DE102013210652A1

DE102013210652A1 - Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz sowie Erzeugung einer Bildfolge mittels dieser Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz

Info

Publication number: DE102013210652A1
Application number: DE102013210652.1A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ritter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-11
Also published as: US9599692B2; US20140361772A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS) zur Erzeugung einer Bildfolge (BF) eines definierten Bildbereichs (BB) eines Untersuchungsobjekts (O) beschrieben. Diese Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS) umfasst einen Mehrkanal-Pulszug (MP) mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem (1) über verschiedene unabhängige Hochfrequenz-Sendekanäle (S1, ..., SN) einer Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) parallel auszusendenden HF-Pulszügen. Der Mehrkanal-Pulszug (MP) umfasst einen Anregungspuls (AP) zur Anregung des Bildbereichs (BB) sowie eine nachfolgende Anzahl von Refokussierungspulsen (RP1, RP2, RP3, RP4, ...), um jeweils ein Echosignal zur Akquisition von Rohdaten für ein Bild (B1, B2, B3, B4, ...) der Bildfolge (BF) anzuregen. In Abhängigkeit von einer im Bildbereich (BB) darzustellenden Objektstruktur (OS) wird zumindest ein definierter Markierungsbereich (MB) im Bildbereich (BB) ermittelt und der Mehrkanal-Pulszug (MP) so ermittelt, dass vor dem Anregungspuls eine Sättigung an den und/oder in den Markierungsbereichen (MB) erreicht wird. Darüber hinaus werden ein Verfahren zur Erzeugung einer Bildfolge (BF) unter Verwendung einer solchen Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS), ein Verfahren und eine Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung (30) zur Ermittlung von Strukturdaten (SD) des Untersuchungsobjekts (O) auf Basis einer solchen Bildfolge (BF) sowie ein Magnetresonanzsystem (1) mit entsprechenden Komponenten beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz zur Erzeugung einer Bildfolge eines definierten Bildbereichs eines Untersuchungsobjekts. Die Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz umfasst einen Mehrkanal-Pulszug mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem über verschiedene unabhängige Hochfrequenzsendekanäle einer Sendeeinrichtung parallel auszusendenden HF-Pulszügen. Der Mehrkanal-Pulszug umfasst dabei einen Anregungspuls zur Anregung des Bildbereichs sowie eine nachfolgende Anzahl von Refokussierungspulsen, um jeweils ein Echosignal zur Akquisition von Rohdaten für ein Bild der Bildfolge anzuregen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer Bildfolge eines definierten Bildbereichs unter Verwendung einer solchen Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz und ein Verfahren zur Ermittlung von Strukturdaten eines Untersuchungsobjekts auf Basis einer solchen Bildfolge. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Steuersequenzermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer oben genannten Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz für eine Bildfolge sowie eine Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung von Strukturdaten eines Untersuchungsobjekts auf Basis einer entsprechenden Bildfolge und ein Magnetresonanzsystem, umfassend eine solche Steuersequenzermittlungseinrichtung und/oder Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung.
In einem Magnetresonanzsystem wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundfeldmagnetsystems einem relativ hohen Grundfeldmagnetfeld (dem so genannten B₀-Feld), beispielsweise von 1,5 Tesla, 3 Tesla oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe eines Gradientensystems ein Magnetfeldgradient angelegt. Über ein Hochfrequenz-Sendesystem werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Anregungssignale (HF-Signale) ausgesendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Das hochfrequente Magnetfeld wird auch als B₁-Feld bezeichnet. Diese Hochfrequenzanregung bzw. die resultierende Flipwinkelverteilung wird im Folgenden auch als Kernmagnetisierung oder kurz „Magnetisierung“ bezeichnet. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
Bisher war es üblich, die Sendeantennen des Hochfrequenz-Sendesystems in einem „homogenen Modus“ zu betreiben. Hierzu wird ein einziges zeitliches HF-Signal auf alle Komponenten der Sendeantenne(n) gegeben, so dass im aufzunehmenden Bereich des Untersuchungsobjekts ein möglichst homogenes B₁-Feld vorliegt. Bei neueren Magnetresonanzsystemen ist es inzwischen möglich, einzelne Sendekanäle mit individuellen, der Bildgebung angepassten HF-Signalen zu belegen. Hierzu wird ein Mehrkanal-Pulszug ausgesendet, der wie eingangs beschrieben aus mehreren individuellen Hochfrequenz-Pulszügen besteht, die parallel über die verschiedenen unabhängigen Hochfrequenz-Sendekanäle ausgesendet werden können. Dabei kann im Messraum und folglich auch im Patienten die bisher homogene Anregung durch eine prinzipiell beliebig geformte Anregung ersetzt werden. Ein solcher Mehrkanal-Pulszug, wegen der parallelen Aussendung der einzelnen Pulse auch als „pTX-Puls“ bezeichnet, kann Anregungs-, Refokussierungs- und/oder Inversionspulse enthalten.
Die passende HF-Pulsfolge für die einzelnen Kanäle wird üblicherweise mit einem geeigneten Optimierungsprogramm so berechnet, dass die lokale Zielmagnetisierungsverteilung erreicht wird. Ein Verfahren zur Entwicklung solcher Mehrkanal-Pulszüge in parallelen Anregungsverfahren wird beispielsweise in W. Grishom et al.: „Spatial Domain Method for the Design of RF Pulses in Multicoil Parallel Excitation", Mag. Res. Med. 56, 620–629, 2006, beschrieben. Für eine bestimmte Messung sind die über die unterschiedlichen Sendekanäle der Sendeeinrichtung auszusendenden, verschiedenen Mehrkanal-Pulszüge, der dazu koordiniert auszusendende Gradienten-Pulszug (mit passenden x-, y- und z-Gradientenpulsen) sowie weitere Steuervorgaben in einem sogenannten Messprotokoll definiert, welches vorab erstellt wird und für eine bestimmte Messung beispielsweise aus einem Speicher abgerufen und gegebenenfalls vom Bediener vor Ort verändert werden kann. Während der Messung erfolgt dann die Steuerung des Magnetresonanzsystems vollautomatisch auf Basis dieses Messprotokolls, wobei die Steuereinrichtung des Magnetresonanzsystems die Befehle aus dem Messprotokoll ausliest und abarbeitet.
