DE102013215526B3 - Method and device for generating a slice image using a magnetic resonance tomography device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Schnittbildes (342) eines aufzunehmenden Objekts unter Verwendung eines Magnetresonanztomografie-Geräts. Dabei umfasst das Verfahren einen Schritt des Erfassens einer Serie von Projektionen (330, 332, 334, 336, 338) des aufzunehmenden Objekts unter Verwendung je einer Pulssequenz, insbesondere einer balanced-SSFP-Sequenz, mit je einem Phasenzyklus, einen Schritt des Kombinierens der Serie von Projektionen (330, 332, 334, 336, 338) in dem k-Raum (340) sowie einen Schritt des Anwendens (224) einer Rekonstruktion auf den k-Raum (340), um ein Schnittbild (342) des aufzunehmenden Objekts als Funktion der Serie von Projektionen (330, 332, 334, 336, 338) zu erhalten. Dabei ist der Phasenzyklus (ΔΘ1, ΔΘ2, ΔΘ3, ΔΘ4, ΔΘn) für jede der Pulssequenzen verschieden, wobei sich die Serie von Projektionen (330, 332, 334, 336, 338) im Zentrum eines k-Raums (340) überlagern;The invention relates to a method for generating a sectional image (342) of an object to be recorded using a magnetic resonance tomography device. The method comprises a step of acquiring a series of projections (330, 332, 334, 336, 338) of the object to be recorded using a pulse sequence, in particular a balanced SSFP sequence, each with a phase cycle, a step of combining the A series of projections (330, 332, 334, 336, 338) in the k-space (340) and a step of applying (224) a reconstruction to the k-space (340) to produce a cross-sectional image (342) of the object to be captured as a function of the series of projections (330, 332, 334, 336, 338). The phase cycle (ΔΘ1, ΔΘ2, ΔΘ3, ΔΘ4, ΔΘn) is different for each of the pulse sequences, the series of projections (330, 332, 334, 336, 338) being superimposed in the center of a k-space (340);
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Schnittbildes unter Verwendung eines Magnetresonanztomografie-Geräts, auf eine entsprechende Vorrichtung zum Erzeugen eines Schnittbildes unter Verwendung eines Magnetresonanztomografie-Geräts, ein entsprechendes Magnetresonanztomografie-Gerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a method for generating a slice image using a magnetic resonance tomography device, to a corresponding device for producing a slice image using a magnetic resonance tomography device, a corresponding magnetic resonance tomography device and to a corresponding computer program product.
Mittels Magnetresonanz-Tomografie können Schnittbilder von Objekten angefertigt werden. Ein Verfahren zur Aufnahme von Schnittbildern mittels Magnetresonanz-Tomografie ist die balanced-SSFP-Sequenz, die beispielsweise in der Herzbildgebung, in der Angiografie sowie zur dynamischen Bildgebung eingesetzt wird. Die Bezeichnung SSFP-Sequenz steht hierbei für „Steady State Free Precession”-Sequenz. Ein intrinsischer Nachteil der balanced-SSFP-Sequenz ist die starke Anfälligkeit gegenüber Offresonanzeffekten. Spins, deren Offresonanzwinkel in ein Signalminimum fällt, erscheinen im Schnittbild dunkel oder schwarz, was als so genanntes Bandingartefakt bezeichnet wird.Using magnetic resonance tomography, sectional images of objects can be made. One technique for acquiring tomograms using magnetic resonance tomography is the balanced SSFP sequence used in, for example, cardiac imaging, angiography and dynamic imaging. The term SSFP sequence stands for "steady state free precession" sequence. An intrinsic disadvantage of the balanced SSFP sequence is its strong susceptibility to off-resonance effects. Spins whose off-resonance angle falls within a signal minimum appear dark or black in the cross-section, which is referred to as a banding artifact.
Eine mehrfach phasenzyklierte Steady State Free Precession Sequenz mit einer Anzahl von mindestens zwei Teilsequenzen mit alternierenden Hochfrequenz-Anregungspulsen ist aus der
Die Druckschrift J. L. Klaers et al. ”Extending performance of fat-water separated alternating TR SSFP: ultra-high 0.29 mm isotropic resolution” in: Proceedings ISMRM, 18, 2010, S. 772 beschreibt eine gewöhnliche phasenzyklierte Messung. Das heißt, es werden mehrere Bilder (in diesem Fall zwei) mit jeweils konstantem Phasenzyklus akquiriert.The document J. L. Klaers et al. TR SSFP: ultra-high 0.29 mm isotropic resolution "in: Proceedings ISMRM, 18, 2010, p. 772 describes an ordinary phase-cycled measurement. That is, multiple images (in this case, two) each having a constant phase cycle are acquired.
Die Druckschrift
Die Druckschriften
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines Schnittbildes unter Verwendung eines Magnetresonanztomografie-Geräts, weiterhin eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Schnittbildes unter Verwendung eines Magnetresonanztomografie-Geräts, das dieses Verfahren verwendet, ein entsprechendes Computerprogrammprodukt sowie schließlich ein entsprechendes Magnetresonanztomografie-Gerät gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt.Against this background, the present invention provides a method for producing a slice image using a magnetic resonance tomography apparatus, a device for generating a slice image using a magnetic resonance tomography apparatus that uses this method, a corresponding computer program product and, finally, a corresponding magnetic resonance tomography apparatus presented according to the main claims.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Durch die Kombination einer, insbesondere radialen, Bildgebung mittels einer balanced-SSFP-Sequenz mit einem dynamischen Phasenzyklus kann ein Schnittbild erzeugt werden, welches frei von Bandingartefakten ist. Bei den nacheinander aufgenommenen Projektionen wird der Phasenzyklus schrittweise erhöht. Bei dem vorgestellten Verfahren ist es ausreichend, einen einzigen k-Raum zu erfassen.By combining a, in particular radial, imaging by means of a balanced SSFP sequence with a dynamic phase cycle, a slice image can be generated which is free of banding artifacts. In successive recorded projections, the phase cycle is gradually increased. In the presented method, it is sufficient to detect a single k-space.
Es wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Schnittbildes eines aufzunehmenden Objekts unter Verwendung eines Magnetresonanztomografie-Geräts vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Erfassen einer Serie von Projektionen des aufzunehmenden Objekts unter Verwendung je einer Pulssequenz, insbesondere einer balanced-SSFP-Sequenz, mit je einem Phasenzyklus, wobei der Phasenzyklus für jede der Pulssequenzen verschieden ist, und wobei sich die Serie von Projektionen im Zentrum eines k-Raums überlagert;
Kombinieren der Serie von Projektionen in dem k-Raum; und
Anwenden einer Rekonstruktion auf den k-Raum, um ein Schnittbild des aufzunehmenden Objekts als Funktion der Serie von Projektionen zu erhalten.A method is presented for producing a sectional image of an object to be recorded using a magnetic resonance tomography apparatus, the method having the following steps:
Acquiring a series of projections of the object to be recorded using a respective one of a pulse sequence, in particular a balanced SSFP sequence, each having a phase cycle, the phase cycle being different for each of the pulse sequences, and wherein the series of projections is in the center of a k-space layered;
Combining the series of projections in the k-space; and
Apply a reconstruction to the k-space to obtain a cross-sectional image of the object to be photographed as a function of the series of projections.
