werden kann. Die Verschiebung kann z. B. entlang der durch das Auslese-Gradientenfeld definierten Richtung kx erfolgen.
  • Obenstehend wurden vornehmlich Techniken beschrieben, bei denen eine Rotation und/oder Verschiebung der mindestens zwei k-Raum-Segmente innerhalb der durch das Schichtselektions-Gradientenfeld definierten Ebene stattfindet. In anderen Worten betreffen solche Techniken eine schichtspezifische bzw. zweidimensionale (2D) Abtastung des k-Raums. Es ist aber auch möglich, eine dreidimensionale (3D) Abtastung des k-Raums durchzuführen, zum Beispiel durch eine Rotation und/oder Verschiebung und/oder Verkippung der mindestens zwei k-Raum-Segmente um bzw. entlang einer Richtung, die senkrecht zu der jeweils durch die mindestens zwei k-Raum-Segmente aufgespannten Ebene steht.
  • Zum Beispiel können die mindestens zwei k-Raum-Segmente alle das k-Raum-Zentrum beinhalten, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente um das k-Raum-Zentrum derart gegeneinander rotiert sind, dass eine Kugel im k-Raum abgetastet wird.
  • Z. B. kann das Abtasten der 3D-Kugel im k-Raum durch eine gleichzeitige Rotation und Verkippung der einzelnen k-Raum-Segmente gegeneinander erfolgen. Der Radius der Kugel kann z. B. durch die lange Seite eines jeden k-Raum-Segments definiert sein – die parallel zu der durch das jeweilige Phasenkodier-Gradientenfeld definierten Richtung ky stehen kann.
  • Die Effizienz einer solchen 3D-Variante kann wegen einer Überabtastung, also einer vergleichsweisen hohen Dichte von akquirierten MR-Daten, in zentralen Bereichen des k-Raums begrenzt sein. Trotzdem können entsprechende Techniken erstrebenswert sein, insbesondere dann, wenn die Zeitdauer für das Erfassen von Gradientenechos pro k-Raum-Segment kurz sein soll. Dies kann der Fall sein, wenn eine Bewegung der Untersuchungsperson etwa aufgrund von Atmung etc. vorliegt.
  • Voranstehend wurden vornehmlich Techniken beschrieben, bei denen die Auflösung der k-Raum-Segmente entlang der durch das Schichtselektions-Gradientenfeld definierten Richtung kz durch die Breite der angeregten Schicht bestimmt sein kann. In anderen Worten wurden Techniken beschrieben, in denen die einzelnen k-Raum-Segmente mit sogenannten als 2D-Sequenztechniken akquiriert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die k-Raum-Segmente selbst eine 3D-Ausdehnung aufweisen.
  • Eine erste dreidimensionale (3D) Variante der erfindungsgemäßen Sequenz beinhaltet das Schalten einer zweiten Phasenkodiertabelle entlang der Schichtselektionsrichtung. Jedes k-Raum-Segment kann dann ein Quader im k-Raum sein. Jeder dieser Quader wird in verschiedenen Ausführungsformen in einem dreidimensionalen Gitter abgetastet.
  • Die mindestens zwei k-Raum-Segmente sind also in verschiedenen Ausführungsformen quaderförmig, wobei jedes der mindestens zwei k-Raum-Segmente jeweils aus mehreren rechtsecksförmigen Untersegmenten besteht, welche durch Anwenden eines weiteren Phasenkodier-Gradientenfelds entlang der durch ein Schichtselektions-Gradientenfeld definierten Richtung gegeneinander verschoben sind. Eine lange Seite der mehreren Untersegmente kann entlang einer Richtung orientiert sein, die durch das Phasenkodier-Gradientenfeld oder durch das weitere Phasenkodier-Gradientenfeld definiert ist. Eine kurze Seite der mehreren Untersegmente kann entlang einer durch das Auslese-Gradientenfeld definierten Richtung des jeweiligen k-Raum-Segments orientiert sein.
  • In anderen Worten: Die Untersegmente können lediglich 2D-Ausmaße aufweisen; durch das Verwenden mehrerer Untersegmente pro k-Raum-Segment können 3D-Ausmaße für das k-Raum-Segment erreicht werden. Die Untersegmente können Eigenschaften, wie obenstehend in Bezug auf die k-Raum-Segmente beschrieben, aufweisen.
  • In anderen Worten kann es möglich sein, entlang einer durch das Schichtselektions-Gradientenfeld definierten Richtung kz eine zweite Phasenkodiertabelle zu schalten. Jedes k-Raum-Segment kann somit ein 3D-Quader im k-Raum sein. Diese quaderförmigen k-Raum-Segmente können in einem 3D-Gitter abgetastet werden.
  • Entsprechend der voranstehend in Bezug auf 2D k-Raum-Segmente diskutierten Techniken kann es möglich sein, die verschiedenen 3D k-Raum-Segmente im k-Raum gegeneinander zu rotieren und/oder zu verschieben und/oder zu verkippen.
  • Zum Beispiel kann es möglich sein, dass die mindestens zwei k-Raum-Segmente alle das k-Raum-Zentrum beinhalten, wobei die k-Raum-Segmente in einer durch das jeweilige Auslese-Gradientenfeld und einer durch das Phasenkodier-Gradientenfeld oder das weitere Phasenkodier-Gradientenfeld definierten Ebene gegeneinander rotiert sind.
  • Es ist auch möglich, dass die mindestens zwei k-Raum-Segmente alle das k-Raum-Zentrum beinhalten und um das k-Raum-Zentrum gegeneinander derart rotiert sind, dass ein Zylinder oder eine Kugel im k-Raum abgetastet wird. Es kann also in anderen Worten eine Rotation um mehrere Rotationsachsen und/oder ein Rotationszentrum erfolgen.
  • Voranstehend wurden vornehmlich Techniken beschrieben, welche eine relative Anordnung und/oder Orientierung der mindestens zwei k-Raum-Segmente zueinander betreffen – sowohl in 2D, als auch in 3D. Nachfolgend werden Techniken beschrieben, die das Erfassen der Gradientenechos bzw. das Akquirieren von MR-Daten für jedes der mindestens zwei k-Raum-Segmente betreffen.
  • Es ist möglich, dass das Erfassen der Gradientenechos im Rahmen einer Spinecho-Gradientenecho-Hybridsequenz erfolgt. Zum Beispiel kann mittels einer Spinecho-Sequenz ein Spinecho refokussiert werden und das erste und zweite Gradientenecho in der Umgebung des Spinechos erfasst werden.
  • Spinecho-Gradientenecho-Hybridsequenzen sind dem Fachmann grundsätzlich zum Beispiel in Bezug auf die sogenannte Gradient and Spinecho(GRASE)-MR-Messsequenzen bzw. Turbo Gradient Spinecho(TGSE)-MR-Messsequenzen bekannt.
  • Es ist z. B. möglich, dass der HF-Puls ein Refokussierungspuls zur Erzeugung eines Spinechos der Transversalmagnetisierung ist, wobei der erste und der zweite Echo-Zeitpunkt im Zeitbereich des Spinechos liegen. In einem solchen Fall ist typischerweise die Echozeit gegeben als Zeit zwischen dem Spinecho und dem Echo-Zeitpunkt.
  • In einer Ausführungsform wird mit einer Spin-Echo (SE) Sequenz ein Spinecho refokussiert und der Zug von Gradientenechos in der Umgebung des Spinechos formiert.
  • In einer GRASE/TGSE ähnlichen Hybridsequenz formiert man den Zug von Gradientenechos wiederholt, jeweils in der Umgebung der mehreren mit einem Zug von Refokussierungspulsen erzeugten Spinechos. Bevorzugt variiert man dabei den Phasenkodiergradienten zwischen einzelnen Spinechos, so dass verschiedene k-Raum Zeilen eines Segments in einem Echozug abgetastet werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann der Refokussierungspuls Teil einer Abfolge von mehreren Refokussierungspulsen sein, die auf einen HF-Anregungspuls zum Anregen der Transversalmagnetisierung folgen. Nach einem Refokussierungspuls der Abfolge von mehreren Refokussierungspulsen kann jeweils mindestens eine der k-Raum-Zeilen jedes der mindestens zwei k-Raum-Segmente abgetastet werden.
  • In anderen Worten kann es möglich sein, das Phasenkodier-Gradientenfeld zwischen den einzelnen Spinechos, die durch die Refokussierungpulse erzeugt werden, zu variieren, sodass verschiedene k-Raum-Zeilen eines k-Raum-Segments im Rahmen eines Zugs von Spinechos nach dem einzelnen HF-Anregungspuls abgetastet werden. Pro Spinecho können mehrere Gradientenechos erfasst werden. Es ist zum Beispiel möglich, dass alle k-Raum-Zeilen eines k-Raum-Segments nach einem einzelnen HF-Anregungspuls erfasst werden, d. h. innerhalb eines einzelnen Spinechozugs.
