DE102013219753B4

DE102013219753B4 - Korrektur von mittels Magnetresonanztechnik aufgenommenen Messdaten durch eine Ent-Faltung der Messdaten

Info

Publication number: DE102013219753B4
Application number: DE201310219753
Authority: DE
Inventors: David Grodzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2033-10-01
Also published as: DE102013219753A1; US9823326B2; US20150091568A1

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur von entlang kartesischer Zeilen im k-Raum aufgenommener Messdaten, welche mittels einer Pulssequenz aufgenommen wurden, bei welcher während des Einstrahlens mindestens eines nichtselektiven Anregungspulses gleichzeitig Gradienten geschalten sind, umfasst die Schritte: – Laden von mit der Pulssequenz aufgenommenen Messdaten (MDS') im k-Raum (F'(kx, ky, kx)), – Bestimmen eines Pulsanregungsprofils (P(ω)), – Korrigieren der aufgenommenen Messdaten (MDS') unter Verwendung des Pulsanregungsprofils P(ω), wobei das Korrigieren eine Ent-Faltungsoperation (E) in mindestens einer der drei k-Raumrichtungen (kx, ky, kz) umfasst. Die erfindungsgemäße Korrektur von Messdaten erlaubt eine uneingeschränkte Nutzung von Pulssequenzen, insbesondere Gradientenechosequenzen, bei welchen, z. B. zur Geräuschreduktion, eine Anregung bei bereits eingeschalteten Gradienten durchgeführt wird. Denn eine Störung durch Überlagerung einer Anregung mit einem Pulsprofil kann durch das erfindungsgemäße Verfahren behoben werden.

Description

Die Erfindung betrifft die Korrektur von mittels Magnetresenanztechnik aufgenommenen Messdaten, die mittels einer Pulssequenz aufgenommen wurden, bei welcher während des Einstrahlens mindestens eines Anregungspulses gleichzeitig Gradienten geschaltet sind, und damit auch die Korrektur von Artefakten in Magnetresonanzbildern, welche aus Messdaten rekonstruiert wurden, welche mittels einer MR-Pulssequenz, bei welcher während des Einstrahlens mindestens eines Anregungspulses gleichzeitig Gradienten geschaltet sind, aufgenommen wurden.
Die Magnetresonanz-Technik (im Folgenden steht die Abkürzung MR für Magnetresonanz), auch Kernspintomographie genannt, ist eine bekannte Technik, mit der Bilder vom Inneren eines Untersuchungsobjektes erzeugt werden können. Vereinfacht ausgedrückt wird hierzu das Untersuchungsobjekt in einem Magnetresonanzgerät in einem vergleichsweise starken statischen, homogenen Grundmagnetfeld, auch B₀-Feld genannt, mit Feldstärken von 0,2 Tesla bis 7 Tesla und mehr positioniert, so dass sich dessen Kernspins entlang des Grundmagnetfeldes orientieren. Zum Auslösen von Kernspinresonanzen werden hochfrequente Anregungspulse (RE-Pulse) in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt, die ausgelösten Kernspinresonanzen als sogenannte k-Raumdaten gemessen und auf deren Basis MR-Bilder rekonstruiert oder Spektroskopiedaten ermittelt. Zur Ortskodierung der Messdaten werden dem Grundmagnetfeld schnell geschaltete magnetische Gradientenfelder, kurz auch einfach Gradienten genannt, überlagert. Die aufgezeichneten Messdaten werden digitalisiert und als komplexe Zahlenwerte in einer k-Raum-Matrix abgelegt. Aus der mit Werten belegten k-Raum-Matrix ist z. B. mittels einer mehrdimensionalen Fourier-Transformation ein zugehöriges MR-Bild rekonstruierbar.