Unter der Magnetresonanztomografie kann eine Kernspintomografie oder abgekürzt MRT verstanden werden. Unter einer Pulssequenz kann eine balanced-SSFP-Sequenz oder kurz eine Sequenz verstanden werden. Die Abkürzung SSFP steht dabei für für den englischsprachigen Ausdruck „Steady State Free Precession”. Dabei kann einer Sequenz eine Reihe von Parametern zugeordnet sein. Dabei kann einer Projektion eine Sequenz zugeordnet sein. So kann der Phasenzyklus der nacheinander aufgenommenen Projektionen schrittweise erhöht werden. Unter einem Phasenzyklus kann das Inkrement verstanden werden, um das die Phase der Hochfrequenz Anregungspulse erhöht wird. Dabei kann unter Phase eine Einstrahlrichtung verstanden werden. Die Verwendung eines bestimmten Phasenzyklus verschiebt die Frequenzantwortfunktion entlang der Offresonanzwinkel (Abszisse). Somit kann einer Projektion oder einer Pulssequenz ein Phasenzyklus zugeordnet werden. Die im Schritt des Erfassens erfassten Projektionen können in dem k-Raum sternförmig kombiniert werden. Im Schritt des Kombinierens können die Projektionen gewichtet in dem k-Raum kombiniert werden. Auf den so erfassten k-Raum kann eine Rekonstruktion, insbesondere eine radiale Rekonstruktion, angewendet werden. Mittels einer Rekonstruktion kann aus dem k-Raum ein Schnittbild des aufzunehmenden Objekts erzeugt werden, beziehungsweise ein Signal, welches ein Schnittbild des aufzunehmenden Objekts repräsentiert.Magnetic resonance imaging can be understood as magnetic resonance imaging or MRI for short. A pulse sequence can be understood to mean a balanced SSFP sequence or, in short, a sequence. The abbreviation SSFP stands for the English-language expression "steady state free precession". In this case, a sequence can be assigned a number of parameters. In this case, a projection can be assigned a sequence. Thus, the phase cycle of successively recorded projections can be gradually increased. A phase cycle may be understood to mean the increment by which the phase of the high-frequency excitation pulses is increased. In this case, a direction of incidence can be understood by phase. The use of a particular phase cycle shifts the frequency response function along the off-resonance angles (abscissa). Thus, a projection or a pulse sequence can be assigned a phase cycle. The projections acquired in the step of capturing can be combined in a star shape in the k-space. In the combining step, the projections can be weighted in the k-space combined. On the k-space thus detected, a reconstruction, in particular a radial reconstruction, to be applied. By means of a reconstruction, a sectional image of the object to be recorded can be generated from the k-space, or a signal representing a sectional image of the object to be recorded.
In einer Ausführungsform wird der Phasenzyklus schrittweise erhöht.In one embodiment, the phase cycle is incrementally increased.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kombination einer balanced-SSFP-Sequenz, insbesondere einer radialen balanced-SSFP-Sequenz, mit einem dynamischen Phasenzyklus. Während bei einer Standard balanced-SSFP-Sequenz ein Schnittbild zu einem festen Phasenzyklus aufgenommen wird, wird hier der Phasenzyklus dynamisch erhöht. Das heißt, jede Projektion kann mit einem anderen Phasenzyklus aufgenommen werden. Das Phasenzyklusinkrement zwischen zwei aufeinanderfolgenden Projektionen kann hierbei so angepasst werden, dass nach Füllen des k-Raums insgesamt 360°, das heißt, alle möglichen Phasenzykluswerte, durchlaufen wurden. Die so akquirierten Daten können, wie im Weiteren beschrieben, auf verschiedene Arten rekonstruiert werden. Im Gegensatz zu kartesischer Bildgebung tragen bei radialer Bildgebung alle aufgenommenen Projektionen zum k-Raum-Zentrum und somit zum wesentlichen Kontrast des Schnittbildes bei. Somit liegt im k-Raum-Zentrum eine Summe der Signale der verschiedenen Projektionen zu verschiedenen Phasenzyklen vor, das heißt, eine Summe aus N Phasenzyklen, wobei N die Anzahl der akquirierten Projektionen kennzeichnet. Führt man eine gewöhnliche Rekonstruktion, insbesondere eine radiale Rekonstruktion, des k-Raums durch, erhält man somit ein Bild, dessen Kontrast sich aus der Summe der verschiedenen Projektionen zusammensetzt und somit frei von Bandingartefakten ist.One aspect of the present invention is the combination of a balanced SSFP sequence, in particular a radial balanced SSFP sequence, with a dynamic phase cycle. While in a standard balanced SSFP sequence, a slice image is added to a fixed phase cycle, the phase cycle is dynamically increased here. That is, each projection can be recorded with a different phase cycle. The phase cycle increment between two successive projections can be adapted so that after filling the k-space a total of 360 °, that is, all possible phase cycle values, have been run through. The data thus acquired can be reconstructed in various ways, as described below. In contrast to Cartesian imaging, in radial imaging all recorded projections contribute to the k-space center and thus to the substantial contrast of the slice image. Thus, in the k-space center, there is a sum of the signals of the different projections at different phase cycles, that is, a sum of N phase cycles, where N denotes the number of acquired projections. If one carries out an ordinary reconstruction, in particular a radial reconstruction, of k-space, one thus obtains an image whose contrast is composed of the sum of the different projections and thus is free from banding artifacts.
Vorteilhafterweise schafft die vorliegende Erfindung eine robuste Entfernung von Bandingartefakten, auch bei großen Feldinhomogenitäten. Dabei kann eine kurze Messzeit eingehalten beziehungsweise erzielt werden. Vorteilhafterweise kann es sich um eine Einzelschuss-Messung handeln, das heißt, es wird nur ein einziger k-Raum akquiriert. Dabei kann ein dynamischer Phasenzyklus einfach in eine (radiale) balanced-SSFP-Sequenz eingefügt werden. Die Rekonstruktion des k-Raums ist mit einer einfachen Rekonstruktionsmethode möglich; so kann eine Standard-Rekonstruktion, insbesondere eine radiale Rekonstruktion, die beispielsweise in einem klinischen Scanner bereits standardmäßig implementiert ist, eingesetzt werden.Advantageously, the present invention provides robust removal of banding artifacts, even with large field inhomogeneities. In this case, a short measuring time can be maintained or achieved. Advantageously, it may be a single-shot measurement, that is, only a single k-space is acquired. A dynamic phase cycle can easily be inserted into a (radial) balanced SSFP sequence. The reconstruction of k-space is possible with a simple reconstruction method; Thus, a standard reconstruction, in particular a radial reconstruction, which is already implemented by default in a clinical scanner, for example, can be used.
Da die vorgestellte Erfindung Bandingartefakte auch bei großen Feldinhomogenitäten robust entfernen kann, sind als Einsatzgebiete hoch aufgelöste Messungen, eine Hochfeldbildgebung, eine Bildgebung von Luft-Gewebegrenzflächen sowie eine Bildgebung von Implantaten oder Metallen denkbar.Since the presented invention can robustly remove banding artifacts even in the case of large field inhomogeneities, high-resolution measurements, high-field imaging, imaging of air-tissue interfaces and imaging of implants or metals are conceivable fields of application.