Insbesondere für eine Untersuchung von bewegten Objektstrukturen, beispielsweise des Herzens eines Patienten, ist es zur Ermittlung bestimmter Informationen hilfreich, nicht nur einzelne Bilder, sondern eine ganze Bildfolge der interessierenden Struktur aufzunehmen, um so strukturelle Änderungen über die Zeit zu erfassen, beispielsweise wie sich eine Herzkammer während der Bewegung des Herzens verformt. Hierzu ist es bekannt, beispielsweise im Rahmen einer klassischen EPI-Sequenz, einen Anregungspuls auszusenden, um die Materie in dem gewünschten Bildbereich (beispielsweise eine Schicht durch das Herz) zunächst selektiv anzuregen, und dann eine nachfolgende Anzahl von Refokussierungspulsen auszusenden, wodurch in dem Material des angeregten Bildbereichs jeweils ein Echosignal induziert wird, welches als Rohdaten für ein Bild der Bildfolge akquiriert werden kann. Das heißt, es wird einmal eine Anregung der gewünschten Schicht durchgeführt, und in einem anschließenden Auslesezug kann bis zum transversalen Zerfall der Magnetisierung, welche ca. 1 s dauert, jeweils in einem Abstand von ca. 30 ms für jedes Echosignal ein MR-Einzelbild der Schicht aufgenommen werden. Dies wurde auch bisher schon mit einer klassischen Anregung ohne eine Verwendung von pTX-Pulsen durchgeführt. Um die Erkennbarkeit der Bewegung der Struktur innerhalb der Einzelbilder zu erhöhen und eine automatische Bildverarbeitung zu erlauben, werden dabei bisher in einem sogenannten „Tagging“ vor der Anregung großflächige Sinc-Sättigungspulse ausgespielt, die zu einer lateralen periodischen streifenförmigen Signalunterdrückung innerhalb des Bildbereichs führen. Die Bilder der Bildfolge sind dann mit einem Streifen- oder Gittermuster belegt, wobei sich die Streifen- oder Gitterstruktur mit der Bewegung der Struktur mitverzerrt. Es ist klar, dass diese globalen, über den gesamten MR-Einzelbildern liegenden Streifen bzw. Gitter für eine normale Betrachtung der Bilder außerordentlich störend wirken und zudem hierdurch auch gegebenenfalls wertvolle Bildinformationen nicht erfasst werden, die sich z. B. unter einem Streifen befinden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung einer Bildfolge eines definierten Bildbereichs mit dem eingangs genannten Verfahren sowie ein verbessertes Auswerteverfahren für die hiermit erzeugten Bildfolgen zu schaffen und auch entsprechende Einrichtungen hierfür anzugeben.
Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Bildfolge gemäß Patentanspruch 8 und durch ein Verfahren zur Ermittlung von Strukturdaten gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Außerdem wird diese Aufgabe durch eine Steuersequenzermittlungseinrichtung gemäß Patentanspruch 12 sowie eine Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz wird wie bisher eine Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz mit einem Anregungspuls zur Anregung des Bildbereichs sowie eine nachfolgende Anzahl von Refokussierungspulsen erzeugt, um jeweils ein Echosignal zur Akquisition von Rohdaten für ein Bild einer Bildfolge dieses Bildbereichs anzuregen. Dabei wird eine Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz erzeugt, die einen Mehrkanal-Pulszug mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem über verschiedene unabhängige Hochfrequenzsendekanäle einer Sendeeinrichtung parallel auszusendenden Pulszügen aufweist. Das heißt, es wird eine pTX-Pulsfolge erzeugt, um die gewünschte Bildfolge des definierten ausgewählten Bildbereichs, beispielsweise eines bestimmten Field of View bzw. einer Schicht oder eines beliebigen 3D-Volumens, aufzunehmen. Unter einer Bildfolge wird dabei eine beliebige Folge von zweidimensionalen oder dreidimensionalen Bildern bzw. – allgemein gesprochen – von Bilddaten verstanden. Entscheidend ist, dass das gleiche Objekt mehrfach kurz hintereinander in einem sog. „Cine-Modus“ aufgenommen wird. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine EPI-Sequenz (EPI = echo planar imaging).
Erfindungsgemäß wird dabei in Abhängigkeit von einer im Bildbereich darzustellenden, vorzugsweise anatomischen, Objektstruktur zumindest ein definierter Markierungsbereich innerhalb des Bildbereichs ermittelt. Ein solcher Markierungsbereich gibt beispielsweise bestimmte Positionen bzw. Positionsdaten an, wo innerhalb des Bilds eine Markierung erfolgen sollte. Der Mehrkanal-Pulszug wird dann derart ermittelt, dass vor dem Anregungspuls ein pTX-Sättigungspuls ausgesendet wird, um genau an den und/oder in den zuvor speziell für die betreffende Objektstruktur ermittelten Markierungsbereichen z. B. eine Sättigung des Materials bzw. Gewebes zu erzeugen, d. h. es wird in den Markierungsbereichen vor dem Anregungspuls bereits eine bestimmte lokale Magnetisierung erzeugt, so dass an diesen Stellen durch den auf den Sättigungspuls folgenden weiteren Teil des Mehrkanal-Pulszuges keine Akquisition von Rohdaten mehr erfolgen kann. Dadurch wird folglich in den Bildern der Bildfolge genau an den Positionen die Markierung erkennbar, an denen das Material der Objektstruktur vor der Anregung gesättigt wurde. Durch die Aussendung eines pTX-Sättigungspulses, welcher genau räumlich zugeschnitten werden kann (und nicht wie bisher global über den Bildbereich ausgesendet wird), ist es also möglich, auch räumlich genau definiert und zu der gewünschten Objektstruktur passend eine Markierung vorzunehmen (Durch die Bestimmung bzw. Festlegung des Markierungsbereichs wird ja insbesondere die Ziel-Magnetisierung für den Sättigungspuls definiert). Da diese Markierung wie bei den bisherigen Sinc-Sättigungspulsen das Material der Struktur selber betrifft, verändert sich die Position dieser Markierung innerhalb der Bildfolge auch mit der Bewegung der untersuchten Struktur. Mit anderen Worten, die Markierung ist nicht bezüglich ihrer Position innerhalb der Bildkoordinaten der erzeugten Bilddaten, sondern (durch die Sättigung der entsprechenden Bereiche in der Struktur) in Bezug auf die Struktur festgelegt und verändert sich (d.h. ihre Position und/oder Form) von Bild zu Bild innerhalb der Bildfolge.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung einer solchen Bildfolge eines definierten Bildbereichs eines Untersuchungsobjekts mittels eines Magnetresonanzsystems ist es lediglich erforderlich, das Magnetresonanzsystem mit einer entsprechend ermittelten Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz anzusteuern.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung von Strukturdaten eines Untersuchungsobjekts kann zunächst eine Bildfolge eines definierten Bildbereichs des Untersuchungsobjekts erfasst werden, die von einem Magnetresonanzsystem mit einem derartigen Verfahren erzeugt wurde. Innerhalb der Bilder der Bildfolge können dann die Markierungen der Objektstruktur identifiziert werden, die durch die lokal definierte Sättigung erreicht wurden. Anschließend kann die Ermittlung der Strukturdaten unter Nutzung der identifizierten Markierungen in den verschiedenen Bildern der Bildfolge erfolgen. Unter „Strukturdaten“ sind hierbei zum einen geometrische Abmessungsdaten (Daten über bestimmte Abmessungen) eines Organs, Knochen oder Teile davon, wie z.B. eines Herzens, einer Herzkammer oder Herzklappe etc. zu verstehen. Zum anderen kann es sich bei „Strukturdaten“ auch um Daten handeln, die sich aus den Abmessungsdaten ableiten lassen, z. B. in Abhängigkeit von der Zeit, d. h. deren Veränderung über die verschiedenen Bilder der Bildfolge, ermitteln bzw. berechnen lassen. Typische Beispiele hierzu sind z. B. Daten über die Auswurffraktion, die Pumpleistung eines Herzens etc., die sich insbesondere aus der zeitlichen Veränderung von Abmessungsdaten einer Herzkammer ermitteln lassen.
Durch die gezielte Markierung der Bilddaten durch eine Sättigung in ganz bestimmten, genau vorgegebenen Markierungsbereichen in Abhängigkeit von der Objektstruktur und nicht mehr wie bisher global durch ein Streifenmuster über das gesamte Bild, ist es möglich, bestimmte wichtige Strukturen und deren Veränderung über die Bildfolge, wie beispielsweise die Wandung eines Herzens etc., noch besser sichtbar zu machen und gleichzeitig dafür zu sorgen, dass andere Strukturen nicht unnötig von einem Muster überdeckt werden und somit Bildinformationen verloren gehen. Auch die Auswertung der Daten in automatischer oder teilautomatischer Form ist erheblich einfacher.