  • Durch Verwendung solcher Techniken, die Spinecho-Gradientencho-Hybridsequenzen einsetzen, können Probleme, die aus einer Patientenbewegung entstehen, verringert werden. Die Dauer eines Spinechozugs ist in der Regel so kurz, dass eine Bewegung, die während der Akquisition der MR-Daten für ein k-Raum-Segment auftritt, „eingefroren” werden kann. Die verbleibende Bewegung der Untersuchungsperson, die zwischen der Akquisition der MR-Daten verschiedener k-Raum-Segmente auftritt, kann mittels Techniken, wie sie aus der konventionellen PROPELLER-MR-Bildgebung bekannt sind, korrigiert bzw. verringert werden. Dies kann zum Beispiel durch eine entsprechende Gewichtung der akquirierten MR-Daten der verschiedenen k-Raum-Segmente erfolgen. Unerwünschte Bildartefakte aufgrund von Bewegungen der Untersuchungsperson können derart reduziert werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen werden aufeinanderfolgende Gradientenechos während des Anwendens von Auslese-Gradientenfeldern mit unterschiedlichen Vorzeichen ausgelesen.
  • Optional können also das erste erfasste Gradientenecho und das zweite erfasste Gradientenecho mit einem bipolare Gradientenschema formiert werden, d. h. die während der Akquisition aufeinanderfolgender Echos geschalteten Auslese-Gradientenfelder haben entgegengesetzte Vorzeichen.
  • Es ist auch möglich, ein monopolares Ausleseschema zu verwenden. Bei einem solchen monopolaren Ausleseschema haben aufeinanderfolgende Auslesegradienten gleiches Vorzeichen. Bei einem solchen Ausleseschema ist es in der Regel nötig, zwischen den Ausleseintervallen einen weiteren Gradienten in Ausleserichtung mit entgegengesetztem Vorzeichen zu schalten, der die Phase kompensiert, welche die Spins in Folge des ersten Auslesegradienten nach dem ersten Gradientenecho und in Folge des zweiten Auslesegradienten vor dem zweiten Gradientenecho akquirieren. Die Dauer dieses zusätzlichen Gradienten verkürzt bei gegebner Echozeitdifferenz ΔTE die zum Auslesen der Echos zur Verfügung stehenden Zeit und damit die maximale Kantenlänge des Einzelsegments in Ausleserichtung. Das bipolare Schema ist also typischerweise effizienter. Das monopolare Schema hat andere Vorteile. Beispielsweise sind Spinspezien mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen in aufeinanderfolgenden Kontrasten in die gleiche Richtung verschoben. Bei dem bipolaren Ausleseschema ist die Verschiebungsrichtung dagegen invers, was Schwierigkeiten in Nachverarbeitungsmethoden wie Dixon bereiten kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine MR-Anlage, die eingerichtet ist, mehrere MR-Bilder eines Untersuchungsobjekts für jeweils unterschiedliche Echo-Zeitpunkte mittels einer Multiecho-MR-Messsequenz zu bestimmen. Die Multiecho-MR-Messsequenz tastet einen k-Raum mit mindestens zwei k-Raum-Segmenten segmentweise ab. Die mindestens zwei k-Raum-Segmente werden zeilenweise entlang von k-Raum-Zeilen abgetastet. Die Multiecho-MR-Messsequenz formiert für jede k-Raum-Zeile ein erstes Gradientenecho zu einem ersten Echo-Zeitpunkt und ein zweites Gradientenecho zu einem zweiten Echo-Zeitpunkt. Die MR-Anlage umfasst eine HF-Sendeeinheit, welche eingerichtet ist, um einen HF-Puls zum Manipulieren einer Transversalmagnetisierung einzustrahlen. Weiterhin umfasst die MR-Anlage ein Gradientensystem, welches eingerichtet ist, um ein Phasenkodier-Gradientenfeld zum Phasenkodieren einer aktuellen k-Raum-Zeile anzuwenden. Die MR-Anlage umfasst weiterhin ein HF-Empfangssystem, welches eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen: Auslesen des ersten Gradientenechos der durch den eingestrahlten HF-Puls manipulierten Transversalmagnetisierung für die aktuelle k-Raum-Zeile, während des Anwendens eines ersten Auslese-Gradientenfelds, wobei das erste Gradientenecho in einem Zeitintervall um den ersten Echo-Zeitpunkt erfasst wird; und Auslesen des zweiten Gradientenechos während des Anwendens eines zweiten Auslese-Gradientenfelds, wobei das zweite Gradientenecho in einem Zeitintervall um den zweiten Echo-Zeitpunkt erfasst wird. Die mindestens zwei k-Raum-Segmente sind rechtecksförmig, wobei eine lange Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente entlang einer durch das Phasenkodier-Gradientenfeld definierten Richtung des jeweiligen k-Raum-Segments orientiert ist. Eine kurze Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente ist entlang einer durch das Auslese-Gradientenfeld definierten Richtung des jeweiligen k-Raum-Segments orientiert.
  • Für eine solche MR-Anlage können Effekte erzielt werden, die vergleichbar sind mit den Effekten, die für das Verfahren zum Bestimmen eines MR-Bilds gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erzielt werden können.
  • Es ist möglich, dass die MR-Anlage gemäß dem gegenwärtig diskutierten Aspekt eingerichtet ist, um das Verfahren zum Bestimmen eines MR-Bilds gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
  • Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombination oder isoliert.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
  • 1 eine schematische Ansicht einer MR-Anlage ist;
  • 2 ein k-Raum-Segment zeigt;
  • 3 ein Sequenz-Schema für eine k-Raum-Zeile der 2 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist;
  • 4 ein Sequenz-Schema mit monopolaren Auslesegradienten gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist;
  • 5 ein Sequenz-Schema mit drei bipolaren Auslegradienten gemäß verschiedener Ausführungsformen ist;
  • 6 eine Kurzachsen-PROPELLER-artige Rotation mehrerer k-Raum-Segmente gemäß verschiedener Ausführungsformen darstellt;
  • 7 eine Kurzachsen-PROPELLER-artige Rotation von zwei k-Raum-Segmenten gemäß verschiedener Ausführungsformen darstellt;
  • 8 das Verschieben von drei k-Raum-Segmenten entlang deren kurzer Seite gemäß verschiedener Ausführungsformen darstellt;
  • 9 ein 3D k-Raum-Segment gemäß verschiedener Ausführungsformen, das aus zwei parallelen 2D-Untersegmenten besteht, darstellt;
  • 10 ein Sequenz-Schema für das Erfassen von Gradientenechos für ein 3D k-Raum-Segment darstellt;
  • 11 eine Kugel im k-Raum darstellt, die durch Rotation und/oder Verkippen von 3D k-Raum-Segmenten abgetastet wird;
  • 12 eine Spinecho-Gradientenecho-Hybridsequenz gemäß verschiedener Ausführungsformen darstellt;
  • 13 ein k-Raum-Segment darstellt, das zeilenweise unterabgetastet wird;
  • 14 ein Flussdiagramm eines Verfahren zum Bestimmen eines MR-Bilds gemäß verschiedener Ausführungsformen ist.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
  • In den Figuren werden Techniken erläutert, die eine Multiecho-MR-Messsequenz betreffen, bei der jeweils für unterschiedliche Echo-Zeitpunkte Gradientenechos formiert werden und basierend auf den ausgelesenen Gradientenechos MR-Bilder bestimmt werden. Z. B. kann es mittels solcher MR-Bilder möglich sein, sog. chemical-shift-Bildgebung durchzuführen, also etwa eine Trennung von unterschiedlichen Spinspezies anhand der MR-Bilder, die Kontraste für die verschiedenen Echo-Zeitpunkte bzw. Echozeiten aufweisen.
  • Insbesondere zeichnen sich die nachfolgend beschriebenen Techniken dadurch aus, dass entsprechende k-Raum-Zeilen verschiedener Kontraste in kurzem zeitlichen Abstand erfasst werden, was eine vergleichsweise hohe Bewegungs-Unempfindlichkeit ermöglicht. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten n-Echo pro TR Techniken, ermöglichen sie gleichzeitig eine größere isotrope Auflösung der bestimmten MR-Bilder. Dies geschieht durch das Abtasten des k-Raums mit mehreren k-Raum-Segmenten, deren kurze Seite jeweils entlang der k-Raum-Zeilen bzw. der durch das jeweilige Auslese-Gradientenfeld definierten Richtung kx orientiert ist. Durch Abtasten einer großen Anzahl von parallelen k-Raum-Zeilen pro k-Raum-Segment kann in der durch das jeweilige Phasenkodier-Gradientenfeld definierten Richtung ky inhärent eine hohe Auflösung erreicht werden. Durch das Kombinieren der MR-Daten von mehreren k-Raum-Segmenten, die gegeneinander verschoben und/oder rotiert sind, gelingt es, dass die aus dem superpositionierten Datensatz berechneten MR-Bilder isotrop hoch aufgelöst sind.