Da die Signalminima der Frequenzantwortfunktion (engl. ”frequency response function”, FRF) indirekt proportional zur verwendeten Repetitionszeit TR sind, wird zur Vermeidung von Bandingartefakten bei einer Standard balanced-SSFP-Sequenz in der Regel die Repetitionszeit TR sehr klein gewählt. Da durch die vorliegende Erfindung Bandingartefakte vollständig entfernt werden, kann folglich die Repetitionszeit TR beliebig groß gewählt werden. Dies ermöglicht die Verwendung von RF-Pulsen mit großer Dauer, und somit sind SAR-reduzierte balanced-SSFP-Aufnahmen möglich. Dabei bezeichnet SAR (für engl. „specific absorption rate”) die spezifische Absorptionsrate. Weiterhin kann die Verwendung von beliebig niedrigen Slew-Rates sehr leise balanced-SSFP-Aufnahmen ermöglichen sowie eine Reduktion von Wirbelströmen, die zu Artefakten führen. Dabei bezeichnet ”Slew-Rate” die Anstiegsrate des Gradienten (in anderen Worten: die (Flanken-)Steilheit bzw. die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit.Since the signal minimums of the frequency response function (FRF) are indirectly proportional to the repetition time TR used, the repetition time TR is generally chosen to be very small in order to avoid banding artifacts in a standard balanced SSFP sequence. Since banding artifacts are completely removed by the present invention, therefore, the repetition time TR can be arbitrarily large. This allows the use of RF pulses of great duration, and thus SAR-reduced balanced SSFP recordings are possible. In this case, SAR (for "specific absorption rate") denotes the specific absorption rate. Furthermore, the use of arbitrarily low Slew-Rates very quiet balanced SSFP recordings and a reduction of eddy currents, which lead to artifacts. In this case, "slew rate" denotes the rate of increase of the gradient (in other words, the (slope) steepness or the voltage rise rate.
Im Schritt des Anwendens kann zur Rekonstruktion ein spezieller k-Raum-Filter verwendet werden, der für das k-Raum-Zentrum nur eine niedrige Anzahl an Projektionen verwendet, wobei die Projektionsanzahl für äußere Bereiche des k-Raums schrittweise erhöht wird. Alternativ kann im Schritt des Anwendens zur Rekonstruktion ein KWIC-Filter (k-space weighted image contrast filter) angewendet werden, um das Schnittbild zu erhalten. Ersatzweise oder alternativ kann mit einem speziellen k-Raum-Filter oder einem KWIC-Filter eine Mehrzahl angepasster Schnittbilder erhalten werden. Aus einem k-Raum kann man eine Mehrzahl von Bildern zu verschiedenen Phasenzyklen erhalten. Die Mehrzahl von Bildern kann anschließend weiterverarbeitet werden.In the step of applying, a special k-space filter may be used for reconstruction, using only a small number of projections for the k-space center, gradually increasing the number of projections for outer areas of k-space. Alternatively, in the step of applying for reconstruction, a k-space weighted image contrast filter (KWIC) may be used to obtain the slice image. Alternatively or alternatively, a plurality of adapted sectional images can be obtained with a special k-space filter or a KWIC filter. From a k-space one can obtain a plurality of images at different phase cycles. The plurality of images can then be further processed.
Mit anderen Worten ist es möglich, anstatt eine gewöhnliche, insbesondere radiale, Rekonstruktion durchzuführen, Techniken wie beispielsweise einen speziellen k-Raum-Filter oder einen KWIC-Filter auf den k-Raum anzuwenden. Hiermit erhält man bei mehrmaliger Anwendung aus einem einzigen k-Raum verschiedene Bilder zu verschiedenen Phasenzyklen, die dann weiterverwendet werden können.In other words, instead of performing a normal, especially radial, reconstruction, it is possible to apply techniques such as a special k-space filter or a kwic filter to k-space. Hereby, when used several times from a single k-space, different images are obtained at different phase cycles, which can then be reused.
Im Schritt des Erfassens kann es sich bei der Serie von Projektionen um radiale Projektionen handeln. Im Schritt des Erfassens kann es sich bei der Serie von Projektionen um eine Serie von Projektionen handeln, die sich im k-Raum Zentrum überkreuzen. Das Überkreuzen der Projektionen kann auch als ein Überlappen oder Schneiden bezeichnet werden. Im Schritt des Erfassens kann es sich bei der Serie von Projektionen auch um eine Serie von spiralförmig angeordneten Projektionen handeln. Wenn es sich um radiale Projektionen handelt, kann im Schritt des Anwendens einfach ein zweidimensionales Schnittbild erstellt werden. Wenn es sich um eine Serie von spiralförmig angeordneten Projektionen handelt, können sich die Projektionen im k-Raum alle in einem Zentrum schneiden. Im Schritt des Anwendens kann ein dreidimensionales Bild erzeugt werden.In the step of sensing, the series of projections may be radial projections. In the capture step, the series of projections may be a series of projections that intersect in the k-space center. Crossover of the projections may also be referred to as overlapping or cutting. In the step of detecting, the series of projections may also be a series of spirally arranged projections. If these are radial projections, simply create a two-dimensional slice in the step of applying. If it is a series of helically arranged projections, the projections in k-space can all intersect at a center. In the step of applying, a three-dimensional image can be generated.
Aufeinanderfolgende Projektionen können in einem linear ansteigenden Winkel und ersatzweise oder ergänzend in einem goldenen Winkel und ersatzweise oder ergänzend mit einem pseudozufälligen und alternativ oder ergänzend quasizufälligen Winkel im k-Raum angeordnet sein. Das jeweils verwendete Phasenzyklusinkrement wird hierbei schrittweise erhöht. Ein maximales Phasenzyklusinkrement und damit eine minimale Anzahl verwendeter Projektionen kann abhängig von vielen Faktoren sein, wie beispielsweise Feldstärke, Objektgröße, Objektbeschaffenheit oder Objektlage sowie Magnetfeldinhomogenitäten. So kann ein Phasenzyklusinkrement beispielsweise maximal 0,5° betragen. So kann ein Phasenzyklusinkrement beispielsweise maximal 0,72° betragen, was einer Anzahl von zumindest 500 Projektionen entspricht. Dabei kann eine bessere Bildqualität mit einem kleineren Phasenzyklusinkrement erzielt werden. Wenn aufeinanderfolgende Projektionen in einem goldenen Winkel angeordnet sind, so kann der goldene Winkel in einem Toleranzbereich um 111,2° betragen. Dabei können benachbarte Phasenzyklusinkremente maximal 0,5° oder maximal 0,72° beabstandet sein.Successive projections may be arranged in a linearly increasing angle and alternatively or additionally in a golden angle and alternatively or in addition to a pseudo-random and alternatively or additionally quasi-random angle in k-space. The respectively used phase cycle increment is incrementally increased in this case. A maximum phase cycle increment and thus a minimum number of used projections can be dependent on many factors, such as field strength, object size, object condition or object position as well as magnetic field inhomogeneities. For example, a phase cycle increment can be a maximum of 0.5 °. For example, a phase cycle increment may be a maximum of 0.72 °, which corresponds to a number of at least 500 projections. In this case, a better image quality can be achieved with a smaller phase cycle increment. If successive projections are arranged in a golden angle, the golden angle may be within a tolerance range of 111.2 °. In this case, adjacent phase cycle increments can be at most 0.5 ° or at most 0.72 ° apart.