Eine beliebte Pulssequenz zur Anregung und Aufzeichnung der Kernspinresonanzen ist die sogenannte Gradientenechosequenz, insbesondere zur Aufnahme von dreidimensionalen (3D) Datensätzen. Allerdings sind derartige Gradientenecho-basierte MR-Untersuchungen zumeist sehr laut und daher unangenehm für einen zu untersuchenden Patienten. Hauptgrund für die hohe Geräuschentwicklung sind sich zeitlich schnell ändernde Gradientenkonstellationen und die damit verbundenen hohen Slew-Rates (zeitliche Änderung der Gradientenamplituden dG/dt). Außerdem werden im Protokoll der Sequenz oft Parameter benötigt, die besonders schnelles Schalten der Gradienten erfordern, wie zum Beispiel kurze Echozeiten oder Gradientenspoiling.
Trotzdem werden insbesondere nichtselektive 3D-Gradientenecho-Messungen häufig in der klinischen Bildgebung, vor allem aber für sogenannte Vorbereitungsmessungen, verwendet. Wichtigstes Beispiel für eine derartige Vorbereitungsmessung ist die Spulensensitivitätsmessung, die vor Beginn der eigentlichen Patientenuntersuchung an jedem Patienten mindestens einmal durchgeführt wird, wenn eine Empfangsspule mit je nach Einsatz unterschiedlichem Sensitivitätsprofil eingesetzt wird. Während der Spulensensitivitätsmessung werden zwei 3D Messdatensätze aufgenommen, wobei ein Messdatensatz mit der in der Magnetresonanzanlage integrierten sogenannten „Body-Coil” (Körperspule) und der andere Messdatensatz mit der zu verwendenden Lokalspule aufgenommen wird. Auf Basis dieser beiden Messdatensätze, welche insbesondere eine Division der beiden aus den jeweiligen Messdatensätzen rekonstruierten Bildern umfasst, lassen sich das Sensitivitätsprofil der Lokalspule und damit die Intensitätsverteilung des Lokalspulenbildes berechnen und Inhomogenitäten, die durch die relativen Abstände von dem zu untersuchenden Messobjekt zu dem oder den Spulenelement(en) der Lokalspule entstehen, korrigieren.
Um die Lautstärke derartiger Messungen zu senken, kann die der Sequenz bereitgestellte maximale Gradientenperformance so weit gesenkt werden, bis die Messung deutlich leiser ist. Dadurch steigt jedoch die minimale Echozeit, sinkt ggf. die maximale Bandweite und steigen die Repetitionszeit TR der Sequenz und die Messzeit, sodass das Ergebnis der Messung unter Umständen nicht optimal ist.
Um die Geräuschentwicklung einer Gradientenechosequenz zu reduzieren, können für die Phasenkodierung und/oder Vordephasierung zu schaltende Gradienten bereits hochgefahren werden, bevor die Anregung durch einen Anregungspuls stattfindet. Damit bleibt für weitere in der Echozeit zu schaltende Gradienten mehr Zeit übrig, wodurch diese mit reduzierter Slew-Rate und/oder Amplitude geschaltet werden können. Allerdings wird durch diese Maßnahme auch eine nicht gewünschte Schichtselektion provoziert.
Bei der bekannten PETRA-Sequenz oder der bekannten z-TE-Sequenz sind ebenfalls die Gradienten während der Anregung bereits eingeschaltet. Das spektrale Profil des Anregungspulses entspricht hierbei in etwa einer sinc-Funktion. Bei nicht ausreichender Pulsbandweite oder zu starken Gradienten kann es auch hier vorkommen, dass die äußeren Bildbereiche durch die hierdurch provozierte Schichtselektion nicht mehr ausreichend angeregt werden.
Im rekonstruierten MR-Bild wirkt sich diese fehlerhafte Anregung durch Verschmierungsartefakte am Bildrand aus, welche umso stärker ausgeprägt sind, je stärker die während der Anregung geschalteten Gradienten sind.
Eine unzureichende Anregung führt somit zu artefaktbehafteten MR-Bildern. Für die PETRA-Sequenz ist aus dem Artikel von Grodzki et al., „Correcting slice selectivity in hard pulse sequences”, Journal of Magnetic Resonance 214, S. 61–67 (2012), oder auch aus der Patentanmeldung US 2013/0101198 A1 ein Korrekturverfahren bekannt, mit dem derartige Artefakte unter Ausnutzung der der PETRA-Sequenz eigenen radialen Symmetrie mittels einer Matrixinversion berechnet und behoben werden können. Für eine kartesische Abtastung des k-Raums, wie sie bei Gradientenechosequenzen, insbesondere dreidimensionalen Gradientenechosequenzen, bei welchen der k-Raum in parallelen Zeilen in Ausleserichtung abgetastet wird, die Regel ist, ist eine derartige Korrektur wegen der anders gearteten Symmetrie, nicht möglich.