Eine erfindungsgemäße Steuersequenzermittlungseinrichtung ist zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz zur Erzeugung einer Bildfolge eines definierten Bildbereichs eines Untersuchungsobjekts ausgebildet, wobei die Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz einen Mehrkanal-Pulszug mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem über verschiedene unabhängige Hochfrequenzsendekanäle einer Sendeeinrichtung parallel auszusendenden HF-Pulszügen umfasst. Die Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz ist dabei auch so aufgebaut, dass der Mehrkanal-Pulszug einen Anregungspuls zur Anregung des Bildbereichs sowie eine nachfolgende Anzahl von Refokussierungspulsen umfasst, um jeweils ein Echosignal zur Akquisition von Rohdaten für ein Bild der Bildfolge anzuregen. Die Steuersequenzermittlungseinrichtung weist dabei insbesondere eine Markierungsbereichs-Ermittlungseinheit auf, um in Abhängigkeit von einer im Bildbereich darzustellenden Objektstruktur zumindest einen definierten Markierungsbereich im Bildbereich zu ermitteln. Diese Markierungsbereichs-Ermittlungseinheit kann beispielsweise eine Benutzerschnittstelle aufweisen, um z. B. Markierungen grafisch innerhalb von Übersichtsmessungen des gewünschten Bildbereichs zu setzen, aber auch eine Einrichtung, die automatisch bestimmte Markierungsbereiche ermittelt bzw. auswählt. Zudem ist die Steuersequenzermittlungseinrichtung so ausgebildet, d. h. mit einer entsprechenden Hochfrequenzpuls-Ermittlungseinheit und Gradientenberechnungseinheit etc. ausgestattet, dass sie einen Mehrkanal-Pulszug so bestimmt, dass er vor dem Anregungspuls einen (pTX-)Sättigungspuls umfasst, um beim Aussenden dieses Sättigungspulses an den und/oder in den Markierungsbereichen eine Sättigung zu erreichen und somit die gewünschte Markierung zu erzielen.
Eine entsprechende Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung von Strukturdaten eines Untersuchungsobjekts weist zum einen eine Bilddatenschnittstelle zum Erfassen der Bildfolge eines definierten Bildbereichs des Untersuchungsobjekts auf, welche in der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Weise erzeugt wurde. Zudem benötigt die Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung eine Markierungsermittlungseinheit zur Identifizierung von Markierungen einer Objektstruktur in den Bildern der Bildfolge, die durch die mittels des Sättigungspulses erzeugte lokal definierte Sättigung erreicht wurden. Weiterhin ist die Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung so ausgebildet, d. h. sie weist beispielsweise eine geeignete Analyseeinrichtung hierfür auf, dass die Ermittlung der Strukturdaten unter Nutzung der identifizierten Markierungen in den verschiedenen Bildern der Bildfolge erfolgt.
Ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzsystem weist beispielsweise eine Sendeeinrichtung mit einer Mehrzahl von unabhängigen Hochfrequenzsendekanälen und mit einer Steuereinrichtung auf, welche ausgebildet ist, um zur Durchführung einer gewünschten Messung auf Basis einer vorgegebenen Ansteuersequenz einen Mehrkanal-Pulszug mit mehreren parallelen individuellen Pulszügen über die verschiedenen Hochfrequenzsendekanäle auszusenden und dazu koordiniert über das Gradientensystem einen Gradientenpulszug auszusenden. Erfindungsgemäß weist dieses Magnetresonanzsystem außerdem eine Steuersequenzeinrichtung der oben genannten Art auf, um eine Ansteuersequenz zu ermitteln und diese an die Steuereinrichtung zu übergeben, und/oder eine Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung in der oben genannten Weise, um die Bilder der Bildfolge in der gewünschten Weise auszuwerten.
Wesentliche Teile der Steuersequenzermittlungseinrichtung, insbesondere die Markierungsbereichs-Ermittlungseinheit und eventuell eine HF-Puls-Ermittlungseinheit und/oder eine Gradientenberechnungseinheit, können in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Das gleiche gilt für die Strukturdatenermittlungseinrichtung, insbesondere deren Markierungsermittlungseinheit und Analyseeinheit. Die Markierungsbereichs-Ermittlungseinheit kann z.B. auch eine Schnittstelle aufweisen, um Bilddaten einer Vormessung (z.B. Übersichtsmessung) aus einem innerhalb der Steuersequenzermittlungseinrichtung angeordneten oder über ein Netz damit verbundenen Datenspeicher – gegebenenfalls auch unter Nutzung einer Benutzerschnittstelle – auszuwählen und zu übernehmen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine, insbesondere grafische, Benutzerschnittstelle handeln, die auch zur manuellen Eingabe von Markierungsbereichen dienen kann. Die Steuersequenzermittlungseinrichtung weist vorzugsweise auch eine Steuersequenz-Ausgabe-Schnittstelle auf, d. h. beispielsweise eine Schnittstelle, die die Steuersequenz an eine Magnetresonanzsteuerung übermittelt, um damit direkt die Messung zu steuern, aber auch eine Schnittstelle, die die Daten über ein Netz versendet und/oder in einem Speicher zur späteren Nutzung hinterlegt. Alle Schnittstellen können ebenfalls zumindest teilweise in Form von Software ausgebildet sein und eventuell auf Hardware-Schnittstellen eines vorhandenen Rechners zurückgreifen.
Die Erfindung umfasst somit auch ein Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer Steuersequenzermittlungseinrichtung und/oder einer Strukturdatenermittlungseinrichtung ladbar ist, mit Programmcode-Abschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuersequenzermittlungseinrichtung und/oder Strukturdatenermittlungseinrichtung ausgeführt wird. Eine solche softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch bisherige Einrichtungen, die zur Ermittlung von Steuersequenzen und/oder zur Ermittlung von Strukturdaten durch eine geeignete Auswertung der aufgenommenen Bildfolgen verwendet werden, durch Implementierung des Programms in geeigneter Weise modifiziert werden können, um in der erfindungsgemäßen Weise Steuersequenzen bzw. Strukturdaten zu ermitteln.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, wobei insbesondere auch die Ansprüche einer Kategorie analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können. Ebenso können Merkmale verschiedener Ausführungsvarianten kombiniert werden.
Zur Festlegung der Markierungsbereiche gibt es verschiedene Möglichkeiten. Bei einer bevorzugten Variante werden der oder die Markierungsbereiche basierend auf Vormessungs-Bilddaten des Objekts, d. h. aus Bilddaten des Objekts aus einer Vormessung, beispielsweise einer geeigneten Übersichtsmessung bzw. Topogramm, einer zuvor erfolgten Nutzmessung einer vorherigen Untersuchung oder insbesondere einem speziell zur Festlegung der Markierungsbereiche erstellten Bild etc. ermittelt.
Ein Markierungsbereich kann einteilig oder mehrteilig sein, d. h. dass der Markierungsbereich aus mehreren Teilmarkierungsbereichen besteht. Solche Markierungsbereiche oder Teilmarkierungsbereiche können zum einen lokal separate Markierungspunkte umfassen, d. h. dass einzelne Punkte innerhalb der Bilddaten markiert werden. Ebenso sind aber auch Markierungsbereiche in Form von Linien oder umschließenden Konturen etc. sowie eine Kombination aus einzelnen Markierungspunkten, Markierungslinien, Markierungskonturen möglich, wie sie später noch erläutert werden.