Das Phasenzyklusinkrement kann während der Messung variiert werden. So können beispielsweise Bereiche, in denen die Frequenzantwortfunktion oder Frequency response function (FRF) sehr steil verläuft, genauer, das heißt mit einem kleineren Phasenzyklusinkrement, abgetastet werden. Für Bereiche, in denen die Frequenzantwortfunktion flach verläuft, kann beispielsweise ein größeres Phasenzyklusinkrement verwendet werden.The phase cycle increment can be varied during the measurement. For example, areas where the Frequency Response Function (FRF) is very steep may be sampled more accurately, that is, with a smaller phase cycle increment. For example, for areas where the frequency response function is flat, a larger phase cycle increment may be used.
Im Schritt des Erfassens kann als die Serie von Projektionen zumindest eine vorbestimmte Anzahl an Projektionen erfasst werden. Insbesondere kann zumindest eine Anzahl von 720 Projektionen erfasst werden. Es können im Schritt des Anwendens gute Ergebnisse ab 720 Projektionen erzielt werden. Wenn man die zumindest 720 Projektionen auf einen Kreis mit 360° aufteilt, ergibt dies ein Phasenzyklusinkrement von kleiner oder gleich 0,5° pro Projektion. Insbesondere kann zumindest eine Anzahl von 500 Projektionen erfasst werden. Es können im Schritt des Anwendens gute Ergebnisse ab 500 Projektionen erzielt werden. Wenn man die zumindest 500 Projektionen auf einen Kreis mit 360° aufteilt, ergibt dies ein Phasenzyklusinkrement von kleiner oder gleich 0,72° pro Projektion.In the step of detecting, as the series of projections, at least a predetermined number of projections can be detected. In particular, at least a number of 720 projections can be detected. In the step of applying good results can be achieved from 720 projections. Dividing the at least 720 projections into a 360 ° circle results in a phase cycle increment of less than or equal to 0.5 ° per projection. In particular, at least a number of 500 projections can be detected. In the step of applying good results from 500 projections can be achieved. Dividing the at least 500 projections into a 360 ° circle results in a phase cycle increment of less than or equal to 0.72 ° per projection.
Das Verfahren kann einen Schritt des Präparierens des aufzunehmenden Objekts aufweisen; dieser Schritt kann vor dem Schritt des Erfassens erfolgen. Im Schritt des Präparierens kann beispielsweise eine Vielzahl von Präparationspulsen ohne Datenakquisition ausgesendet werden. Durch die Vielzahl an Präparationspulsen können die angeregten Spins in einen „Steady-State” versetzt werden. Bei der Vielzahl von Präparationspulsen kann es sich um zumindest 200 oder alternativ um zumindest 500 oder alternativ insbesondere um zumindest 1000 oder alternativ um 1500 Präparationspulse handeln. Insbesondere kann es sich um ausreichend viele Präparationspulse handeln. Unter ausreichend vielen Präparationspulsen kann die dreifache bis fünffache Anzahl des Verhältnisses von Relaxationszeit T1 zur Repetitionszeit TR verstanden werden. Des Weiteren können auch andere, spezielle Abfolgen von Präparationspulsen (sogenannte Präparationsschemata) verwendet werden. Unter einem „Steady State” wird ein Gleichgewicht der Magnetisierung oder ein stabiler Zustand verstanden.The method may include a step of preparing the object to be photographed; this step can be done before the step of detecting. In the step of preparing, for example, a multiplicity of preparation pulses can be sent out without data acquisition. Due to the large number of preparation pulses, the excited spins can be put in a "steady state". The multiplicity of preparation pulses may be at least 200 or alternatively at least 500 or alternatively in particular at least 1000 or alternatively 1500 preparation pulses. In particular, it can be a sufficient number of preparation pulses. A sufficient number of preparation pulses can be understood to mean three to five times the ratio of the relaxation time T1 to the repetition time TR. Furthermore, other special sequences of preparation pulses (so-called preparation schemes) can also be used. A "steady state" is understood to mean a balance of magnetization or a stable state.
Zu Beginn der Akquisition der ersten radialen Projektion können sich die angeregten Spins bereits im Steady-State befinden. Dies kann beispielsweise mittels einer hohen Anzahl (typischerweise mehr als 200 oder alternativ mehr als 500 oder alternativ mehr als 1000 oder alternativ mehr als 1500) von Präparationspulsen ohne Datenakquisition gewährleistet werden. Hierbei ist es möglich, alle diese Präparationspulse mit konstantem Phasenzyklus einzuspielen. Des Weiteren kann der Phasenzyklus der Präparationspulse auch bereits schrittweise erhöht werden.At the beginning of the acquisition of the first radial projection, the excited spins may already be in steady state. This can be ensured, for example, by means of a high number (typically more than 200 or alternatively more than 500 or alternatively more than 1000 or alternatively more than 1500) of preparation pulses without data acquisition. It is possible to record all these preparation pulses with a constant phase cycle. Furthermore, the phase cycle of the preparation pulses can already be increased stepwise.
Nach einem ersten Durchlaufen des Schritts des Erfassens, des Schritts des Kombinierens und des Schritts des Anwendens kann in einem zweiten Durchlauf im Schritt des Erfassens zumindest eine weitere Projektion des aufzunehmenden Objekts unter Verwendung zumindest einer weiteren Pulssequenz, das heißt einer weiteren balanced-SSFP-Sequenz, mit zumindest einem weiteren Phasenzyklus erfasst werden und in dem zweiten Durchlauf kann im Schritt des Kombinierens die zumindest eine weitere Projektion mit der Serie von Projektionen in dem k-Raum oder alternativ in einem weiteren k-Raum kombiniert werden. Dabei kann zumindest eine alte Projektion der Serie von Projektionen verworfen diese kann zumindest eine zeitlich älteste Projektion der Serie von Projektionen oder eine Projektion der Serie von Projektionen mit einem der zumindest einen weiteren Projektion ähnlichen oder gleichen zuordenbaren Phasenzyklus sein. Im Schritt des Anwendens der Rekonstruktion auf den k-Raum oder alternativ auf den weiteren k-Raum kann ein weiteres Schnittbild erhalten werden, wobei das weitere Schnittbild ein zeitlich nach dem ersten Schnittbild erfasstes Schnittbild ist.After a first pass through the step of detecting, the step of combining and the step of applying, in a second pass in the step of detecting at least one further projection of the object to be recorded can be made using at least one further pulse sequence, that is to say another balanced SSFP sequence , are detected with at least one further phase cycle, and in the second pass, in the combining step, the at least one further projection can be combined with the series of projections in the k-space or, alternatively, in another k-space. In this case, at least one old projection of the series of projections can be rejected, this can be at least one chronologically oldest projection of the series of projections or a projection of the series of projections with one of the at least one further projection similar or the same assignable phase cycle. In the step of applying the reconstruction to the k-space or alternatively to the further k-space, a further sectional image can be obtained, wherein the further sectional image is a sectional image acquired temporally after the first sectional image.