Weitere Korrekturverfahren für Magnetresonazdaten sind beispielsweise aus der DE 10 2009 014 924 B3 , der DE 10 2011 085 033 B4 und der US 2009/0257634 A1 bekannt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Korrektur von Artefakten bei MR-Messungen mit während der Anregung geschalteten Gradienten auch für eine zeilenweise, den k-Raum kartesisch abtastende MR-Messung zu ermöglichen, ohne die MR-Messung einzuschränken.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Magnetresonanzanlage gemäß Anspruch 9, ein Computerprogramm, gemäß Anspruch 10 und einen elektronisch lesbaren Datenträger gemäß Anspruch 11 gelöst.
Des erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur von entlang kartesischer Zeilen im k-Raum aufgenommenen Messdaten, welche mittels einer Pulssequenz aufgenommen wurden, bei welcher während des Einstrahlens mindestens eines nichtselektiven Anregungspulses gleichzeitig Gradienten geschaltet sind, umfasst die Schritte:

– Laden von mit der Pulssequenz aufgenommenen Messdaten (MDS') im k-Raum (F'(k_x, k_y, k_z)),
– Bestimmen eines Pulsanregungsprofils (P(ω)),
– Korrigieren der aufgenommenen Messdaten (MDS') unter Verwendung des Pulsanregungsprofils P(ω), wobei das Korrigieren eine Ent-Faltungsoperation (E) in mindestens einer der drei k-Raumrichtungen (k_x, k_y, k_z) umfasst.

Die erfindungsgemäße Korrektur von Messdaten erlaubt eine uneingeschränkte Nutzung von Pulssequenzen, insbesondere von Gradientenechosequenzen, bei welchen, z. B. zur Geräuschreduktion, eine Anregung bei bereits eingeschalteten Gradienten durchgeführt wird. Denn eine Störung durch Überlagerung einer Anregung mit einem Pulsprofil kann durch das erfindungsgemäße Verfahren behoben werden. Dies kann, wie weiter unten ausgeführt, für den gesamten k-Raum einheitlich, oder spaltenweise gleich oder für jede k-Raumzeile einzeln geschehen.
Somit lassen sich durch eine Anregung mit eingeschaltetem Gradienten entstehende Artefakte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beheben.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Bei Messungen mit während der Anregung geschalteten Gradienten ändert sich der angeregte Bereich mit jeder Repetition, weil in jeder Repetition andere Gradientenkonstellationen geschaltet werden. Dies führt zu Verzerrungen, da z. B. bei einer Repetition mit einer Gradientenkonstellation von Gx = 0 und Gy = G ein aus diesem Messpunkt resultierendes Bild entsprechend der fehlerhaften Anregung mit einer sinc-Funktion, welche in y-Richtung symmetrisch ist, überlagert wird, wohingegen bei einer Repetition mit einer Gradientenkonstellation von z. B. Gx = G und Gy = 0 ein aus diesem Messpunkt resultierendes Bild entsprechend der fehlerhaften Anregung mit einer sinc-Funktion, welche in x-Richtung symmetrisch ist, überlagert wird.
In 1 ist beispielhaft die Abhängigkeit des Anregungsprofils in x-Richtung (angegeben in Millimetern, „mm”) und damit der bewirkten Anregung P(k, x) (angegeben in willkürlichen Einheiten, „a. U.”) von einer momentan angelegten Gradientenstärke G1, G2, G3, G4, G5 dargestellt. In dem gezeigten Beispiel gilt G5 > G4 > G3 > G2 > G1. Wie man sieht, ist das Anregungsprofil umso breiter je geringer die angelegte Gradientenstärke ist. Das breiteste Anregungsprofil (mit durchgehender Linie gezeichnet), d. h. eine möglichst homogene Anregung (P(k, x)) über den größten räumlichen Bereich (x), wird daher bei G1 erreicht. Das schmalste Anregungsprofil (mit doppelt strichpunktierter Linie eingezeichnet), das bereits bei einer geringen räumlichen Änderung (x) eine drastische Änderung in der Anregung (P(k, x)) mit sich bringt, wird bei G5 erhalten.