  • In 1 ist eine MR-Anlage 100 dargestellt, welche zur Durchführung entsprechender erfindungsgemäßer Techniken, Verfahren und Schritte eingerichtet ist. Die MR-Anlage 100 weist einen Magneten 110 auf, der eine Röhre 111 definiert. Der Magnet 110 kann ein Grundmagnetfeld parallel zu seiner Längsachse erzeugen. Ein Untersuchungsobjekt, hier eine Untersuchungsperson 101, kann auf einem Liegetisch 102 in den Magneten 110 geschoben werden. Die MR-Anlage 100 weist weiterhin ein Gradientensystem 140 zur Erzeugung von Gradientenfeldern auf, die für MR-Bildgebung und zur Ortskodierung von erfassten Rohdaten verwendet werden. Typischerweise umfasst das Gradientensystem 140 mindestens drei separat ansteuerbare und zueinander wohldefiniert positionierte Gradientenspulen 141. Die Gradientenspulen 141 ermöglichen es, entlang bestimmter Raumrichtungen (Gradientenachsen) Gradientenfelder anzuwenden und zu schalten. Die entsprechenden Gradientenspulen 141 werden auch als Kanäle des Gradientensystems 140 bezeichnet. Durch die Wicklungen der Gradientenspulen 141 kann ein Maschinenkoordinatensystem der MR-Anlage 100 definiert sein. Die Gradientenfelder können z. B. zur Schichtselektion, zur Frequenzkodierung (in Ausleserichtung) und zur Phasenkodierung verwendet werden. Dadurch kann eine Ortskodierung der Rohdaten erreicht werden. Die Raumrichtungen, die jeweils parallel zu Schichtselektions-Gradientenfeldern, Phasenkodier-Gradientenfeldern und Auslese-Gradientenfeldern stehen, müssen nicht notwendigerweise koinzident mit dem Maschinenkoordinatensystem sein. Sie können vielmehr z. B. in Bezug auf eine k-Raum-Trajektorie definiert sein, welche wiederum auf Grundlage von bestimmten Erfordernissen der jeweiligen MR-Messsequenz und/oder aufgrund von anatomischen Eigenschaften der Untersuchungsperson 101 festgelegt sein kann.
  • Zur Anregung der sich im Grundmagnetfeld ergebenden Polarisation bzw. Ausrichtung der Magnetisierung in Längsrichtung ist eine HF-Spulenanordnung 121 vorgesehen, die einen amplitudenmodulierten HF-Anregungspuls in die Untersuchungsperson 101 einstrahlen kann. Dadurch kann eine Transversalmagnetisierung erzeugt werden. Zur Erzeugung solcher HF-Anregungspulse wird eine HF-Sendeeinheit 131 über einen HF-Schalter 130 mit der HF-Spulenanordnung 121 verbunden. Die HF-Sendeeinheit 131 kann einen HF-Generator und eine HF-Amplitudenmodulationseinheit umfassen. Die HF-Anregungspulse können die Transversalmagnetisierung 1D-schichtselektiv oder 2D/3D-ortsselektiv oder global aus der Ruhelage kippen.
  • Weiterhin ist eine HF-Empfangseinheit 132 über den HF-Schalter 130 mit der HF-Spulenanordnung 121 gekoppelt. Über die HF-Empfangseinheit 132 können MR-Signale der relaxierenden Transversalmagnetisierung, z. B. durch induktives Einkoppeln in die HF-Spulenanordnung 121, als Rohdaten erfasst werden.
  • Im Allgemeinen ist es möglich, getrennte HF-Spulenanordnungen 121 für das Einstrahlen der HF-Anregungspulse mittels der HF-Sendeeinheit 131 und für das Erfassen der Rohdaten mittels der HF-Empfangseinheit 132 zu verwenden. Zum Beispiel kann es für das Einstrahlen von HF-Pulsen eine Volumenspule 121 verwendet werden und für das Erfassen von Rohdaten eine Oberflächenspule (nicht gezeichnet), welche aus einem Array von HF-Spulen besteht. Zum Beispiel kann die Oberflächenspule für das Erfassen der Rohdaten aus 32 einzelnen HF-Spulen bestehen und damit für die partielle parallele Bildgebung (ppa-Bildgebung, engl. partially parallel acquisition) besonders geeignet sein. Entsprechende Techniken sind dem Fachmann bekannt, sodass hier keine weiteren Details erläutert werden müssen.
  • Die MR-Anlage 100 weist weiterhin eine Bedieneinheit 150 auf, welche z. B. einen Bildschirm, eine Tastatur, eine Maus etc. umfassen kann. Mittels der Bedieneinheit 150 kann eine Benutzereingabe erfasst und eine Ausgabe zum Benutzer realisiert werden. Zum Beispiel kann es möglich sein, mittels der Bedieneinheit 150 einzelne Betriebsmodi bzw. Betriebsparameter der MR-Anlage durch den Benutzer und/oder automatisch und/oder ferngesteuert einzustellen.
  • Weiterhin weist die MR-Anlage 100 eine Rechnereinheit 160 auf. Die Rechnereinheit 160 kann z. B. eingerichtet sein, um das Akquirieren von MR-Daten im Rahmen einer Multiecho-MR-Messsequenz zu steuern. Die Rechnereinheit kann weiterhin eingerichtet sein, um eine Transformation der MR-Daten vom k-Raum in den Bildraum zum Bestimmen eines MR-Bildes durchzuführen. Die Rechnereinheit kann weiterhin eingerichtet sein, um zum Bestimmen des MR-Bilds akquirierte MR-Daten für die mehreren k-Raum-Segmente zu superpositionieren.
  • „Multiecho-MR-Messsequenz” bedeutet, dass für gleiche k-Raum-Punkte oder k-Raum-Bereiche MR-Daten jeweils zu unterschiedlichen Echo-Zeitpunkten, z. B. relativ zu einem HF-Puls, der die Transversalmagnetisierung manipuliert, akquiriert werden. Ein solches Szenario ist in 2 dargestellt.
  • In 2 ist ein einzelnes k-Raum-Segment 200-1 des k-Raums 210 mit mehreren k-Raum-Zeilen 220 abgetastet. Die Richtung kx (horizontale Achse in 2) ist parallel zur Richtung des Auslese-Gradientenfeldes des k-Raum-Segments 200-1. Senkrecht dazu steht die Richtung ky, die parallel zur Richtung des Phasenkodier-Gradientenfeldes des k-Raum-Segments 200-1 orientiert ist. Das k-Raum-Zentrum 211 befindet sich im Ursprung der kx- und ky-Koordinaten. Im k-Raum-Zentrum 211 gilt: kx = 0 und ky = 0.
  • Der Abstand benachbarter k-Raum-Zeilen 220 beträgt Δkpe. Die Länge der k-Raum-Zeilen 220 beträgt Na × Δka, wobei Na die Zahl der Auslesepunkte ist und Δka der Abstand zwischen benachbarten Auslesepunkten, der im Beispiel der 2 konstant ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, bestimmt die Länge der k-Raum-Zeilen 220 die Breite 200a des k-Raum-Segments 200-1. Wie nachfolgend gezeigt wird, ist die Länge der k-Raum-Zeilen 220 durch die Notwendigkeit, Gradientenechos für unterschiedliche und vorbestimmte Echozeiten bzw. Echo-Zeitpunkte zu erfassen, begrenzt. Die Ausdehnung des k-Raum Segments in Phasenkodierichtung NPE·ΔkPE, wo NPE die Anzahl an Phasenkodierschritten ist, unterliegt anderen Beschränkungen. Für die hier relevanten Anwendungen sind diese Beschränkungen in der Regel geringer. D. h. die Ausdehnung in Phasenkodierrichtung kann größer als die Ausdehnung in Ausleserichtung gewählt werden.
  • Deshalb ist das k-Raum-Segment 200-1 rechtecksförmig, wobei die lange Seite 200b des k-Raum-Segments 200-1 senkrecht zu den k-Raum-Zeilen 220 und entlang der Phasenkodier-Richtung ky orientiert ist. Die kurze Seite 200a des k-Raum-Segments 200-1 ist entlang der k-Raum-Zeilen 220 und entlang der Auslese-Richtung kx orientiert.