Eine weitere Anwendung der vorgestellten Technik ist die Fett-Wasser-Separation, basierend auf der Dixonmethode. Hierfür ist die Aufnahme mehrerer Bilder (in der Regel zwei bis drei) zu verschiedenen Echozeiten (beispielsweise TE1, TE2, TE3) notwendig. Dies kann basierend auf der vorgestellten Technik wie folgt verwirklicht werden: Die kompletten k-Räume werden nicht einer nach dem anderen aufgenommen, sondern verschachtelt: Zuerst wird (geschildert für den Fall der Akquisition von drei Bildern mit verschiedenen Echozeiten) eine Projektion mit TE1 aufgenommen, dann eine Projektion mit TE2, dann eine Projektion mit TE3. Danach eine weitere Projektion mit TE1, eine mit TE2, eine mit TE3. Das Ganze wird fortgeführt, bis ausreichend Projektionen für ein Bild zur Echozeit TE1, für ein Bild zur Echozeit TE2 und für ein Bild zur Echozeit TE3 zur Verfügung stehen. Das Phasenzyklusinkrement der verschiedenen Projektionen wird hierbei schrittweise erhöht. (Werden z. B. 1000 Projektionen pro Echozeit akquiriert, so sind insgesamt 3000 Projektionen notwendig. Um die 360° abzutasten, ist folglich ein dynamischer Phasenzyklus von 360°/3000 = 0,12° notwendig). Another application of the technique presented is the fat-water separation, based on the Dixon method. For this purpose, it is necessary to take several pictures (usually two to three) at different echo times (for example TE1, TE2, TE3). This can be realized on the basis of the presented technique as follows: The complete k-spaces are not picked up one after another, but nested: First, a projection is taken with TE1 (described in the case of the acquisition of three pictures with different echo times), then a projection with TE2, then a projection with TE3. Then another projection with TE1, one with TE2, one with TE3. The whole process is continued until sufficient projections are available for an image at echo time TE1, for an image at echo time TE2, and for an image at echo time TE3. The phase cycle increment of the various projections is thereby increased step by step. (For example, if 1000 projections per echo time are acquired, a total of 3000 projections are necessary, so to sample the 360 °, a dynamic phase cycle of 360 ° / 3000 = 0.12 ° is necessary).
Die entsprechenden Projektionen (alle Projektionen mit TE1, alle Projektionen mit TE2, alle Projektionen mit TE3) werden anschließend kombiniert und rekonstruiert, um die jeweiligen Bilder zu erhalten. Die so erhaltenen Bilder sind frei von Bandingartefakten (aufgrund der der Erfindung zugrunde liegenden Methode). Des Weiteren sind sie nahezu perfekt registriert, da sie verschachtelt aufgenommen wurden. Würden sie eines nach dem anderen aufgenommen, könnten die Bilder beispielsweise verschiedene Atemzustände des Patienten abbilden und somit das Resultat der Fett-Wasser-Separation negativ beeinträchtigen. Diese Bilder werden anschließend mit einem geeigneten Algorithmus weiterverarbeitet, um so die gewünschten Separationsbilder zu erhalten; im Falle von Fett-Wasser-Separation: ein Bild, das nur Wasser zeigt sowie ein Bild, das nur Fett zeigt. Die Separation ist jedoch auch mit anderen Substanzen (Silikon, ...) durchführbar.The corresponding projections (all projections with TE1, all projections with TE2, all projections with TE3) are then combined and reconstructed to get the respective pictures. The images thus obtained are free from banding artifacts (due to the method underlying the invention). Furthermore, they are almost perfectly registered because they were nested. If they were taken one after the other, the images could, for example, reflect different breathing states of the patient and thus adversely affect the result of the fat-water separation. These images are then further processed with a suitable algorithm so as to obtain the desired separation images; in the case of fat-water separation: a picture showing only water and a picture showing only fat. However, the separation is also feasible with other substances (silicone, ...).
Da die Akquisition von Bildern zu verschiedenen Echozeiten das notwendige TR verlängert, können entsprechende Bilder (wenn sie mit einer Standard balanced SSFP aufgenommen wurden) auch mehr Bandingartefakte aufweisen (Zusammenhang TR – Bandingartefakte ist weiter oben bereits geschildert).Since the acquisition of images at different echo times prolongs the necessary TR, corresponding images (when taken with a standard balanced SSFP) can also have more banding artifacts (context TR banding artifacts has already been described above).
Die Schritte des Erfassens, Kombinierens und Anwendens können wiederholt ausgeführt werden, wobei eine Mehrzahl von k-Räumen und eine Mehrzahl von Schnittbildern erstellt werden, die als ein Stapel ein dreidimensionales Abbild des aufzunehmenden Objekts repräsentieren. Alternativ oder ergänzend kann im Schritt des Erfassens die Serie von Projektionen eine beliebige dreidimensionale Trajektorie beschreiben, die sich in einem dreidimensionalen k-Raum im Zentrum überlagern, wobei im Schritt des Anwendens der Rekonstruktion ein dreidimensionales Schnittbild des aufzunehmenden Objekts als Funktion der Serie von Projektionen rekonstruiert wird.The steps of detecting, combining, and applying may be performed repeatedly, creating a plurality of k-spaces and a plurality of slice images representing as a stack a three-dimensional image of the object to be photographed. Alternatively or additionally, in the step of capturing, the series of projections may describe any three-dimensional trajectory superimposed in a three-dimensional k-space in the center, wherein in the step of applying the reconstruction, reconstructing a three-dimensional slice image of the object to be photographed as a function of the series of projections becomes.
In einer Ausführungsform wird nur ein einziger k-Raum, insbesondere ein kartesischer k-Raum, aufgenommen. Vorteilhafterweise können durch die Verwendung des dynamischen Phasenzyklus die Wartezeit und die Präparationszeit zwischen den einzelnen Bildern eingespart werden.In one embodiment, only a single k-space, in particular a kartesian k-space, is recorded. Advantageously, by using the dynamic phase cycle, the waiting time and the preparation time between the individual images can be saved.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Schnittbildes eines aufzunehmenden Objekts für ein Magnetresonanztomografie-Gerät, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens zum Erzeugen eines Schnittbildes unter Verwendung eines Magnetresonanztomografie-Geräts in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann schnell und effizient auch durch diese Ausführungsvariante in Form einer Vorrichtung gelöst werden.The present invention provides a device for producing a slice image of an object to be recorded for a magnetic resonance tomography device, the device being designed to perform the steps of a variant of a method for producing a slice image presented here using a magnetic resonance tomography device in corresponding devices or implement. The object underlying the invention can be solved quickly and efficiently by this embodiment in the form of a device.