Wie in dem genannten Artikel von Grodzki et al. beschrieben, lässt sich das Problem mathematisch wie folgt beschreiben:
Bei MR-Messungen wird der sogenannte k-Raum F(k) abgetastet, welcher dem abzubildenden Untersuchungsbereich des zu messenden Objekts entspricht, wobei gilt:
Dabei beschreibt f(x) das Signal des zu messenden Objekts, und der k-Raum F(k) ist mit den aufgenommenen Messdaten gefüllt. Aus dem mit den Messdaten gefüllten k-Raum wird durch Fourier-Rücktransformation das Bild I(x) berechnet:
Im Falle unzureichender Anregung wird anstelle des gewünschten k-Raums F(k) der gestörte k-Raum F'(k) gemessen, d. h. mit den Messdaten befüllt. Bei dem gestörten k-Raum F'(k) ist das Signal des zu messenden Objekts f(x) mit einer Stör-Funktion P(k, x) überlagert, welche der spektralen Form des tatsächlichen Anregungspulses, also dem Anregungsprofil, entspricht:
Das Anregungsprofil P(k, x) hängt in dem in dem Artikel von Grodzki et al. beschriebenen Fall sowohl vom Ort x als auch vom gemessenen k-Raumpunkt k und von der Gradientenstärke ab. Das Anregungsprofil eines Anregungspulses entspricht im Wesentlichen der Fouriertransformierten der Pulsform des Anregungspulses im Zeit-Raum p(t), im anhand von 1 gezeigten Beispiel entsprechen die Anregungsprofile jeweils einer sinc-Funktion, wie sie sich beispielsweise bei „harten”, rechteckigen Anregungspulsen p(t), welche nur während der Dauer τ des Anregungspulses einen konstanten Wert, z. B. B1, ungleich Null aufweisen, ergeben:
Ein rechteckiger Anregungspuls
entspricht im Frequenz-Raum einem sinc-förmigen spektralen Anregungsprofil P(ω) mit
und einem Phasenfaktor.
Die Resonanzfrequenz ω ist in Anwesenheit von geschalteten Gradienten eine Funktion des Ortes (hier durch x repräsentiert), im Bildraum:
ω = 2πγxG, mit γ dem gyromagnetischen Verhältnis und G der Stärke des angelegten Gradienten. Bei sich im Laufe der MR-Pulssequenz, z. B. bei verschiedenen Repetitionen der PETRA-Sequenz, verändernden Gradienten ist ω auch eine Funktion des ausgelesenen k-Raum-Punktes k, weshalb das Anregungsprofil P(ω) = P(k, x) geschrieben werden kann.
Aus dem gestörten k-Raum F'(k) kann ein gestörtes, mit Artefakten behaftetes, MR-Bild I'(x) rekonstruiert werden:
Bei dem in dem genannten Artikel von Grodzki et al. beschriebenen Verfahren wird der störende Einfluss des fehlerhaften Anregungspulses aus den gemessenen Messdaten herausgerechnet, indem der Anregungsfehler in einer Störungsmatrix D_kx berechnet, und der Fehler der Anregung anschließend durch Inversion der Störungsmatrix D_kx behoben wird.