  • Entlang ky kann durch Abtasten einer entsprechend großen Anzahl an k-Raum-Zeilen 220 deshalb eine inhärent hohe Auflösung bereitgestellt werden. Durch die begrenzte Breite 200a des k-Raum-Segments 200-1 ist die Auflösung in kx-Richtung zunächst begrenzt; diese begrenzte Auflösung in kx-Richtung kann jedoch durch das Akquirieren von MR-Daten für mehrere k-Raum-Segmente (in 2 nicht gezeigt) erfindungsgemäß behoben werden.
  • In 3 ist ein vereinfachtes Sequenz-Schema für eine einzelne k-Raum-Zeile 220 dargestellt. Die angewendete Hochfrequenz-Komponente 300 ist in 3 obenstehend dargestellt. Zunächst erfolgt das Einstrahlen eines HF-Pulses 401-1. Der Übersichtlichkeit wegen ist das Anwenden eines Schichtselektions-Gradientenfelds in 2 nicht dargestellt. Der HF-Puls 401-1 regt die Transversalmagnetisierung an (HF-Anregungspuls), d. h. er lenkt die Längsmagnetisierung zumindest teilweise aus einer Ruhelage aus.
  • Anschließend erfolgt das Anwenden eines Phasenkodier-Gradientenfelds 402 entlang des Phasenkodierrichtung 302. In 3 wird die k-Raum-Zeile 220 zweimal abgetastet (Doppelecho-Gradientenechosequenz). Hierzu wird entlang der Auslese-Richtung 303 zunächst ein erstes Auslese-Vorphasiergradient 403-1 geschaltet. Aufgabe des Auslese-Vorphasiergradienten 403-1 (engl. „readout prephasing gradient”) ist es, die Phase, die die Spins in Folge eines Auslese-Gradienten 403-2 akquirieren, zum gewünschten ersten Echo-Zeitpunkt 501 (entspricht Zeitdauer TE1) des ersten Gradientenechos möglichst genau zu kompensieren. Anschließend wird zum Frequenzkodieren der Transversalmagnetisierung der erste Auslese-Gradient 403-2 geschaltet. Der Auslese-Gradient 404-2 formiert das zweite Gradientenecho zum zweiten Echo-Zeitpunkt 502 (entspricht Zeitdauer TE2). Da im gezeigten Beispiel beide Auslese-Gradienten 403-2, 404-2 gleiches Vorzeichen haben (monopolares Ausleseschema), wird zwischen den Auslese-Gradienten 403-2, 404-2 ein weiterer Gradient 404-1 geschaltet, dessen Moment derart gewählt ist, dass er die Phase, welche die Spins in Folge des ersten Auslese-Gradienten 403-2 nach der ersten Echozeit TE1 und vor der zweiten Echozeit TE2 in Folge des zweiten Auslese-Gradienten 404-2 akquirieren, kompensiert.
  • In 3 untenstehend ist eine k-Raum Trajektorie 230 während ausgewählter Zeitintervalle durch einen Pfeil illustriert. Wie aus 3 ersichtlich ist, wird die k-Raum-Zeile 220 während der Auslese-Gradienten 403-2 und 404-2 von links nach rechts abgetastet.
  • Für den Auslese-Gradienten 403-2 sind in 3 weiterhin Zeitbereiche der ansteigenden Flanke 403-2a und der abfallenden Flanke 403-2c und des Flattops 403-2b dargestellt. Werden Daten während der kompletten Zeitdauer 403-2b ausgelesen, so korreliert die Länge der k-Raum-Zeile 220 mit dem Moment des Auslese-Gradienten 403-2 während des Zeitintervalls 403-2b. Je größer dieses Moment, desto größer eine für die durch die k-Raum-Zeile 220 akquirierten MR-Daten erzielbare Ortsauflösung. Mittels bestimmter Techniken ist es möglich, MR-Daten auch für die Flanken 403-2a, 403-2c zu akquirieren. Dadurch kann die Ortsauflösung zusätzlich erhöht werden.
  • In 4 ist das Sequenzschema der 3 in größerem Detail für mehrere k-Raum-Zeilen 220 dargestellt. Insbesondere sind in 4 ein erster Echo-Zeitpunkt 501, bei dem das erste Gradientenecho formiert wird, und ein zweiter Echo-Zeitpunkt 502, bei dem ein zweites Gradientenecho formiert wird, dargestellt. Es sind auch Zeitintervalle 901, 902 dargestellt, in denen die Gradientenechos ausgelesen werden. Ein Gradientenecho formiert sich immer zu solchen Zeiten t, bei denen für das gesamte akkumulierte nullte Gradientenmoment gilt:
    Figure DE102013205208B4_0002
    wo R, S jeweils die Auslese-Richtung 303 und den Schichtselektions-Richtung 301 bezeichnen. Integrationsbeginn t0 ist der sog. Isodelayzeitpunkt des HF-Pulses 401-1, der bei symmetrischen, sinc-förmigen HF-Pulsen in guter Näherung mit der zeitlichen Mitte des HF-Pulses 401-1 übereinstimmt.
  • In 4 werden drei Gradienten 407a, 407b und 407c in Schichtselektions-Richtung 301 geschaltet. 407a ist der Schichtselektionsgradient, der während der HF-Einstrahlung geschaltet wird. Gradient 407b hat die Aufgabe, die Phase, die die Spins in Folge des Schichtselektionsgradienten akkumuliert haben, zu kompensieren. Bezug nehmend auf Gleichung 1: Das Moment in Schichtselektionsrichtung, das zwischen der Isodelayzeit des HF-Pulses und dem Ende des Schichtselektions-Gradientenfelds 407a (engl. slice selection gradient) akkumuliert wird, wird durch das Schichtselektions-Gradientenfeld 407b (engl. slice refocusing gradient) kompensiert, so dass mS(t) = 0 für alle Zeiten t zwischen Ende des Schichtselektions-Gradientenfelds 407b und Beginn eines Spoiler-Schichtselektions-Gradientenfelds 407c (engl. slice spoiling gradient).
  • In Auslese-Gradientenfeld-Richtung kx wählt man das Moment des Auslese-Vorphasiergradienten 403-1 (engl. readout prephasing gradient) derart, dass es das vom Auslese-Gradientenfeld 403-2 akquirierte Moment zum gewünschten ersten Echo-Zeitpunkt 501 kompensiert.
  • Im Beispiel der 4 haben die Auslese-Gradienten 403-2, 404-2 gleiche Vorzeichen und gleiche Amplituden. Diese Wahl ist nicht zwingend, kann jedoch vorteilhafte Effekte bei einer späteren Rekonstruktion des MR-Bilds aufweisen, da z. B. die Verschiebung zwischen Fett- und Wasser-MR-Bild, die jeweils für den ersten Echo-Zeitpunkt 501 bzw. den zweiten Echo-Zeitpunkt 502 erhalten wird, in Auslese-Richtung 303 gleich ist.
  • Es ist auch möglich, dass die Flattop-Dauer der Auslese-Gradientenechos 403-2, 404-2 gleich lang ist. Für einen Auslese-Kanal 304 sind jeweils die Zeitintervalle 901, 902 illustriert, für die Gradientenechos erfasst und analog-digital gewandelt werden, um Abtastpunkte der akquirierten MR-Daten zu erhalten.
  • Der erste Echo-Zeitpunkt 501 ist bezüglich des Isodelay-Zeitpunkts t0 definiert (in 4 mit der Echozeit TE1 beschriftet). Entsprechend ist der zweite Echo-Zeitpunkt 502 bezüglich des Isodelay-Zeitpunkts t0 definiert (in 4 mit der Echozeit TE2 beschriftet). Die Zeitdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Echo-Zeitpunkt 501, 502 ist mit ΔTE bezeichnet. Diese Zeitspanne entspricht auch der Differenz zwischen den Echozeiten TE1, TE2.
  • In 5 ist ein Sequenzschema einer alternativen Ausführungsform einer Multiecho-MR-Messsequenz dargestellt. In dem Sequenzschema der 5 wird für eine k-Raum-Zeile 220, auf den HF-Puls 401-1 folgend, eine Anzahl von drei Gradientenechos durch Anwenden der bipolaren Auslese-Gradientenfelder 403-2, 404-2, 405-2 erfasst (in 5 sind die Gradientenechos durch Sterne dargestellt). Die drei Gradientenechos werden jeweils zu den Echo-Zeitpunkten 501, 502, 503 formiert.
  • Während in 5 der Gradientenechozug aus drei Gradientenechos besteht, wäre es in verschiedenen Ausführungen möglich, zum Beispiel lediglich zwei Gradientenechos oder mehr als drei Gradientenechos zu erfassen.