Unter einer Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Signale, insbesondere Sensorsignale, verarbeitet und in Abhängigkeit von den Signalen Steuer- und ergänzend oder alternativ Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine hard- und/oder softwaremäßig ausgebildete Schnittstelle umfassen. Bei eines hardwaremäßigen Ausbildung der Schnittstelle kann diese beispielsweise Teil einer so genannten System-ASICs sein, der zumindest eine Funktion der Vorrichtung beinhaltet. Eine Schnittstelle kann eigene, integrierte Schaltkreise oder diskrete Bauelemente umfassen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung der Schnittstelle können dies Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Controller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sein können bzw. verarbeitet werden können.A device can be understood as meaning an electrical device which processes signals, in particular sensor signals, and outputs control signals as a function of the signals and additionally or alternatively data signals. The device may comprise a hard- and / or software-trained interface. In the case of a hardware-based embodiment of the interface, this can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains at least one function of the device. An interface may include proprietary integrated circuits or discrete components. In the case of a software-based design of the interface, these can be software modules that can be present, for example, on a controller in addition to other software modules or can be processed.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Magnetresonanztomografie-Gerät mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Schnittbildes eines aufzunehmenden Objekts, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, die Schritte eines Verfahrens zum Erzeugen eines Schnittbildes eines aufzunehmenden Objekts in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen. Unter einem Magnetresonanztomografie-Gerät kann dabei ein Kernspintomografiegerät verstanden werden.The present invention provides a magnetic resonance tomography apparatus having a device for producing a sectional image of an object to be recorded, the device being designed to perform the steps of a method for producing a sectional image of an object to be photographed in corresponding devices. A magnetic resonance tomography device can be understood to mean a nuclear spin tomography device.
Es wird ein Verwenden einer Variante eines Verfahrens zum Erzeugen eines Schnittbildes eines aufzunehmenden Objekts für eine Fett-Wasser-Separation basierend auf einer Dixonmethode vorgestellt. Dabei können Bilder zu verschiedenen Echozeiten erfasst werden.It is a use of a variant of a method for generating a sectional image of a male object for a fat-water separation based on a Dixon method presented. Images can be captured at different echo times.
Ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, kann auf einem Computer oder auf einer Vorrichtung ausgeführt werden.A computer program product with program code, which may be stored on a machine-readable medium and used for carrying out the method according to one of the embodiments described above, may be executed on a computer or on a device.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens
In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich im Schritt
In einem Ausführungsbeispiel sind Projektionen mit einem linear ansteigenden Winkel, unter einem goldenen Winkel, mit einem pseudozufälligen oder einem quasizufälligen Winkel im k-Raum angeordnet.In one embodiment, projections are arranged with a linearly increasing angle, under a golden angle, with a pseudo-random or a quasi-random angle in k-space.
Im Schritt
Um die angeregten Spins in einen „Steady-State” zu versetzen, kann in einem optionalen Schritt
Die Schritte des Erfassens
So zeigt
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht aus der Kombination von radialer Bildgebung mittels balanced-SSFP sowie der Verwendung eines dynamischen Phasenzyklus. Das heißt, der Phasenzyklus der nacheinander aufgenommenen radialen Projektionen wird schrittweise erhöht. Auf den so aufgenommenen k-Raum kann im Anschluss eine gewöhnliche Rekonstruktion für radiale Bildgebung angewandt werden. Man erhält ein Bild, das frei von Banding-Artefakten ist. Vorteilhafterweise ist es hier ausreichend, einen einzigen k-Raum zu akquirieren.One aspect of the present invention is the combination of radial imaging using balanced SSFP and the use of a dynamic phase cycle. That is, the phase cycle of successive radial projections is gradually increased. On the sun Afterwards, an ordinary reconstruction for radial imaging can be applied to the acquired k-space. You get an image that is free from banding artifacts. Advantageously, it is sufficient here to acquire a single k-space.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird im Schritt
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Gradientenpuls symmetrisch um einen anderen Punkt (TE ≠ TR/2) angeordnet. Der Gradient muss nach einer Repetitionszeit TR komplett ausbalanciert sein, das heißt, die Summe über das Gradientenmoment muss Null ergeben. Somit findet keine Dephasierung der Magnetisierung auf Grund von Gradienten statt.In an alternative embodiment, the gradient pulse is arranged symmetrically about another point (TE ≠ TR / 2). The gradient must be completely balanced after a repetition time TR, ie the sum over the gradient moment must be zero. Thus, there is no dephasing of the magnetization due to gradients.
Die balanced SSFP Sequenz, auch als bSSFP, TrueFISP, FIESTA, balanced FFE bezeichnet, ist eine schnelle Gradientenechosequenz (Repetitionszeit TR 3–15 ms). Es findet weder Gradientenspoiling noch Radio-Frequenz(RF)-Spoiling statt. Demzufolge wird keine Magnetisierung vernichtet, was in einem sehr hohen Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) resultiert. Unter bestimmten Bedingungen (konstanter Flipwinkel, konstante Repetitionszeit TR, konstanter Phasenzyklus) bildet sich nach einer gewissen Anzahl N von RF-Pulsen (N ~ 3·T1/TR bis N ~ 5·T1/TR, je nach Quelle) ein Gleichgewicht der Magnetisierung, auch „Steady State” genannt, aus. Der Kontrast hängt von der Spindichte sowie der gewebespezifischen Relaxationszeiten T1 und T2 ab und ist typischerweise T2/T1 gewichtet, kann jedoch durch den Einsatz von Magnetisierungspräparationen beeinflusst werden.The balanced SSFP sequence, also referred to as bSSFP, TrueFISP, FIESTA, balanced FFE, is a fast gradient echo sequence (repetition time TR 3-15 ms). There is no gradient spoiling or radio frequency (RF) spillover. As a result, no magnetization is destroyed, resulting in a very high signal-to-noise ratio (SNR). Under certain conditions (constant flip angle, constant repetition time TR, constant phase cycle) after a certain number N of RF pulses (N ~ 3 * T1 / TR to N ~ 5 * T1 / TR, depending on the source), an equilibrium of the magnetization is formed , also called "Steady State", out. The contrast depends on the spin density as well as the tissue-specific relaxation times T1 and T2 and is typically weighted T2 / T1, but may be due to the use of Magnetisierungspäparationen be influenced.
Ein intrinsischer Nachteil der balanced-SSFP-Sequenz (bSSFP-Sequenz) ist die starke Anfälligkeit gegenüber Offresonanzeffekten. Lokale B0-Feldinhomogenitäten ΔB0 prägen den Spins einen Phasenwinkel θ = γ·ΔB0·TR auf (γ ist hierbei das gyromagnetische Verhältnis). Im Gegensatz zu gespoilten Sequenzen (FLASH etc.) variiert die Signalstärke der bSSFP-Sequenz sehr stark bei verschiedenen Offresonanzen, dargestellt in
B0-Feldinhomogenitäten, und somit auch Bandingartefakte, treten vermehrt auf bei der Verwendung von höheren Feldstärken sowie an Übergängen mit großen Suszeptibilitätssprüngen, wie beispielsweise Luft-Gewebe-Grenzflächen oder Implantaten. Bei langen Repetitionszeiten TR wird den Spins ein größerer Phasenwinkel aufgeprägt, was dazu führt, dass mehr Bandingartefakte auftreten. Länge Repetitionszeiten TR können beispielsweise notwendig werden, falls eine hohe Auflösung gewünscht ist.B 0 field inhomogeneities, and thus also banding artefacts, occur more frequently when using higher field strengths as well as at transitions with large susceptibility jumps, such as air-tissue interfaces or implants. With long repetition times TR, the spins are imprinted with a larger phase angle, which leads to more banding artifacts occurring. Length repetition times TR can be necessary, for example, if a high resolution is desired.