Besonders bevorzugt ist der Markierungsbereich, insbesondere der oder die einzelnen lokal separaten Markierungspunkte, zumindest mit einer anatomischen Landmarke im Bildbereich korreliert. Üblicherweise sind verschiedene anatomische Landmarken in Listen bzw. anatomischen Atlanten spezifiziert und werden daher sehr häufig als Referenzpunkte für weitere Auswertungen herangezogen.
Bei einer besonders bevorzugten Variante wird der Markierungsbereich auf Basis einer Kontur einer Struktur, insbesondere der Objektstruktur oder einer Teilstruktur davon, im Bildbereich ermittelt. Beispielsweise kann diese Kontur eine Herzwand sein, die eine komplette Herzkammer einschließt. Ganz besonders bevorzugt ist ein Markierungsbereich so gewählt, dass er zumindest eine solche anatomische Struktur im Bildbereich umschließt, beispielsweise eine komplette Herzkammer ringförmig einschließt, so dass mit Hilfe der Markierung dann später in den Bildern sehr einfach auch das Volumen der Herzkammer bestimmt werden kann. Ebenso können auch andere Strukturen von einer Markierung eingeschlossen sein, beispielsweise das gesamte Lungengewebe, um das Volumen der Lunge zu bestimmen, etc.
Zur Ermittlung des Markierungsbereichs können automatisch Bilddaten des Objekts aus einer Vormessung ermittelt bzw. extrahiert werden. Unter „automatisch“ ist hierbei ein vollautomatisches, aber auch ein teilautomatisches Vorgehen zu verstehen, wobei beispielsweise vom Benutzer bestimmte Benennungen eines Organs oder anatomischer Landmarken erfolgen und dann automatisch in Bildern der Vormessung nach diesen Landmarken bzw. Organen und deren Konturen gesucht wird. Entsprechend werden dann die Markierungsbereiche passend gesetzt, indem beispielsweise einzelne separate Markierungspunkte auf die Landmarken gesetzt werden oder Konturen der genannten Objekte durch umlaufende Markierungsbereiche bzw. Markierungslinien eingeschlossen werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung von Strukturdaten auf Basis der Bildfolge hängt die konkrete Auswertung unter anderem mit der Art der Markierungsbereiche zusammen.
Besonders bevorzugt erfolgt eine Ermittlung von Strukturdaten unter Nutzung von geometrischen Abmessungen von zumindest Bereichen der identifizierten Markierungen und/oder Abmessungen zwischen verschiedenen identifizierten Markierungen, z. B. der Distanzen zwischen zwei Markierungen oder des Durchmessers einer ringförmigen Markierungskontur etc.
In vielen Fällen kommt es dabei nicht auf die absoluten Positionen innerhalb der Bilder der Bildfolge an, sondern lediglich um die relativen Positionen. Vorzugsweise erfolgt daher eine Ermittlung der Strukturdaten insbesondere unter Nutzung von Positionsveränderungen der identifizierten Markierungen in den verschiedenen Bildern der Bildfolge. Das heißt, es werden in einzelnen Bildern der Bildfolge jeweils die gleichen Markierungen identifiziert und deren Positionen in den einzelnen Bildern der Bildfolge ermittelt. Auf Basis dieser Positionsveränderungen lassen sich sehr einfach Aussagen darüber machen, wie sich die Struktur räumlich in den verschiedenen Bildern verändert hat.
Alleine durch die Ermittlung einfacher Durchmesser oder Abstände zwischen verschiedenen Markierungspunkten bzw. deren Veränderungen von Bild zu Bild lassen sich relativ einfach vollautomatisch Volumenveränderungen der Objektstruktur erfassen und daraus dann weitere Strukturdaten ableiten, wie bereits die erwähnte Auswurffraktion.
Vorzugsweise ist dabei jedoch dafür gesorgt, dass alle Bilder der Bildfolge mit der gleichen Skalierung hinsichtlich der gleichen räumlichen Lage der Bilder in Bezug auf das Magnetresonanzsystem erzeugt werden, d. h. dass nicht zwischen zwei Bildern der Bildfolge ein anderer Vergrößerungsfaktor oder eine räumliche Verschiebung der Bildkoordinaten oder sonstige Verzerrung in irgendeine Richtung vorliegt.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystems,
2 ein Ablaufschema für einen möglichen Ablauf gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine schematische Darstellung für ein Beispiel eines Hochfrequenzpulszugs und einer damit erzeugten Bildfolge, deren Bilder eine erfindungsgemäß erzeugte Markierung zeigen.
In 1 ist grob schematisch ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzsystem 1 dargestellt. Dieses umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem darin befindlichen Untersuchungsraum 8 bzw. Patiententunnel. Eine Liege 7 ist in diesen Patiententunnel 8 hineinfahrbar, so dass ein Untersuchungsobjekt O, wie z. B. ein darauf liegender Patient, während einer Untersuchung an einer bestimmten Position innerhalb des Magnetresonanzscanners 2 relativ zu dem darin angeordneten Magnetsystem und Hochfrequenzsystem gelagert werden kann bzw. auch während einer Messung zwischen verschiedenen Positionen verfahrbar ist.
Wesentliche Komponenten des Magnetresonanzscanners 2 sind ein Grundfeldmagnet 3, ein Gradientensystem 4 mit Magnetfeldgradientenspulen, um beliebige Magnetfeldgradienten in x-, y- und z- Richtung anzulegen, sowie eine Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 (bzw. Body-Coil). Der Empfang von im Untersuchungsobjekt O induzierten Magnetresonanzsignalen kann über die Ganzkörperspule 5 erfolgen, mit der in der Regel auch die Hochfrequenzsignale zur Induzierung der Magnetresonanzsignale ausgesendet werden. Üblicherweise werden diese Signale aber mit beispielsweise auf oder unter das Untersuchungsobjekt O gelegten Lokalspulen 6 empfangen. Diese Lokalspulen 6 können außer zum Empfangen auch zum Senden genutzt werden. Alle diese Komponenten sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und daher in der 1 nur grob schematisch dargestellt.
Die Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 ist hier in Form einer so genannten Birdcage-Antenne aufgebaut und weist eine Anzahl N von einzelnen Antennenstäben auf, die parallel zum Patiententunnel 8 verlaufen und auf einem Umfang um den Patiententunnel 8 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Endseitig sind die einzelnen Antennenstäbe jeweils kapazitiv ringförmig verbunden.
Die einzelnen Antennenstäbe sind hier über einzelne Sendekanäle S₁, ..., S_N separat von einer Steuereinrichtung 10 ansteuerbar. Dabei kann es sich um einen Steuerrechner handeln, welcher auch aus einer Vielzahl von – gegebenenfalls auch räumlich getrennten und über geeignete Kabel oder dergleichen untereinander verbundenen – Einzelrechnern bestehen kann.
Über eine Terminalschnittstelle 17 ist diese Steuereinrichtung 10 mit einem Terminal 20 verbunden, über das ein Bediener die gesamte Anlage 1 ansteuern kann. Im vorliegenden Fall weist dieses Terminal 20 eine Benutzerschnittstelle 21 mit Tastatur, einem oder mehreren Bildschirmen sowie weiteren Eingabegeräten wie beispielsweise Maus oder dergleichen auf, so dass dem Bediener eine grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung steht.