  • In der Ausführungsform der 5 erfolgt weiterhin ein Akquirieren der MR-Daten auf dem Auslese-Kanal 304 auch während der Flanken der Auslese-Gradientenfelder 403-1, 404-1, 405-1 (Rampenabtastung). Dadurch kann eine vergleichsweise höhere Ortsauflösung erreicht werden.
  • In 6 ist eine Anzahl von sechs k-Raum-Segmenten 200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5, 200-6 dargestellt. Das in Bezug auf die voranstehenden Figuren diskutierte k-Raum-Segment 200-1 ist in 6 durch eine gestrichelte Umrandung hervorgehoben. In 6 fällt die Richtung kx des k-Raums mit der Auslese-Richtung des hervorgehobenen k-Raum-Segments zusammen. Entsprechendes gilt für die Richtung ky des k-Raums und die Phasenkodierrichtung des ausgezeichneten k-Raum Segments. Die verschiedenen k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5, 200-6 sind jeweils um 30° gegenüber ihren Nachbarn und um eine das k-Raum-Zentrum 211 beinhaltende Rotationsachse rotiert, die parallel zur Schichtselektions-Gradientenfeld-Richtung kz steht.
  • Eine derartige Segmentierung des k-Raums 210 wird auch in den eingangs genannten Kurzachsen-PROPELLER-Techniken aus US 7,535,222 B2 verwendet. Im Gegensatz zu US 7,535,222 B2 werden hier die Zeilen 220 eines k-Raum-Segments (Propellerblattes) nicht mit einer EPI-Trajektorie nach einem Anregungspuls gefüllt. Die k-Raum-Trajektorie 230 zur Akquisition einer k-Raum-Zeile 220 startet vorliegend jeweils im k-Raum-Zentrum 211 und durchläuft die k-Raum-Zeilen nicht sukzessive (siehe 3 versus 1b in der US 7,535,222 B2 ). Darüber hinaus wird vorliegend jede k-Raum-Zeile 220 z. B. unmittelbar nacheinander mehrfach durchlaufen, zur Akquisition verschiedener Kontraste. Auch die in diesem Ausführungsbeispiel vorliegende Zielsetzung ist unterschiedlich zu der Zielsetzung der US 7,535,222 B2 ; die dortige Lehre dient zur Verminderung von Verzeichnungen einer Echoplanaren(EPI)-Sequenz durch die Erhöhung der Geschwindigkeit, mit der der k-Raum in Phasenkodierrichtung durchlaufen wird. Ein Effekt verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, die Auflösung einer Multikontrastsequenz bei vorgegebenen Echozeiten zu erhöhen.
  • In 7 ist ein Szenario illustriert, bei dem der k-Raum 210 durch zwei k-Raum-Segmente 200-1, 200-2 abgetastet wird, wobei die zwei k-Raum-Segmente 200-1, 200-2 um das k-Raum-Zentrum 211 in der durch das Schichtselektions-Gradientenfeld definierten Ebene (z. B. kann diese Ebene einen Normalenvektor aufweisen der parallel zu kz orientiert ist) um einen Winkel von 90° gegeneinander rotiert sind. In einem solchen Szenario kann eine besonders schnelle Abtastung des k-Raums 210 erfolgen. Weiterhin sind in 7 Abtastpunkte 235, die durch das Digitalisieren der erfassten Gradientenechos als akquirierte MR-Daten erhalten werden, dargestellt.
  • Eine Abtastung des k-Raums 210 mit nur zwei k-Raum-Segmenten 200-1, 200-2 ermöglicht diverse Effekte. In Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung ky eines der Segmente 200-1, 200-2 gilt: ΔkPE = 1/FoVPE = 1/(NPEΔpPE) bzw. NPEΔkPE = 1/ΔpPE, (2) wo ΔpPE der Abstand benachbarter Zeilen in Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung ky ist und NPE die Anzahl der Phasenkodierschritte ist und FoVPE bezeichnet die Abmessung eines Gesichtsfelds (engl. Field of View, FoV) in Phasenkodier-Richtung im Bildraum 270 für das MR-Bild 1000 (in 7 als Inset gezeigt).
  • Je kleiner das FoV entlang der Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung ky gewählt wird, desto kleiner ist die Zahl der Phasenkodierschritte NPE, die notwendig sind, um eine gewünschte Auflösung für das MR-Bild 1000 zu realisieren.
  • In der kartesischen Bildgebung wird deshalb herkömmlicher Weise in Referenz-Implementierungen die Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung ky entlang der körperkurzen Achse der Untersuchungsperson 101 orientiert und das tatsächliche Gesichtsfeld in Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung ky, das Phasenübertastung beinhaltet, kleiner als das Gesichtsfeld in Ausleserichtung kx gewählt. Des Weiteren wählt man in Referenz-Implementierungen in der kartesischen Bildgebung die Auflösung in Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung ky häufig kleiner als in Ausleserichtung kx.
  • In der MR-Bildgebung unter Verwendung der eingangs genannten PROPELLER Techniken kann ein nicht-quadratisches Gesichtsfeld jedoch mit herkömmlichen Techniken ungleich schwerer zu realisieren sein und der Effizienzgewinn kann typischerweise geringer sein; siehe hierzu etwa P. E. Larson und D. G. Nishimura „Anisotropic Field-of views for PROPELLER MRI” in Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 15 (2007), S. 1726. In einer Ausführungsform mit zwei k-Raum-Segmenten 200-1, 200-2, wie sie in 7 dargestellt ist, kann ein rechtecksförmige Gesichtsfeld jedoch vergleichsweise einfach zu realisieren sein und einen hohen Effizienzgewinn bedeuten.
  • Ausgehend von zwei, vom Anwender vorzugebenden, orthogonalen Richtungen x und y, einem in der Regel nicht quadratischen Gesichtsfeld, das spezifiziert ist durch die Ausdehnung FoVx entlang der x-Richtung und die Ausdehnung FoVy entlang der y-Richtung und einer gewünschten Pixelgröße Δx in x-Richtung bzw. Δy in y-Richtung und einer gewünschten Echozeitdifferenz ΔTE, wird die Auslesegradientenfeld-Richtung kx des k-Raum-Segments 200-1 entlang der x-Richtung und die Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung des k-Raum-Segments 200-1 entlang der y-Richtung orientiert. Es gilt: FoVPE,1 = FoVy, ΔpPE,1 = Δy, FoVRO,1 = κ1 FoVx, ΔpRO,1 = Δx Hierbei bezeichnet FoVPE,1 das Gesichtsfeld in der Phasenkodier-Richtung Richtung und FoVRO,1 das Gesichtsfeld in der Auslese-Richtung, jeweils für das erste k-Raum-Segment 200-1.
  • Die Auslese-Gradientenfeld-Richtung kx des Segments 200-2 legt man entlang der y-Richtung und die Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung des zweiten Segments entlang der x-Richtung, sodass gilt: FoVPE,2 = FoVx, ΔpPE,2 = Δx, FoVRO,2 = κ2 FoVy, ΔpRO,2 = Δy Hierbei bezeichnet FoVPE,2 das Gesichtsfeld in Phasenkodier-Richtung und FoVRO,2 das Gesichtsfeld in Auslese-Richtung, jeweils für das zweite k-Raum-Segment 200-2.
  • κ1 und κ2 sind optionale zusätzliche Auslese-Überabtastfaktoren, deren Wert größer oder gleich 1 gesetzt werden kann. Mit Gleichung 2 ist damit der k-Raum Zeilenabstand ΔkPE,1, ΔkPE,2 in Phasenkodier-Richtung jeweils der beiden k-Raum-Segmente 200-1, 200-2 festgelegt. Außerdem ist die Zahl der Phasenkodierschritte bzw. k-Raum-Zeilen 220 NPE,1, NPE,2 festgelegt.
  • Den k-Raum Abstand zweier Abtastpunkte in Ausleserichtung kx ist für die zwei k-Raum-Segmente 200-1, 200-2 jeweils definiert als ΔkRO,1, ΔkRO,2 und gegeben durch: ΔkRO,i = 1/FoVRO,i, i = 1, 2. (3)
  • Die Zahl der Abtastpunkte 235 in Ausleserichtung, NRO,1 bzw. NRO,2 ist bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen, im Gegensatz zu vorbekannten Lösungen, frei wählbar und echt kleiner als der aus der nachfolgenden Gleichung für die kartesische (oder radiale) Bildgebung berechnete Wert: NRO,cart ΔkRO,i = 1/ΔpRO,i, i = 1, 2. (4)
  • Für die Zahl der Abtastpunkte NRO in Ausleserichtung kx gilt also: NRO,i < NRO,cart = 1/(ΔkRO,iΔpRO,i) = FoVRO,i/ΔpRO,i; i = 1, 2 (5)
  • Bevorzugt kann NRO,1, dabei so groß wie möglich gewählt werden, damit sich die gewünschte Echozeitdifferenz ΔTE zwischen aufeinanderfolgenden Echo-Zeitpunkten gerade noch realisieren lässt. Derart können die nicht abgetasteten peripheren k-Raum-Ecken so klein wie möglich gehalten werden.