Der den Spins aufgeprägte Phasenwinkel ist proportional zu der Repetitionszeit TR. Folglich sind die Signalminima einer Frequenzantwortfunktion, bzw. „Frequency Response Function”, und somit auch das Auftreten von Bandingartefakten, indirekt proportional zur Repetitionszeit TR. Somit kann durch die Verwendung von kurzen Repetitionszeiten TR das Plateau der Frequenzantwortfunktion FRF gestreckt werden, um so eine gleiche/ähnliche Signalstärke für einen breiten Bereich an Offresonanzen zu liefern. Aufgrund von Hardwarelimitationen und zur Verbesserung des Patientenkomforts und Aufrechterhalten der Patientensicherheit aufgrund peripherer Nervenstimulation kann die Repetitionszeit TR nur bis zu einer bestimmten unteren Grenze (~ 3 ms) verkleinert werden. Während auf diese Weise Bandingartefakte, die durch geringe Feldinhomogenitäten verursacht werden, effektiv verhindert werden können, treten Bandingartefakte bei größeren Feldinhomogenitäten nach wie vor auf. Des Weiteren wird bei der Verwendung von kleinen Repetitionszeiten TR sowie großen Flipwinkeln (> 40°) und/oder hohen oder ultrahohen Feldstärken (3 T, 7 T, 9.4 T, ...) sehr schnell das Limit für die Spezifische Absorptionsrate (SAR) erreicht beziehungsweise überschritten. Die Spezifische Absorptionsrate (SAR) beschreibt die in einem Patienten deponierte HF-Energie und unterliegt Grenzwerten.The phase angle imposed on the spins is proportional to the repetition time TR. Consequently, the signal minimums of a frequency response function, or "Frequency Response Function", and thus also the occurrence of banding artifacts, are indirectly proportional to the repetition time TR. Thus, by using short repetition times TR, the plateau of the frequency response function FRF can be stretched to provide equal / similar signal strength for a wide range of off-resonances. Due to hardware limitations and to improve patient comfort and maintain patient safety due to peripheral nerve stimulation, the repetition time TR can only be reduced to a certain lower limit (~ 3 ms). Thus, while banding artifacts caused by low field inhomogeneities can be effectively prevented, banding artifacts still occur with larger field inhomogeneities. Furthermore, when using small repetition times TR as well as large flip angles (> 40 °) and / or high or ultra-high field strengths (3 T, 7 T, 9.4 T, ...), the specific absorption rate (SAR) limit very quickly reached or exceeded. The Specific Absorption Rate (SAR) describes the RF energy deposited in a patient and is subject to limits.
Wie in
Wie es nachfolgend anhand von
In einem Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die Phasenzyklen des ersten Bildes
In Bezug auf das in
In einem Ausführungsbeispiel wird nach einem ersten Durchlaufen des Schritts
Ein Ausführungsbeispiel für eine entsprechende Anwendung stellt die bereits beschriebene Fett-Wasser-Separation dar.An exemplary embodiment of a corresponding application is the already described fat-water separation.
In einem Ausführungsbeispiel wird der k-Raum mittels einer radialen balanced-SSFP-Sequenz akquiriert. Das Phasenzyklusinkrement wird so gewählt, dass nach der Aufnahme aller Projektionen insgesamt 360° durchlaufen wurden. Alternativ können auch Vielfache von 360° durchlaufen werden. Der k-Raum lässt sich auf verschiedene Weisen mit radialen Projektionen füllen. In der Praxis hat sich eine Anordnung bewährt, bei der jeweils aufeinanderfolgende radiale Projektionen nach dem goldenen Winkel (111,2°) angeordnet sind. Andere Anordnungsschemata sind wie nachfolgend, beispielsweise drei Absätze tiefer, beschrieben möglich.In one embodiment, the k-space is acquired by means of a radial balanced SSFP sequence. The phase cycle increment is chosen so that a total of 360 ° has been passed after the acquisition of all projections. Alternatively, multiples of 360 ° can be traversed. The k-space can be filled in different ways with radial projections. In practice, an arrangement has been found in which each successive radial projections according to the golden angle (111.2 °) are arranged. Other arrangement schemes are possible as described below, for example three paragraphs below.
Auch wenn theoretisch eine beliebige Anzahl von radialen Projektionen gemessen werden kann, hat es sich in der Praxis gezeigt, dass die besten Ergebnisse ab circa 500, insbesondere 720, Projektionen, das heißt, bei einem Phasenzyklusinkrement von höchstens 360°/500 Projektionen = 0,72°/Projektion oder alternativ von höchstens 360°/720 Projektionen = 0,5°/Projektion erzielt werden. Eine weitere Erhöhung der Projektionsanzahl (= Erniedrigung des Phasenzyklusinkrements) liefert bessere Ergebnisse, eine Erniedrigung wirkt sich negativ auf die Bildqualität aus. An dieser Stelle ist anzumerken, dass dieser Wert unabhängig von der verwendeten Readout-Auflösung ist, das Phasenzyklusinkrement ist der limitierende Faktor. Demzufolge ist es empfehlenswert, Messungen mit einer hohen Auflösung (z. B.
Zu Beginn der Akquisition beziehungsweise Erfassung der ersten, insbesondere radialen, Projektion sollten sich die angeregten Spins bereits im „Steady-State” befinden. Dies kann beispielsweise mittels einer ausreichenden Anzahl (typischerweise größer 100, alternativ größer 200, alternativ größer 500, alternativ größer 1000, alternativ größer 1500) von Präparationspulsen ohne Datenakquisition gewährleistet werden. Hierbei ist es möglich, alle diese Präparationspulse mit einem konstanten Phasenzyklus einzuspielen. Des Weiteren kann der Phasenzyklus der Präparationspulse auch bereits inkrementell erhöht werden, was in der Praxis bessere Ergebnisse erzielte. Die erste Projektion wird in beiden Fällen mit dem an den letzten Präparationspuls anschließenden Phasenzyklus eingespielt, der Phasenzyklus der darauffolgenden Projektion wird dann entsprechend erhöht. Eine Bildaufnahme ist auch möglich, falls Spins sich noch nicht im „Steady-State” befinden, jedoch führt dies zu einer Erniedrigung der Bildqualität.At the beginning of the acquisition or acquisition of the first, in particular radial, projection, the excited spins should already be in "steady state". This can be ensured, for example, by means of a sufficient number (typically greater than 100, alternatively greater than 200, alternatively greater than 500, alternatively greater than 1000, alternatively greater than 1500) of preparation pulses without data acquisition. It is possible here to record all these preparation pulses with a constant phase cycle. Furthermore, the phase cycle of the preparation pulses can already be incrementally increased, which achieved better results in practice. In both cases, the first projection is recorded with the phase cycle following the last preparation pulse, and the phase cycle of the subsequent projection is then increased accordingly. Image acquisition is also possible if spins are not yet in "steady state", but this leads to a lowering of image quality.