Die Steuereinrichtung 10 weist u. a. eine Gradienten-Steuereinheit 11 auf, die wiederum aus mehreren Teilkomponenten bestehen kann. Über diese Gradienten-Steuereinheit 11 werden die einzelnen Gradientenspulen mit Steuersignalen SG_x, SG_y, SG_z beschaltet. Hierbei handelt es sich um Gradientenpulse, die während einer Messung an genau vorgesehenen zeitlichen Positionen und mit einem genau vorgegebenen zeitlichen Verlauf gesetzt werden.
Die Steuereinrichtung 10 weist außerdem eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 auf. Diese HF-Sende-/Empfangseinheit 12 besteht ebenfalls aus mehreren Teilkomponenten, um jeweils separat und parallel für die einzelnen Sendekanäle S₁, ... S_N, d. h. auf die einzeln ansteuerbaren Antennenstäbe der Bodycoil 5, Hochfrequenzpulse aufzugeben. Über die Sende-/Empfangseinheit 12 können auch Magnetresonanzsignale empfangen werden. Üblicherweise geschieht dies aber mit Hilfe der Lokalspulen 6. Die mit diesen Lokalspulen 6 empfangenen Rohdaten RD werden von einer weiteren HF-Sende-/Empfangseinheit 13 ausgelesen und verarbeitet. Die hiervon oder von der Ganzkörperspule mittels der HF-Sende-/Empfangseinheit 12 empfangenen Magnetresonanzsignale werden als Rohdaten RD an eine Rekonstruktionseinheit 14 übergeben, die daraus die Bilddaten, im vorliegenden Fall insbesondere die Bilder der gewünschten Bildfolge BF, rekonstruiert und diese in einem Speicher 16 hinterlegt und/oder über die Schnittstelle 17 an das Terminal 20 übergibt, so dass der Bediener sie betrachten kann. Die Bilddaten, bzw. die Bilder der Bildfolge BF, können auch über ein Netzwerk NW an anderen Stellen gespeichert und/oder angezeigt und ausgewertet werden.
Die Gradientensteuerung 11, die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 für die Bodycoil 5 und die HF-Sende-/Empfangseinheit 13 für die Lokalspulen 6 werden jeweils koordiniert durch eine Messsteuereinheit 15 angesteuert. Diese sorgt durch entsprechende Befehle dafür, dass ein gewünschter Gradienten-Pulszug GP durch geeignete Gradientensteuersignale SG_x, SG_y, SG_z ausgesendet wird, und steuert parallel die HF-Steuereinheit 12 so an, dass ein Mehrkanal-Pulszug MP ausgesendet wird, d. h. dass z. B. auf den einzelnen Sendekanälen S₁, ... S_N parallel die passenden Hochfrequenzpulse auf die einzelnen Sendestäbe der Ganzkörperspule 5 gegeben werden. Außerdem muss dafür gesorgt werden, dass zum passenden Zeitpunkt die Magnetresonanzsignale an den Lokalspulen 6 durch die HF-Sende-/Empfangseinheit 13 bzw. eventuelle Signale an der Ganzkörperspule 5 durch die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Die Messsteuereinheit 15 gibt die entsprechenden Signale, insbesondere den Mehrkanal-Pulszug MP an die Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 und den Gradienten-Pulszug GP an die Gradienten-Steuereinheit 11, gemäß einer vorgegebenen Ansteuersequenz AS vor, die Teil eines Steuerprotokolls P ist. In diesem Steuerprotokoll P sind alle Steuerdaten hinterlegt, die während einer Messung eingestellt werden müssen.
Üblicherweise sind in einem Speicher 16 eine Vielzahl von Steuerprotokollen P für verschiedene Messungen hinterlegt. Diese könnten über das Terminal 20 vom Bediener ausgewählt und gegebenenfalls variiert werden, um dann ein passendes Steuerprotokoll P für die aktuell gewünschte Messung zur Verfügung zu haben, mit dem die Messsteuereinheit 15 arbeiten kann. Im Übrigen kann der Bediener auch über ein Netzwerk NW Steuerprotokolle, beispielsweise von einem Hersteller des Magnetresonanzsystems, abrufen und diese dann gegebenenfalls modifizieren und nutzen.
Der grundlegende Ablauf einer solchen Magnetresonanzmessung und die genannten Komponenten zur Ansteuerung sind dem Fachmann aber bekannt, so dass sie hier im Detail nicht weiter besprochen werden. Im Übrigen können ein solcher Magnetresonanzscanner 2 sowie die zugehörige Steuereinrichtung noch eine Vielzahl weiterer Komponenten aufweisen, die hier ebenfalls nicht im Detail erläutert werden.
Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Magnetresonanzscanner 2 auch anders aufgebaut sein kann, beispielsweise mit einem einseitig offenen Patientenraum, und dass im Prinzip die Hochfrequenz-Ganzkörperspule nicht als Birdcage-Antenne aufgebaut sein muss. Die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 mit der Bodycoil 5 und die HF-Sende-/Empfangseinheit 13 mit den Lokalspulen 6 können bei dem obigen Beispiel nach 1 jeweils als Sendeeinrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung angesehen werden. Wesentlich ist lediglich, dass die Sendeeinrichtung mehrere separat ansteuerbare Sendekanäle S₁, ..., S_N aufweist.
In 1 ist hier außerdem eine erfindungsgemäße Steuersequenzermittlungseinrichtung 22 schematisch dargestellt, die zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS dient. Diese Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS enthält u. a. für eine bestimmte Messung einen vordefinierten Mehrkanal-Pulszug MP zur Ansteuerung der einzelnen Sendekanäle S₁, ..., S_N. Die Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS wird im vorliegenden Fall als Teil eines Steuerprotokolls P erstellt.
Außerdem ist in 1 auch eine erfindungsgemäße Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung 30 zur Ermittlung von Strukturdaten eines Untersuchungsobjekts dargestellt, mit deren Hilfe dann, wie noch weiter erläutert wird, unter Nutzung von identifizierten Markierungen aus den verschiedenen Bildern der Bildfolge bestimmte Strukturdaten gewonnen werden können.
Sowohl die Steuersequenzermittlungseinrichtung 22 als auch die Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung 30 sind hier als Teil des Terminals 20 dargestellt und können überwiegend in Form von Softwarekomponenten auf dem Rechner dieses Terminals 20 realisiert sein. Prinzipiell können die Steuersequenzermittlungseinrichtung 22 und/oder die Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung 30 auch Teil der Steuereinrichtung selber sein oder auf separaten, auch voneinander getrennten Rechensystemen realisiert sein. So können beispielsweise die auf einer separaten Rechnereinrichtung erstellten fertigen Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenzen AS gegebenenfalls auch im Rahmen eines kompletten Steuerprotokolls P über ein Netzwerk NW an das Magnetresonanzsystem 1 übermittelt werden. Ebenso können die fertigen Bildfolgen über ein Netzwerk NW auf einen anderen Rechner übermittelt werden, auf dem die Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung 30 realisiert ist, um die Bildfolgen auszuwerten.