  • Anschließend legt man einen k-Raum Gitterabstand Δkx in x-Richtung und einen k-Raum-Gitterabstand Δky in y-Richtung fest und interpoliert die (ΔkRO,1, ΔkPE,1)-Datenmatrix des ersten Segments mit Gitterabstand ΔkRO,1 in x-Richtung und ΔkPE,1 in y-Richtung sowie die (ΔkPE,2, ΔkRO,2)-Datenmatrix des zweiten Segments mit Gitterabstand ΔkPE,2 in x-Richtung und ΔkRO,2 in y-Richtung auf das (Δkx, Δky)-Gitter. Bei geeigneter Wahl der Gitterabstände kann diese Interpolation mit einer besonders genauen und besonders effizienten sinc-Interpolation durchgeführt werden. Die MR-Daten der k-Raum-Segmente werden komplex addiert. Das Bestimmen des MR-Bilds kann durch eine 2D-FFT der (Δkx, Δky)-Datenmatrix erfolgen. Wegen der Linearität der Fourier-Transformation kann die Superpositionierung der MR-Daten vor oder nach der Fourier-Transformation erfolgen. Vor oder nach der Interpolation wird im k-Raum 210 eine Dichtekompensation durchgeführt, die dichtere Datenabtastung im Überlappungsbereich der beiden Segmente kompensiert. Es kann auch eine Phasenkorrektur und Bewegungskompensation der beiden Segmente vor der Superposition durchgeführt werden.
  • In 7 ist die Abdeckung des k-Raums 210 mit den zwei k-Raum-Segmenten 200-1, 200-2 und einem nicht quadratischen Gesichtsfeld illustriert. In diesem Beispiel beträgt FoVx = 2FoVy, κ1 = 1 und κ2 = 2.
  • In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem der k-Raum 210 mittels dreier k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 abgetastet wird. Die k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 sind jeweils rechtecksförmig. Jedes k-Raum-Segment 200-1, 200-2, 200-3 besteht aus einer langen Seite entlang der Phasenkodier-Gradientenfeld-Richtung ky und einer kurzen Seite entlang der Auslese-Gradientenfeld-Richtung kx des jeweiligen k-Raum-Segments 200-1, 200-2, 200-3. Die k-Raum-Zeilen 220 eines jeden k-Raum-Segments 200-1, 200-2, 200-3 werden mehrfach durchlaufen zum Erfassen mehrerer Gradientenechos jeweils bei unterschiedlichen Echo-Zeitpunkten mittels der voranstehend beschriebenen Multiecho-MR-Messsequenz. Die verschiedenen k-Raum-Zeilen 220 eines jeden k-Raum-Segments 200-1, 200-2, 200-3 werden dagegen beim Einsatz einer Gradienten- oder Spinechosequenz nach verschieden Anregungspulsen 401-1 akquiriert. Bei Einsatz einer TGSE-Hybridsequenz werden verschiedene Zeilen eines Segments in der Umgebung verschiedener Spinechos akquiriert.
  • Im Unterschied zu den PROPELLER-artigen Techniken, wie sie voranstehend zum Beispiel in Bezug auf die 6 und 7 diskutiert wurden, sind die verschiedenen k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 nicht gegeneinander um das k-Raum-Zentrum 211 verdreht. Vielmehr sind die drei k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 im Wesentlichen parallel zu der kurzen Seite, d. h. parallel zu der Auslese-Gradientenfeld-Richtung kx, gegeneinander verschoben. Die Verschiebung der k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 entlang der Auslese-Gradientenfeld-Richtung kx ist derart gestaltet, dass alle k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 zusammen den k-Raum 210 mit dem zum Erzielen einer gewünschten Auflösung notwendigen Umfang abdecken.
  • Im Beispiel der 8 überlappen die verschiedenen k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 teilweise. Jedoch ist es nicht notwendig, dass die k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 teilweise überlappen. Ein größerer (kleinerer) Überlappungsgrad kann die Effizienz der Multiecho-MR-Messsequenz verringern (vergrößern). Dies ist der Fall, da MR-Daten in dem Überlappungsbereich der verschiedenen k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 mehrfach akquiriert werden. Die mehrfach akquirierten MR-Daten können zur Korrektur oder Abmilderung von Artefakten der MR-Bilder herangezogen werden, die andernfalls zum Beispiel in Folge einer Bewegung der Untersuchungsperson zwischen dem Erfassen der Gradientenechos für die verschiedenen k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3, auftreten könnten.
  • Die Verschiebung der k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 entlang der Auslese-Gradientenfeld-Richtung kx kann besonders einfach durch eine entsprechende Wahl des Auslese-Vorphasiergradienten 403-1 erreicht werden. Durch die bestimmte Dimensionierung des Auslese-Vorphasiergradienten 403-1 kann ein zusätzliches Auslese-Vorphasiermoment erreicht werden. Werden die drei k-Raum-Segmente 200-1, 200-2, 200-3 im Beispiel der 8 z. B. mit der Sequenz aus 3 akquiriert und sei A das Integral des Auslesegradienten über das Ausleseintervall, dann erhält man durch ein zusätzliches Auslesevorphasiermoment von minus/plus A zur Akquisition des ersten/dritten k-Raum-Segments 200-1, 200-3 eine Verschiebung im k-Raum um eine Kantenlänge des k-Raum-Segments entgegen/entlang der Ausleserichtung. Diese Verschiebung entspräche gerade nicht überlappenden Segmenten. Für überlappende Segmente wählt man den Betrag des zusätzlichen Auslese-Vorphasiergradienten entsprechend kleiner.
  • In 9 ist ein quaderförmiges k-Raum-Segment 200 dargestellt. Das k-Raum-Segment 200 besteht aus zwei rechtecksförmigen 2D Untersegmenten 200aa, 200bb, die entlang der Schichtselektions-Gradientenfeld-Richtung kz, gegeneinander verschoben sind, ist also ein 3D k-Raum-Segment 200. In 9 sind weiterhin k-Raum-Zeilen 220 für die beiden Untersegmente 200aa, 200bb eingezeichnet. Wiederum sind die k-Raum-Zeilen 220 entlang der kurzen Seite der rechtecksförmigen Untersegmente 200aa, 200bb bzw. entlang der Auslese-Gradientenfeld-Richtung kx orientiert. Im Allgemeinen können voranstehend in Bezug auf die 2D k-Raum-Segmente beschriebene Techniken auch auf die Untersegmente 200aa, 200bb eines 3D k-Raum-Segments 200 angewendet werden.
  • In 10 ist ein Sequenzschema dargestellt, welches das Akquirieren von MR-Daten für die Auslesepunkte 235, wie sie in 9 dargestellt sind, ermöglicht. Entlang der Schichtselektionsrichtung 301 wird ein weiteres Phasenkodier-Gradientenfeld 402a zum Selektieren eines der Untersegmente 200aa, 200bb geschaltet. Je nach Wahl des weiteren Phasenkodier-Gradientenfelds 402a kann eine größere oder kleiner Anzahl an Untersegmenten 200aa, 200bb realisiert werden und der Abstand zwischen zwei benachbarten Untersegmenten 200aa, 200bb entlang der Schichtselektions-Gradientenfeld-Richtung kz wohldefiniert gewählt werden.
  • Es ist möglich, die 3D k-Raum-Segmente 200, wie sie voranstehend in Bezug auf die 9 und 10 diskutiert wurden, durch Verkippen und/oder Rotieren und/oder Verschieben innerhalb des k-Raums 210 zur Abdeckung des k-Raums 210 zu verwenden. Zum Beispiel können die k-Raum-Segmente 200 entlang der Auslese-Gradientenfeld-Richtung kx, sowie entweder der ersten Phasenkodier-Richtung ky oder der Schichtselektions-Richtung kz definierten Ebene gegeneinander rotiert sein. Es wäre auch möglich, dass die 3D k-Raum-Segmente 200, wie sie voranstehend in Bezug auf die 9 und 10 diskutiert wurden, um das k-Raum-Zentrum 211 gegeneinander derart rotiert sind, dass sie eine Kugel 240 im k-Raum 210 abtasten (siehe 11) oder einen Zylinder.