Neben einer Anordnung der radialen Projektionen gemäß dem goldenen Winkel (~111,2°) sind auch andere Schemata denkbar: So haben sich bei einer Anordnung gemäß Pseudo- oder Quasizufallszahlen ebenso gute Ergebnisse gezeigt. Des Weiteren ist eine lineare Anordnung denkbar.In addition to an arrangement of the radial projections according to the golden angle (~ 111.2 °), other schemes are conceivable: So have been in an arrangement according to pseudo or quasi random numbers also shown good results. Furthermore, a linear arrangement is conceivable.
Die vorgestellte 2D-Sequenz kann auf 3D erweitert werden. Hierbei ist eine „Stack of Stars”-Abdeckung möglich, bei der die dritte Dimension analog zu einer kartesischen 3D-Bildgebungssequenz inkrementell abgetastet wird. Hier muss das Phasenzyklusinkrement in jeder Partition 360° durchlaufen, das heißt, in jeder Partition muss die oben beschriebene Anzahl an Projektionen aufgenommen werden.The presented 2D sequence can be extended to 3D. Here, a "stack of stars" coverage is possible in which the third dimension is scanned incrementally analogous to a Cartesian 3D imaging sequence. Here, the phase cycle increment in each partition must go through 360 °, that is, in each partition, the number of projections described above must be recorded.
Des Weiteren kann eine 3D-radiale Messung durchgeführt werden, bei der jede Projektion durch das k-Raum-Zentrum verläuft. Da in diesem Fall zur Erfüllung des Nyquistkriteriums eine sehr hohe Zahl von Projektionen notwendig ist, kann die Anzahl zu akquirierender Projektionen hierdurch bestimmt werden. Es müssen folglich keine zusätzlichen Projektionen akquiriert werden, um ein kleineres Phasenzyklusinkrement zu gewährleisten.Furthermore, a 3D radial measurement can be performed, with each projection passing through the k-space center. Since in this case a very high number of projections is necessary to fulfill the Nyquist criterion, the number of projections to be acquired can thereby be determined. Consequently, no additional projections need to be acquired to ensure a smaller phase cycle increment.
Anstatt eine feste Anzahl an radialen Projektionen aufzunehmen, können kontinuierlich Projektionen aufgenommen werden. Hieraus können kontinuierlich Bilder rekonstruiert werden, wobei immer die zuletzt aufgenommenen Projektionen benutzt werden. Die Anzahl der verwendeten Projektionen richtet sich nach dem verwendeten Phasenzyklusinkrement, derart, dass in jedem Bild 360° durchlaufen werden. Mögliches Einsatzgebiet für diese alternative Ausführung ist die dynamische Bildgebung, wie zum Beispiel die Operationsnavigation oder bildgeführte Chirurgie, auch als „Image Guided Surgery” bezeichnet.Instead of recording a fixed number of radial projections, projections can be taken continuously. From this images can be continuously reconstructed, always using the last recorded projections. The number of projections used depends on the phase cycle increment used, such that 360 ° are passed in each picture. Possible field of application for this alternative embodiment is dynamic imaging, such as surgical navigation or image guided surgery, also referred to as "image guided surgery".
Anstelle der bisher für die Präparation verwendeten Präparationspulse ohne Datenakquisition kann ein schnelleres Präparationsschema verwendet werden. Voraussetzung ist, dass dies zuverlässig alle Spins (d. h. on- und offresonante) in den „Steady-State” bringt.Instead of the preparation pulses previously used for the preparation without data acquisition, a faster preparation scheme can be used. The prerequisite is that this reliably puts all spins (ie on- and off-resonant) in the "steady state".
Wenn in der Beschreibung auf eine radiale Trajektorie verwiesen wird, so gelten die Aussagen analog auch für andere Trajektorien, zum Beispiel mehrere Spiralen. Voraussetzung ist lediglich, dass sich die aufgenommenen Linien bzw. Projektionen im k-Raum-Zentrum überlagern.If a radial trajectory is referred to in the description, then the statements also apply analogously to other trajectories, for example several spirals. The only requirement is that the recorded lines or projections overlap in the k-space center.
Die Einrichtung
Die Vorrichtung
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Magnetresonanztomographie-GerätMagnetic resonance imaging device
- 102102
- GrundfeldmagnetBasic field magnet
- 104104
- Aufzunehmendes ObjektObject to be recorded
- 106106
- Gradientenspulensystemgradient coil
- 108108
- HochfrequenzsystemRF System
- 110110
- Vorrichtungcontraption
- 112112
- BenutzerschnittstelleUser interface
- 200200
- Verfahrenmethod
- 220220
- Schritt des ErfassensStep of grasping
- 222222
- Schritt des KombinierensStep of combining
- 224224
- Schritt des AnwendensStep of applying
- 226226
- (optionaler) Schritt des Präparierens(optional) step of dissection
- 330330
- erste Projektionfirst projection
- 332332
- zweite Projektionsecond projection
- 334334
- dritte Projektionthird projection
- 336336
- vierte Projektionfourth projection
- 338338
- n-te Projektionnth projection
- 340340
- k-Raumk-space
- ΔΘ1 ΔΘ 1
- erster Phasenzyklusfirst phase cycle
- ΔΘ2 ΔΘ 2
- zweiter Phasenzyklussecond phase cycle
- ΔΘ3 ΔΘ 3
- dritter Phasenzyklusthird phase cycle
- ΔΘ4 ΔΘ 4
- vierter Phasenzyklusfourth phase cycle
- ΔΘn ΔΘ n
- n-ter Phasenzyklusnth phase cycle
- 342342
- bandingfreies SchnittbildBanding-free cut
- 552552
- spezieller k-Raum-Filter/KWIC-Filterspecial k-space filter / KWIC filter
- 554554
- Bild zu Phasenzyklus ΔΘ1 Picture to phase cycle ΔΘ 1
- 556556
- Bild zu Phasenzyklus ΔΘ2 Picture to phase cycle ΔΘ 2
- 558558
- Bild zu Phasenzyklus ΔΘn Picture to phase cycle ΔΘ n
- 658658
- Bild zu Phasenzyklus ΔΘ3 Image for phase cycle ΔΘ 3
- 659659
- Bild zu Phasenzyklus ΔΘ4 Picture to phase cycle ΔΘ 4
- 760760
- RF-PulseRF pulses
- 762762
- Gradientgradient
- 870870
- FrequenzantwortfunktionFrequency response function
- 980980
- Präparationsphasepreparation phase
- 982982
- Erfassung erstes BildCapture first picture
- 984984
- Wartezeitwaiting period
- 986986
- Erfassung zweites BildCapture second image
- 10901090
- Erfassung drittes BildCapture third picture
- 10921092
- Erfassung viertes BildCapture fourth image
- 10941094
- Bild zu Phasenzyklus 225°Picture to phase cycle 225 °
- 10961096
- Bild zu Phasenzyklus 315°Picture to phase cycle 315 °
- 11981198
- Phase der Erfassung des k-RaumsPhase of the detection of k-space
- 12021202
- Einrichtung zum ErfassenDevice for detecting
- 12041204
- Einrichtung zum KombinierenDevice for combining
- 12061206
- Einrichtung zum AnwendenMeans for applying
- 12081208
- Einrichtung zum PräparierenDevice for preparing
Claims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310215526 DE102013215526B3 (en) | 2013-08-07 | 2013-08-07 | Method and device for generating a slice image using a magnetic resonance tomography device |
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