Die Steuersequenzermittlungseinrichtung 22 weist hier eine Eingangsschnittstelle 23 auf. In üblicher Weise können der Steuersequenzermittlungseinrichtung 22 über diese Eingangsschnittstelle 23 u. a. eine Zielmagnetisierung und eine Gradiententrajektorie vorgegeben werden, auf deren Basis eine HF-Puls-Optimierungseinheit 25 der Steuersequenzermittlungseinrichtung 22 automatisch eine bestimmte Ansteuersequenz mit einem optimalen Mehrkanal-Pulszug MP zur Erreichung der gewünschten Zielmagnetisierung ermittelt. Dies kann mit einem herkömmlichen Pulsoptimierungsverfahren erfolgen, wie es beispielsweise eingangs im Zusammenhang mit der Schrift von in W. Grishom et al. beschrieben ist. Hierbei können die verschiedensten Optimierungskriterien berücksichtigt werden, insbesondere auch Kriterien zur SAR-Belastung des Patienten während der Messung. Insbesondere können bei der Berechnung der pTX-Pulse, sowohl der Anregungs- und Refokussierungspulse als auch des erfindungsgemäßen pTX-Sättigungspulses SP, jeweils die B₁-Karten und die B₀-Karten hinzugezogen werden, wobei die B₁-Karten jeweils eine räumliche Sensitivität der einzelnen Sendekanäle angeben und die B₀-Karten die räumliche Inhomogenität des B₀-Felds im gewünschten Bildbereich repräsentieren. In diesem Zusammenhang wird insbesondere darauf hingewiesen, dass ein pTX-Sättigsättigungspuls SP im Prinzip in gleicher Weise wie ein normaler pTX-Anregungs- oder -Refokussierungspuls berechnet werden kann. Es ist lediglich erforderlich, dass die räumliche Ziel-Magnetisierung, d. h. die Flipwinkelverteilung, die mit diesem pTX-Sättigungspuls SP erreicht werden soll, an den Markierungsbereich MB angepasst ist, so dass beispielsweise genau im Markierungsbereich MB vor Aussenden des Anregungspulses bereits ein Flipwinkel von 90° vorliegt und bei dem nachfolgenden Anregungspuls, der z. B. eine homogene weitere Flipwinkel-Verkippung um 90° im gesamten Bildbereich erzeugt, die Flipwinkel im Markierungsbereich wieder in z-Richtung zurückgestellt werden und somit nicht mehr zur Bildgebung beitragen können. Die HF-Puls-Optimierungseinheit 25 kann außerdem eine Gradientenpuls-Berechnungseinheit (nicht dargestellt) umfassen, um passend zu den Hochfrequenzpulsen die Gradienten zu berechnen.
Im vorliegenden Fall soll die Steuersequenzermittlungseinrichtung eine Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz zur Erzeugung einer Bildfolge im Cine-Modus erstellen, wobei zunächst durch einen pTX-Sättigungspuls genau definierte Markierungsbereiche im Gewebe der gewünschten darzustellenden Objektstruktur gesättigt werden, so dass bei der nachfolgenden Bilddatenakquisition aus diesen Bereichen keine Rohdaten mehr akquiriert werden können und somit implizit eine in Abhängigkeit von der Gewebeposition vorgegebene Markierung in den Bildern sichtbar wird. Diesem pTX-Sättigungspuls soll dann ein Anregungspuls folgen, um den Bildbereich bzw. das darin befindliche Gewebe anzuregen, und dann eine Anzahl von Refokussierungspulsen, um in schneller Abfolge die gewünschten Bildrohdaten für die gewünschten Bilder der Bildfolge zu erzeugen. Um die Markierungsbereiche bestimmen zu können, weist die Steuersequenzermittlungseinrichtung hier eine Markierungsbereichs-Ermittlungseinheit 24 auf. Wie bereits oben erwähnt, kann diese Markierungsbereichs-Ermittlungseinheit 24 hierzu Vormessungs-Bilddaten VM (d. h. Bilddaten aus einer Vormessung) der Objektstruktur nutzen, welche hier beispielsweise auch über die Schnittstelle 23 übernommen werden können. Diese Markierungsbereichs-Ermittlungseinheit 24 kann dann beispielsweise dafür sorgen, dass die Bilddaten auf einem Bildschirm des Terminals 20 dargestellt werden. Ein Benutzer kann dann über eine Benutzerschnittstelle 21 genau die gewünschten Bereiche, beispielsweise eine Herzwandung oder bestimmte anatomische Landmarken, grafisch auswählen, die markiert werden sollen.
Weiterhin weist die Steuersequenzermittlungseinrichtung 22 eine HF-Puls-Optimierungseinheit 25 auf, um den gewünschten Mehrkanal-Puls MP in der üblichen Weise zu erzeugen, wobei jedoch die räumlichen Ziel-Vorgaben für den Sättigungspuls berücksichtigt werden, die in der Markierungsbereichs-Ermittlungseinheit 24 bestimmt wurden.
Über eine Schnittstelle 26 wird dann die komplette Ansteuersequenz AS über das Terminal 20, beispielsweise über die Terminal-Schnittstelle 17, an die Steuereinrichtung 10 übergeben.
Die Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung 30 weist eine Bilddaten-Schnittstelle 31 auf, über die eine Bildfolge BF des definierten Bildbereichs BB (welche z. B. ebenfalls vor der Messung von einem Bediener mittels Vormessungs-Bilddaten VM festgelegt wurde) erfasst werden kann. Diese Bildfolge BF wird dann zunächst an eine Markierungsermittlungseinheit 32 übergeben, welche die Markierungen M in den Bildern der Bildfolge identifiziert. Dies ist relativ einfach, da es sich hierbei ja um Bereiche handelt, in denen keine Bilddaten aufgenommen wurden, d. h. in denen keine Bilddaten für die jeweiligen Pixel bzw. Voxel vorliegen. In einem üblichen MR-Bild treten diese Stellen beispielsweise als schwarze Bereiche hervor, wie dies in der in 3 schematisch dargestellten Bildfolge erkennbar ist.
Die identifizierten Markierungen M bzw. die Positionsinformationen, wo diese Markierungen M liegen, werden dann an eine Analyseeinheit 33 übergeben, die dann die gewünschten Strukturdaten SD unter Nutzung der identifizierten Markierungen in den verschiedenen Bildern der Bildfolge ermittelt. Beispielsweise kann die Analyseeinheit 33 auf Basis von umlaufenden Markierungen, die z. B. den Konturen eines bestimmten Objekts in den Bildern folgen, ein bestimmtes Volumen dieses Objekts abschätzen oder die Veränderungen von Distanzen zwischen zwei Markierungen ermitteln, entsprechend auswerten und darauf basierend dann beispielsweise für eine Diagnose relevante Daten (d. h. die Strukturdaten) ermitteln. Die Strukturdaten SD können dann über eine Ausgabeschnittstelle 34 an das Terminal 20 wieder ausgegeben und/oder an geeigneter Stelle gespeichert werden.
Das gesamte Verfahren wird im Folgenden noch einmal anhand von 2 erläutert, wobei die oben beschriebenen Komponenten der Steuersequenzermittlungseinrichtung 22 bzw. der Strukturdaten-Ermittlungseinrichtung 30 verwendet werden können.
In einem ersten Schritt I können beispielsweise zunächst Vormessungs-Bilddaten VM über den gewünschten Bereich des Untersuchungsobjekts oder über das komplette Untersuchungsobjekt mit einer herkömmlichen Messsequenz gemessen werden, d. h. es wird beispielsweise ein geeignetes Topogramm oder dergleichen erzeugt.
Diese Vormessungs-Bilddaten VM können dann in einem Schritt II dazu verwendet werden, um die Markierungsbereiche MB zu setzen bzw. in der bereits zuvor beschriebenen Weise anzugeben, in welchen Bereichen der Objektstruktur das Gewebe mit einem Sättigungspuls beaufschlagt werden soll, so dass bei der späteren Aufnahme der Bildfolge in diesen Bereichen keine Bilddaten erfasst werden.