  • In 12 ist das Erfassen der Gradientenechos zu den verschiedenen Echo-Zeitpunkten 501, 502, 503 für einen bipolaren Gradientenecho-Zug mit den Auslese-Gradienten 403-2, 404-1, 405-1 dargestellt. Das Erfassen der Gradientenechos erfolgt im Rahmen einer Spinecho-Gradienten-Hybridsequenz. Die Gradientenechos (in 12 durch Sterne illustriert) werden jeweils auf einen Refokussierungspuls 401-2a, 401-2b, 401-2c folgend erfasst. Der durch die gepunktet-gestrichelte Linie hervorgehobene Teil der Spinecho-Gradientenecho-Hybridsequenz wird für verschiedene k-Raum-Zeilen 220 wiederholt. Bei den Wiederholungen variiert man also das Moment der Phasenkodier-Gradienten 402. Abschließend wird ein Spoiler-Gradient zur Dephasierung der verbleibenden Transversalmagnetisierung geschaltet (in 12 nicht gezeigt).
  • Gelingt es dabei, alle Phasenkodierzeilen eines k-Raum-Segments in einem Echozug zu erfassen, so werden Probleme, die aus einer Patientenbewegung resultieren, reduziert: Die Dauer eines Echozugs ist in der Regel so kurz, dass eine Bewegung, die während der Akquisition eines k-Raum-Segments auftritt, „eingefroren” wird. Die verbleibende Bewegung, die zwischen der Akquisition verschiedener k-Raum-Segmente auftritt, lässt sich – wie aus der konventionellen PROPELLER-Bildgebung bekannt – korrigieren, bzw. durch die Gewichtung der einzelnen k-Raum-Segmente reduzieren, bzw. sie führt, im Vergleich zu der kartesischen Bildgebung, zu relativ milden Bildartefakten.
  • Es ist zum Beispiel möglich, dass der zweite Echo-Zeitpunkt 502 zeitlich koinzident mit dem durch den jeweiligen Refokussierungspuls 401-2a, 401-2b, 401-2c formierten Spinecho ist. Wählt man dabei den Echoabstand ΔTE zwischen aufeinanderfolgenden Gradientenechos derart, dass der Phasenevolutionsunterschied zwischen Fett- und Wasser 180° beträgt, so erhält man drei Kontraste mit Phasenverschiebung –180°, 0, 180°. Das jeweils zweite Gradientenecho 502 fällt mit dem Spinecho zusammen und ist somit In-Phase, die beiden anderen 501 und 501 sind Opposed-Phase.
  • Aus 12 ist ersichtlich, dass die verschiedenen Refokussierungspulse 401-2a, 401-2b, 401-2c Teil einer Abfolge von mehreren Refokussierungspulsen sind, die auf den HF-Anregungspuls 401-1 folgen. Zwischen dem HF-Anregungspuls 401-1 und dem ersten Refokussierungspuls 401-2a wird ein Vorphasierungs-Auslesegradientenfeld 403-1 angewendet. Anstatt der bipolaren Gradientenechos 403-2, 404-1, 405-1 sind entsprechende Techniken auch mit monopolaren Auslese-Gradientenfeldern möglich.
  • In 13 ist die Unterabtastung eines k-Raum-Segments 200-1 illustriert. Die gestrichelt-gepunktet gezeichneten k-Raum-Zeilen 220 werden während der Datenakquisition nicht gemessen. Dabei bedeutet Unterabtasten, dass eine gemäß dem Nyquist-Theorem erforderliche Dichte von gemessenen Abtastpunkten 235 unterschritten wird. Zur Substitution der nicht gemessenen k-Raum-Zeilen 220 können Techniken der ppa-Bildgebung eingesetzt werden, sofern mehrere Empfangsspulen und sog. Spulenkalibrationsdaten vorliegen. Spulenkalibrierungsdaten sind in der Regel die Daten niedrig aufgelöster Bilder, die hinreichend abgetastet werden und mit den gleichen Empfangsspulen empfangen werden. Zur Berechnung der fehlenden k-Raum-Zeilen 220 können verschiedene ppa-Techniken eingesetzt werden, zum Beispiel im k-Raum operierende Techniken, wie GRAPPA, oder im Bildraum operierende Techniken, wie SENSE. Bei sogenannten autokalibrierenden Techniken können Spulenkalibrationsdaten (ACS-Daten), zum Beispiel nahe des k-Raum-Zentrums 211, durch dichtes Abtasten erfasst werden. Dies ist in 13 dadurch schematisch illustriert, dass nahe des k-Raum-Zentrums 211 keine fehlenden k-Raum-Zeilen 220 vorhanden sind.
  • Es ist zum Beispiel möglich, dass lediglich für ein k-Raum-Segment 200-1 die ACS-Daten erfasst werden – und für die weiteren k-Raum-Segmente aus diesen ACS-Daten rekonstruiert werden. Für diese weiteren k-Raum-Segmente können die ACS-Daten mit Hilfe einer Gridding-Operation oder mit Hilfe einer Share-Operation im k-Raum 210 durch Drehung der erfassten ACS-Daten erhalten werden. Alternativ kann der Bereich nahe des k-Raum-Zentrums 211 für mehrere oder alle k-Raum-Segmente zum Erhalten der ACS-Daten dicht abgetastet werden.
  • In 14 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen von MR-Bildern mittels einer Multiecho-MR-Messsequenz dargestellt.
  • Das Verfahren beginnt in Schritt S1. Zunächst wird in Schritt S2 ein aktuelles k-Raum-Segment bestimmt. In Schritt S3 wird dann ein HF-Puls eingestrahlt, zum Anregen der Transversalmagnetisierung. In Schritt S4 wird eine aktuelle k-Raum-Zeile des aktuellen k-Raum-Segments selektiert, insbesondere durch Anwenden eines Phasenkodier-Gradientenfelds.
  • In Schritt S5 erfolgt das Erfassen des ersten Gradientenechos bei einem ersten Echo-Zeitpunkt. Anschließend erfolgt in Schritt S6 das Erfassen eines zweiten Gradientenechos bei einem zweiten Echo-Zeitpunkt. Optional können anschließend weitere Gradientenechos erfasst werden.
  • In Schritt S7 wird überprüft, ob eine weitere k-Raum-Zeile für das aktuelle k-Raum-Segment abgetastet werden soll. Ist dies der Fall, so werden die Schritte S3–S7 erneut durchgeführt. Andernfalls wird in Schritt S8 überprüft, ob ein weiteres k-Raum-Segment abgetastet werden soll. Ist dies der Fall, so werden die Schritte S2–S7 erneut durchgeführt. Andernfalls werden in Schritt S9 zwei MR-Bilder, jeweils für den ersten und zweiten Echo-Zeitpunkt, bestimmt. Das Verfahren endet in Schritt S10.
  • Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne die Idee der Erfindung zu verlassen.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Bestimmen mehrerer Magnetresonanz(MR)-Bilder (1000) eines Untersuchungsobjekts (101) mit erhöhter Auflösung jeweils für unterschiedliche Echo-Zeitpunkte (501, 502, 503) mittels einer Multiecho-MR-Messsequenz, wobei die Multiecho-MR-Messsequenz einen k-Raum (210) segmentweise mit mindestens zwei k-Raum-Segmenten (200, 200-1–200-6) abtastet, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) zeilenweise entlang von k-Raum-Zeilen abgetastet werden, wobei die Multiecho-MR-Messsequenz für jede k-Raum-Zeile (220) ein erstes Gradientenecho zu einem ersten Echo-Zeitpunkt (501) formiert und ein zweites Gradientenecho zu einem späteren zweiten Echo-Zeitpunkt (502) formiert, wobei das Verfahren für jede k-Raum-Zeile (220) umfasst: – Einstrahlen eines Hochfrequenz-Pulses (401-1, 401-2a, 401-2b, 401-2c) zum Manipulieren einer Transversalmagnetisierung, – Anwenden eines Phasenkodier-Gradientenfelds (402, 402a) zum Phasenkodieren einer aktuellen k-Raum-Zeile (220), – Auslesen des ersten Gradientenechos der durch den eingestrahlten Hochfrequenz-Puls (401-1, 401-2a, 401-2b, 401-2c) manipulierten Transversalmagnetisierung für die aktuelle k-Raum-Zeile (220), während des Anwendens eines ersten Auslese-Gradientenfelds (403-2), wobei das erste Gradientenecho in einem Zeitintervall (901) um den ersten Echo-Zeitpunkt (501) ausgelesen wird, – Auslesen des zweiten Gradientenechos während des Anwendens eines zweiten Auslese-Gradientenfelds (404-2), wobei das zweite Gradientenecho in einem Zeitintervall (902) um den zweiten Echo-Zeitpunkt (502) ausgelesen wird, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) rechteckförmig sind, wobei die lange Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) entlang einer durch das Phasenkodier-Gradientenfeld (402, 402a) definierten Richtung (ky) des jeweiligen k-Raum-Segments (200, 200-1–200-6) orientiert ist, wobei die kurze Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) entlang einer durch das Auslese-Gradientenfeld (403-2, 404-2) definierten Richtung (kx) des jeweiligen k-Raum-Segments (200, 200-1–200-6) orientiert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zeilenweise Abtasten mit jeweils parallel zueinander orientierten k-Raum-Zeilen erfolgt, wobei die lange Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente senkrecht zu den k-Raum-Zeilen (220) orientiert ist, und wobei die kurze Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) entlang der k-Raum-Zeilen (220) orientiert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) alle das k-Raum-Zentrum (211) beinhalten, wobei die k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) in einer durch ein Schichtselektions-Gradientenfeld (407a, 407b) definierten Ebene gegeneinander rotiert sind, vorzugsweise um das k-Raum-Zentrum.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) abgetastet werden, wobei die zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) um das k-Raum-Zentrum (211) in der durch das Schichtselektions-Gradientenfeld (407a, 407b) definierten Ebene um einen Winkel von ungefähr 90° gegeneinander rotiert sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) im Wesentlichen parallel zu ihrer kurzen Seite in einer durch ein Schichtselektions-Gradientenfeld (407a, 407b) definierten Ebene gegeneinander verschoben sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) alle das k-Raum-Zentrum (211) beinhalten und um das k-Raum-Zentrum (211) derart gegeneinander rotiert sind, dass eine Kugel (240) im k-Raum (210) abgetastet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) quaderförmig sind und jeweils aus mehreren rechteckförmigen Untersegmenten (200aa, 200bb) bestehen, welche durch Anwenden eines weiteren Phasenkodier-Gradientenfeldes entlang der durch ein Schichtselektions-Gradientenfeld (407a, 407b) definierten Richtung (kz) gegeneinander verschoben sind, wobei eine lange Seite der mehreren Untersegmente (200aa, 200bb) entlang der Richtung (ky) orientiert ist, die durch das Phasenkodier-Gradientenfeld oder das weitere Phasenkodier-Gradientenfeld definiert ist, wobei eine kurze Seite der mehreren Untersegmente (200aa, 200bb) entlang der durch das Auslese-Gradientenfeld (403-2, 404-2) definierten Richtung (kx) des jeweiligen k-Raum-Segments (200, 200-1–200-6) orientiert ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) alle das k-Raum-Zentrum (211) beinhalten und in einer durch das jeweilige Auslese-Gradientenfeld (403-2, 404-2) und einer durch das Phasenkodier-Gradientenfeld (402, 402a) oder das weitere Phasenkodier-Gradientenfeld definierten Ebene gegeneinander rotiert sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) alle das k-Raum-Zentrum (211) beinhalten und um das k-Raum-Zentrum (211) gegeneinander derart rotiert sind, dass eine Kugel (240) oder ein Zylinder im k-Raum (210) abgetastet wird.
  10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Formieren der Gradientenechos im Rahmen einer Spinecho-Gradientenecho-Hybridsequenz erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Hochfrequenz-Puls (401-1, 401-2a, 401-2b, 401-2c) ein Refokussierungspuls (401-2a, 401-2b, 401-2c) zur Erzeugung eines Spinechos der Transversalmagnetisierung ist, wobei der erste Echo-Zeitpunkt (501) und der zweite Echo-Zeitpunkt (502) im Zeitbereich des Spinechos liegen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Refokussierungspuls (401-2a, 401-2b, 401-2c) Teil einer Abfolge von mehreren Refokussierungspulsen (401-2a, 401-2b, 401-2c) ist, die auf einen Hochfrequenz-Anregungspuls (401-1) zum Anregen der Transversalmagnetisierung folgen, und wobei nach einem Refokussierungspuls (401-2a, 401-2b, 401-2c) der Abfolge von mehreren Refokussierungspulsen (401-2a, 401-2b, 401-2c) jeweils mindestens eine der k-Raum-Zeilen (220) jedes der mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) abgetastet wird.
  13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei aufeinanderfolgende Gradientenechos während des Anwendens von Auslese-Gradientenfeldern (403-2, 404-2) mit unterschiedlichem Vorzeichen ausgelesen werden.
  14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: – Bestimmen jeweils eines MR-Bilds (1000) basierend auf den ausgelesenen Gradientenechos der mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6), die zu gleichen Echozeiten erfasst werden, wobei das Bestimmen des jeweils einen MR-Bilds mittels Techniken erfolgt, die aus folgender Gruppe ausgewählt sind: – Neurasterung im k-Raum (210), – Dichtekompensation im k-Raum (210), – sukzessive Scheroperation im k-Raum (210), – Techniken der parallele Bildgebung, insbesondere Generalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisition, GRAPPA, – für jede Echozeit: Kombinieren mehrerer Zwischen-MR-Bilder, die jeweils für jedes abgetastete k-Raum-Segment erhalten werden, zum Bestimmen des MR-Bilds, – für jede Echozeit: Kombinieren mehrerer MR-Daten, die jeweils für jedes abgetastete k-Raum-Segment akquiriert werden, zu kombinierten MR-Daten, aus denen das MR-Bild bestimmt wird.
  15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Multiecho-MR-Messsequenz für jede k-Raum-Zeile (220) mindestens ein drittes Gradientenecho zu mindestens einem dritten Echo-Zeitpunkt (503) formiert, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: – Auslesen des mindestens einen dritten Gradientenechos während dem Anwenden mindestens eines dritten Auslese-Gradientenfelds (405-2), wobei das mindestens eine dritte Gradientenecho jeweils in einem Zeitintervall (903) um den mindestens einen dritten Echo-Zeitpunkt (503) ausgelesen wird, wobei der mindestens eine dritte Echo-Zeitpunkt (503) auf den ersten Echo-Zeitpunkt (501) und auf den zweiten Echo-Zeitpunkt (502) folgt.
  16. Magnetresonanz(MR)-Anlage (100), die eingerichtet ist, mehrere MR-Bilder (1000) eines Untersuchungsobjekts (101) für jeweils unterschiedliche Echo-Zeitpunkte (501, 502, 503) mittels einer Multiecho-MR-Messsequenz zu bestimmen, wobei die Multiecho-MR-Messsequenz einen k-Raum (210) segmentweise mit mindestens zwei k-Raum-Segmenten (200, 200-1–200-6) abtastet, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) zeilenweise entlang von k-Raum-Zeilen (220) abgetastet werden, wobei die Multiecho-MR-Messsequenz für jede k-Raum-Zeile (220) ein erstes Gradientenecho zu einem ersten Echo-Zeitpunkt (501) formiert und ein zweites Gradientenecho zu einem zweiten Echo-Zeitpunkt (502) formiert, wobei die MR-Anlage (100) umfasst: – eine HF-Sendeeinheit (130), welche eingerichtet ist, um einen Hochfrequenz-Puls (401-1, 401-2a, 401-2b, 401-2c) zum Manipulieren einer Transversalmagnetisierung einzustrahlen, – ein Gradientensystem (141), welches eingerichtet ist, um ein Phasenkodier-Gradientenfeld (402, 402a) zum Phasenkodieren einer aktuellen k-Raum-Zeile (220) anzuwenden, – ein HF-Empfangssystem (132), welches eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen: – Auslesen des ersten Gradientenechos der durch den eingestrahlten Hochfrequenz-Puls (401-1, 401-2a, 401-2b, 401-2c) manipulierten Transversalmagnetisierung für die aktuelle k-Raum-Zeile (220), während des Anwendens eines ersten Auslese-Gradientenfelds (403-2), wobei das erste Gradientenecho in einem Zeitintervall (901) um den ersten Echo-Zeitpunkt (501) erfasst wird, – Auslesen des zweiten Gradientenechos während des Anwendens eines zweiten Auslese-Gradientenfelds (404-2), wobei das zweite Gradientenecho in einem Zeitintervall (902) um den zweiten Echo-Zeitpunkt (502) erfasst wird, wobei die mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) rechteckförmig sind, wobei eine lange Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) entlang einer durch das Phasenkodier-Gradientenfeld (402, 402a) definierten Richtung (ky) des jeweiligen k-Raum-Segments (200, 200-1–200-6) orientiert ist, wobei eine kurze Seite der mindestens zwei k-Raum-Segmente (200, 200-1–200-6) entlang einer durch das Auslese-Gradientenfeld (403-1, 403-2, 403-3, 404-1, 404-2, 404-3) definierten Richtung (kx) des jeweiligen k-Raum-Segments (200, 200-1–200-6) orientiert ist.
  17. MR-Anlage (100) nach Anspruch 16, wobei die MR-Anlage (100) weiterhin eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–15 durchzuführen.
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