Dazu wird Gleichung (3) als Summe (tatsächlich werden diskrete Werte gemessen) geschrieben und die Störmatrix D_kx wird definiert zu:
Die Störmatrix D_kx hat hierbei N × N Elemente (wobei N eine natürliche Zahl ist), und man kann Gleichung (3) in Matrixform schreiben: F'_k = D_kx∫_x (6)
Die Störmatrix D_kx gibt somit für PETRA-Sequenzen das Anregungsprofil des zur Aufnahme der Messdaten verwendeten Anregungspulses wieder. Die Elemente von Gleichung (5) sind aus der Form des Anregungspulses, dem anzuregenden Ort x und dem ausgelesenen k-Raumpunkt k sowie dem angelegten Gradienten G bekannt und können berechnet werden. Der gestörte k-Raum F'(k) wird gemessen. Das ungestörte Bild I(x) kann man daher durch Matrixinversion von D_kx und Matrixmultiplikation mit dem gestörten k-Raum berechnen: ∫_x = I_x = D –1 / kxF'_k (7)
Im Gegensatz dazu ist für Gradientenechosequenzen mit zeilenweiser Abtastung in parallelen k-Raumzeilen der gestörte k-Raum F'(k_x, k_y, k_z) gemessen (in Summenschreibweise) :
Damit hängt im Gegensatz zu dem in dem oben genannten Artikel von Grodzki et al. beschriebenen Fall – bei welchem das Anregungsprofil P(ω) als Funktion von k-Raum und Ortsraumpunkt P(ω) = P(k, x) ausgedrückt werden kann (siehe dort) – das Anregungsprofil P(ω) bei einer zeilenweisen Abtastung des k-Raums mit Schichtselektion in x-Richtung vom Ort, x, y, z, und von k_y, k_z, nicht aber von k_x ab, da die Störung für jede aufgenommene Zeile in Ausleserichtung gleich ist. Somit gilt hier: P(ω) = P(k_y, k_z, x, y, z).
Hierbei sind ohne Beschränkung der Allgemeinheit die x-Richtung bzw. k_x-Richtung als die Ausleserichtung und die y-Richtung bzw. k_y-Richtung sowie die z-Richtung bzw. die k_z-Richtung als die Phasenkodierrichtungen, definiert.
Für den dreidimensionalen k-Raum spricht man von „Zeilen” in Ausleserichtung und „Spalten” bzw. „Partitionen” in den Phasenkodierrichtungen.
Damit entspricht die Störung P(k_y, k_z, x, y, z) für eine einzelne aufgenommene k-Raumzeile einer einfachen Faltung, wie man durch Umschreiben der Formel (3)' und Betrachten des Bereichs innerhalb der eckigen Klammern erkennt:
Die Faltung kann nun für jede akquirierte k-Raumzeile durch eine Fouriertransformation zurück in den Bildraum, eine Division durch das Pulsprofil P(x) (für jede k-Raumzeile sind y, k_y, z und k_z bekannt) und anschließende Fouriertransformation wiederum zurück in den k-Raum behoben werden. Bei bei der Division werden alle Bildraumpunkte durchlaufen. Der Divisionsfaktor hängt dabei nur vom x-Wert, nicht aber vom y- und z-Wert des entsprechenden Bildraumpunktes ab. Das x entspricht dem x-Wert des Bildraumpunktes. Der gestörte k-Raum F'(x) wird somit in den ungestörten k-Raum F(x) korrigiert. In Ausleserichtung x genügt somit die Behebung einer Faltung, um die Störung zu korrigieren: F(x, y, z) = F'(x, y, z)/P(x). (8)
In den Phasenkodierrichtungen k_y bzw. y und k_z bzw. z ist die Störung im Allgemeinen komplexer, kann aber mit Matrixinversion behoben werden, analog wie in dem genannten Artikel von Grodzki et al. beschrieben. Würde man in den Phasenkodierrichtungen bei beliebigen Gradienten eine einfache Fourierrücktransformation anwenden, entstünden Fehler im Bild, wie ebenfalls in dem genannten Artikel von Grodzki et al. beschrieben ist. In den Phasenkodierrichtungen kann die Gleichung also in Matrixgleichungen umgeschrieben werden, wobei sich diese Matrizen invertieren lassen und der Einfluss der Störung somit behoben werden kann.