Die Markierungsbereiche MB bzw. deren Positionsdaten werden dann innerhalb des Schritts III, in dem die Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS berechnet wird, zur Berechnung des pTX-Sättigungspulses SP, insbesondere dessen Ziel-Magnetisierung, genutzt. Mit Hilfe der fertigen Ansteuersequenz AS erfolgt dann im Schritt IV die Ansteuerung des Magnetresonanzsystems bzw. die Akquisition der Rohdaten RD für die gewünschte Bildfolge. Diese Rohdaten RD werden im Schritt V verwendet, um die Bilder der Bildfolge BF zu rekonstruieren.
3 zeigt im oberen Bereich, über eine Zeitachse aufgetragen, grob schematisch einen Mehrkanal-Pulszug MP, d. h. eine Kette von pTX-Hochfrequenzpulsen über der Zeit t, bestehend aus einem Sättigungspuls SP, einem nachfolgenden Anregungspuls AP und dann einer Vielzahl von weiteren Refokussierungspulsen RP₁, RP₂, RP₃, RP₄, ..., wobei hier aus Platzgründen nur vier Refokussierungspulse RP₁, RP₂, RP₃, RP₄, ... dargestellt sind. Alle Pulse sind hier ganz vereinfacht dargestellt, da es ja nur um die relative Anordnung zueinander geht. Tatsächlich verläuft der Amplitudenverlauf dieser pTX-Pulse jeweils erheblich komplizierter. Zusätzlich müssen selbstverständlich noch geeignete Gradientenpulse ausgespielt werden, insbesondere um die räumliche Kodierung jeweils zu erreichen.
Unter dieser Darstellung des Mehrkanal-Pulszugs MP ist ebenso schematisch eine damit erzeugbare Bildfolge BF beispielhaft dargestellt. Das erste ganz linke Bild zeigt dabei zunächst jedoch Vormessungs-Bilddaten VM, d. h. ein vorab gemessenes Bild, mit der Objektstruktur OS, hier beispielsweise ein Herzen mit einer Herzkammer HK. Im zweiten Bild rechts daneben ist dargestellt, wie in diesen Vormessungs-Bilddaten VM ein Markierungsbereich MB gesetzt wurde. Dieser Markierungsbereich MB ist hier ein einfacher Kreis, welcher genau eine Herzkammer umschließt. Aus schematischen Gründen ist hier der Markierungsbereich mit einer relativ dicken Linie eingezeichnet. Tatsächlich kann diese Linie natürlich erheblich feiner sein, so dass weniger vom Bildbereich durch die Markierung abgedeckt wird. Dieser Markierungsbereich MB gibt nun eine Ziel-Magnetisierung ZM für den pTX-Sättigungspuls SP vor. Der pTX-Sättigungspuls SP wird also so aufgebaut, dass er selektiv nur im Gewebe des Markierungsbereichs MB eine Flipwinkel-Verkippung um 90° erreicht.
Anschließend wird dann in üblicher Weise der Anregungspuls AP von beispielsweise ebenfalls 90° sowie die nachfolgenden Refokussierungspulse RP₁, RP₂, RP₃, RP₄, ... von zum Beispiel 180° ausgespielt. Sowohl der Anregungspuls AP als auch die Refokussierungspulse RP₁, RP₂, RP₃, RP₄, ... wirken jedoch vorzugsweise möglichst homogen im gesamten Bildbereich BB, d. h. beispielsweise in der gesamten ausgewählten Schicht. Somit werden durch den Anregungspuls AP zunächst im gesamten Bildbereich die Flipwinkel um 90° verkippt, wobei lediglich im Markierungsbereich MB ein Flipwinkel von 180° erreicht wird, da hier ja bereits ein Flipwinkel von 90° vorlag. Die Spins im Markierungsbereich MB sind folglich wieder parallel zur z-Achse ausgerichtet, so dass auch die nachfolgenden Refokussierungspulse RP₁, RP₂, RP₃, RP₄, ... in diesem Markierungsbereich MB kein Echo mehr induzieren können.
Es ergibt sich somit die unter dem Mehrkanal-Pulszug MP dargestellte Bildfolge BF, wobei die einzelnen Bilder BD₁, BD₂, BD₃, BD₄, ... jeweils in den verschiedenen Auslesephasen nach den aufeinanderfolgenden Refokussierungspulsen RP₁, RP₂, RP₃, RP₄, ... der Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS erfasst worden sind. Alle Bilder BD₁, BD₂, BD₃, BD₄, ... der Bildfolge BF zeigen exakt die gleiche Objektstruktur OS wie das erste ganz links befindliche Bild (der Vormessungs-Bilddaten VM), in dem der Markierungsbereich MB mit Hilfe einer grafischen Benutzerschnittstelle angegeben wurden, jedoch in unterschiedlichen Bewegungsphasen. Der zeitliche Abstand zwischen diesen einzelnen Bildern BD₁, BD₂, BD₃, BD₄, ... liegt normalerweise im ms-Bereich (z. B. um 30 ms).
In jedem Bild BD₁, BD₂, BD₃, BD₄, ... der Bildfolge BF ist dabei deutlich die Markierung M zu sehen, die dadurch erzeugt wurde, dass in dem entsprechenden Gewebebereich keine Bilddaten erfasst werden konnten, weil das Gewebe ja durch den exakt spezifiziert räumlich selektiven pTX-Sättigungspuls SP vor Aussenden des Anregungspulses AP und der Refokussierungspulse RP₁, RP₂, RP₃, RP₄, ... gesättigt wurde. Deutlich zu sehen ist hier auch, dass die Markierung M nicht bezüglich des Rahmens der einzelnen Bilder – d. h. der Bildkoordinaten – fix ist, sondern bezüglich der Objektstruktur OS selber, d. h. die Markierung bleibt immer im Bereich der Wandung der Herzkammer HK. Somit ist der Durchmesser dieser kreisförmigen Markierung M hier immer mit dem aktuellen Volumen der Herzkammer HK verknüpft. Dies zeigt, dass in relativ einfacher Weise eine Auswertung der Bildfolge BF möglich ist, um bestimmte Strukturdaten, wie beispielsweise hier das Volumen der Herzkammer HK in Abhängigkeit von den Bildern BD₁, BD₂, BD₃, BD₄, ... der Bildfolge BF und somit in Abhängigkeit von der Zeit zu bestimmen.
Eine solche Auswertung der Bildfolge BF kann im Schritt VI in 2 erfolgen. Dieser Schritt VI besteht dabei aus zwei Teilschritten, nämlich zunächst dem Schritt VII, in dem in den Bildern BD₁, BD₂, BD₃, BD₄, ... die Markierungen M gesucht werden. Dies ist relativ einfach möglich, da ja in den Bilddaten an dieser Stelle keine Bildinformationen vorliegen. In einem nachfolgenden Schritt VIII werden dann diese Markierungen M analysiert und ausgewertet bzw. die Positionsdaten der Markierungen M in Abhängigkeit von den Bilddaten bzw. der Zeit ausgewertet, um zu den gewünschten Strukturdaten SD zu kommen.
Wie am Beispiel zuvor gezeigt werden konnte, ist es also mit Hilfe von dynamischen pTX-Pulsen insbesondere mit Hilfe eines dynamischen pTX-Sättigungspulses auf einfache Weise möglich, gezielt einen ganz bestimmten geometrischen Bereich innerhalb des anatomischen MR-Bildes zu sättigen und somit direkt Organgrenzen, Organbereiche oder andere anatomische Landmarken zu markieren. Dadurch entfallen die störenden globalen Streifen, und eine robuste automatische Visualisierung oder Messung der gesamten Volumenbewegung wird möglich.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den zuvor beschriebenen detaillierten Verfahren und Aufbauten um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Insbesondere ist die Verwendung der Erfindung nicht auf Herzaufnahmen beschränkt, sondern kann bei Magnetresonanzaufnahmen beliebiger bewegter Objekte – insbesondere auch im nichtmedizinischen Bereich – vorteilhaft eingesetzt werden. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

W. Grishom et al.: „Spatial Domain Method for the Design of RF Pulses in Multicoil Parallel Excitation“, Mag. Res. Med. 56, 620–629, 2006 [0004]
W. Grishom et al. [0047]

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS) zur Erzeugung einer Bildfolge (BF) eines definierten Bildbereichs (BB) eines Untersuchungsobjekts (O), welche Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS) einen Mehrkanal-Pulszug (MP) mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem (1) über verschiedene unabhängige Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) einer Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) parallel auszusendenden HF-Pulszügen umfasst, wobei der Mehrkanal-Pulszug (MP) einen Anregungspuls (AP) zur Anregung des Bildbereichs (BB) sowie eine nachfolgende Anzahl von Refokussierungspulsen (RP₁, RP₂, RP₃, RP₄, ...) umfasst, um jeweils ein Echosignal zur Akquisition von Rohdaten für ein Bild (B₁, B₂, B₃, B₄, ...) der Bildfolge (BF) anzuregen, wobei in Abhängigkeit von einer im Bildbereich (BB) darzustellenden Objektstruktur (OS) zumindest ein definierter Markierungsbereich (MB) im Bildbereich (BB) ermittelt wird und der Mehrkanal-Pulszug (MP) derart ermittelt wird, dass er vor dem Anregungspuls (AP) einen Sättigungspuls (SP) umfasst, um beim Aussenden dieses Sättigungspulses (SP) an den und/oder in den Markierungsbereichen (MB) eine Sättigung zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsbereich (MB) basierend auf Vormessungs-Bilddaten (VM) des Objekts (O) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsbereich (MB) zumindest einen lokal separaten Markierungspunkt umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsbereich (MB) mit zumindest einer anatomischen Landmarke korreliert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsbereich (MB) auf Basis einer Kontur einer Struktur (HK) im Bildbereich (BB) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsbereich (MB) zumindest eine Struktur (HK) im Bildbereich (BB) umschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsbereich (MB) automatisch aus Vormessungs-Bilddaten (VM) des Objekts (O) extrahiert wird.
Verfahren zur Erzeugung einer Bildfolge (BF) eines definierten Bildbereichs (BB) eines Untersuchungsobjekts (O) mittels eines Magnetresonanzsystems (1), wobei das Magnetresonanzsystem (1) mit einer nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ermittelten Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS) angesteuert wird.
Verfahren zur Ermittlung von Strukturdaten (SD) eines Untersuchungsobjekts (O) mit folgenden Schritten: – Erfassen einer Bildfolge (BF) eines definierten Bildbereichs (BB) des Untersuchungsobjekts (O), welche mittels eines Magnetresonanzsystems (1) mit einem Verfahren nach Anspruch 8 erzeugt wurde, – Identifizierung von Markierungen (M) einer Objektstruktur (OS) in Bildern (B1, B2, B3, B4, ...) der Bildfolge (BF), welche durch die mittels des Sättigungspulses erzeugte lokal definierte Sättigung erreicht wurde, – Ermittlung der Strukturdaten (SD) unter Nutzung der identifizierten Markierungen (M) in den verschiedenen Bildern (B₁, B₂, B₃, B₄, ...) der Bildfolge (BF).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ermittlung der Strukturdaten (SD) unter Nutzung von Positionsveränderungen der identifizierten Markierungen (M) in den verschiedenen Bildern (B1, B2, B3, B4, ...) der Bildfolge (BF) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ermittlung der Strukturdaten (SD) unter Nutzung von geometrischen Abmessungen von zumindest Bereichen der identifizierten Markierungen (M) und/oder Abmessungen zwischen verschiedenen identifizierten Markierungen (M) erfolgt.
Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS) zur Erzeugung einer Bildfolge (BF) eines definierten Bildbereichs (BB) eines Untersuchungsobjekts (O), welche Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS) einen Mehrkanal-Pulszug (MP) mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem (1) über verschiedene unabhängige Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) einer Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) parallel auszusendenden HF-Pulszügen umfasst, wobei der Mehrkanal-Pulszug (MP) einen Anregungspuls (AP) zur Anregung des Bildbereichs (BB) sowie eine nachfolgende Anzahl von Refokussierungspulsen (RP₁, RP₂, RP₃, RP₄, ...) umfasst, um jeweils ein Echosignal zur Akquisition von Rohdaten (RD) für ein Bild (B1, B2, B3, B4, ...) der Bildfolge (BF) anzuregen, wobei die Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) eine Markierungsbereichs-Ermittlungseinheit (24) aufweist, um in Abhängigkeit von einer im Bildbereich (BB) darzustellenden Objektstruktur (OS) zumindest einen definierten Markierungsbereich (MB) im Bildbereich (BB) zu ermitteln, und wobei die Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) so ausgebildet ist, dass sie einen Mehrkanal-Pulszug (MP) so bestimmt, dass er vor dem Anregungspuls (AP) einen Sättigungspuls (SP) umfasst, um beim Aussenden dieses Sättigungspulses (SP) an den und/oder in den Markierungsbereichen (MB) eine Sättigung zu erreichen.
Strukturdatenermittlungseinrichtung (30) zur Ermittlung von Strukturdaten (SD) eines Untersuchungsobjekts (O) mit – einer Bilddatenschnittstelle (31) zum Erfassen einer Bildfolge (BF) eines definierten Bildbereichs (BB) des Untersuchungsobjekts (O), welche von einem Magnetresonanzsystem (1) mit einem Verfahren nach Anspruch 8 erzeugt wurde, und – einer Markierungsermittlungseinheit (32) zur Identifizierung von Markierungen (M) einer Objektstruktur (OS) in Bildern (B₁, B₂, B₃, B₄, ...) der Bildfolge (BF), welche durch die mittels des Sättigungspulses (SP) erzeugte lokal definierte Sättigung erreicht wurden, wobei die Strukturdatenermittlungseinrichtung (30) so ausgebildet ist, dass die Ermittlung der Strukturdaten (SD) unter Nutzung der identifizierten Markierungen (M) in den verschiedenen Bildern (B₁, B₂, B₃, B₄, ...) der Bildfolge (BF) erfolgt.
Magnetresonanzsystem (1) mit einer Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) mit einer Mehrzahl von unabhängigen Hochfrequenz-Sendekanälen (S₁, ..., S_N) und mit einer Steuereinrichtung (15), welche ausgebildet ist, um zur Durchführung einer gewünschten Messung auf Basis einer vorgegebenen Ansteuersequenz (AS) einen Mehrkanal-Pulszug (MP) mit mehreren parallelen individuellen HF-Pulszügen über die verschiedenen Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) auszusenden und dazu koordiniert über das Gradientensystem einen Gradienten-Pulszug (GP) auszusenden, gekennzeichnet durch eine Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) nach Anspruch 13, um eine Ansteuersequenz zu ermitteln und diese an die Steuereinrichtung (15) zu übergeben, und/oder eine Strukturdatenermittlungseinrichtung (30) nach Anspruch 13.
Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) und/oder Strukturdatenermittlungseinrichtung (30) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn das Programm in der Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) und/oder Strukturdatenermittlungseinrichtung (30) ausgeführt wird.