Allgemein kann somit bei beliebigen Gradientenstärken die Störung behoben werden durch eine Ent-Faltung in Ausleserichtung und Matrixinversionen in den Phasenkodierrichtungen, wobei die Definition der hierzu benötigten Matrizen analog zu dem in dem genannten Artikel von Grodzki et al. beschriebenen Fall durchgeführt werden kann:
Auf diese Weise lassen sich für jede Repetition beliebige Gradientenstärken während der Anregung verwenden. Allerdings müssen die Inversionsmatrizen für jede Zeile neu berechnet werden, was zeitaufwändig sein kann und insgesamt zu Rekonstruktionszeiten von mehreren Sekunden führen kann.
Um die Notwendigkeit von Matrixinversionen zu umgehen und somit wieder Rechenzeit zu sparen, können geschickt Randbedingungen an die geschalteten Gradienten gestellt werden. D. h. die Freiheitsgrade der Gradienten werden eingeschränkt, indem z. B. in eine der Phasenkodierrichtungen (beispielsweise ky) nur konstante (absolute) Gradientenamplituden verwendet werden. Dadurch verliert das Pulsprofil P(ω) in obiger Formel die Abhängigkeit von k_y. Es gilt: P(ω) = P(x, y, z, k_z). Eine Matrixinversion ist in diesem Fall nur noch in k_z-Richtung durchzuführen. In k_y-Richtung kann analog zu der k_x-Richtung eine Ent-Faltung angewendet werden: F(x, y, z) = F'(x, y, z)/P(x, y). (10)
Weiterhin können die Freiheitsgrade der zu schaltenden Gradienten weiter eingeschränkt werden, indem über die gesamte Akquisition in jede Raumrichtung konstante (absolute) Gradientenamplituden verwendet werden. Dadurch verliert das Pulsprofil P(ω) in obiger Formel auch noch die Abhängigkeit von k_z. Es gilt: P(ω) = P(x, y, z). Das gesamte Problem kann damit als (Ent-)Faltung ausgedrückt werden und zum Beispiel durch Division im Bildraum behoben werden: F(x, y, z) = F'(x, y, z)/P(x, y, z). (11)
Eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage umfasst eine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm implementiert ein erfindungsgemäßes Verfahren auf einer Steuereinrichtung, wenn es auf der Steuereinrichtung ausgeführt wird.
Ein erfindungsgemäßer elektronisch lesbarer Datenträger umfasst darauf gespeicherte elektronisch lesbare Steuerinformationen, welche zumindest ein erfindungsgemäßes Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen.
Die bezüglich des Verfahrens beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten für die Magnetresonanzanlage, das Computerprogrammprodukt sowie den elektronisch lesbaren Datenträger analog.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Figuren. Die aufgeführten Beispiele stellen keine Beschränkung der Erfindung dar. Es zeigen:
1 eine Darstellung des Einflusses der angelegten Gradientenstärke auf das Anregungsprofil eines Anregungspulses,
2 schematisch ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage.
2 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei werden mittels einer Pulssequenz PS, bei welcher während des Einstrahlens mindestens eines nichtselektiven Anregungspulses A gleichzeitig Gradienten G geschaltet sind, entlang kartesischer Zeilen im k-Raum, insbesondere in k_x-Richtung als Ausleserichtung, aufgenommene Messdaten MDS' zunächst in eine Recheneinheit, beispielsweise eine Steuereinheit einer Magnetresonanzanlage, geladen. Die aufgenommenen Messdaten MDS' befinden sich wegen der Überlagerung des Anregungspulses A mit den gleichzeitig geschalteten Gradienten G in einem gestörten k-Raum F'(k_x, k_y, k_z).
In einem Schritt 101 wird ein Pulsanregungsprofils P(ω) eines von der Pulssequenz PS verwendeten Anregungspulses A bestimmt. Wie bereits ausgeführt entspricht das Anregungsprofil P(ω) eines Anregungspulses A im Wesentlichen der Fouriertransformierten der Pulsform des Anregungspulses A im Zeit-Raum p(t) Beispielsweise werden in der Pulssequenz PS rechteckige Anregungspulse A verwendet, wodurch diese besonders kurz gehalten werden können, und so eine Reduzierung der durch die Pulssequenz PS verursachten Geräuschentwicklung erreicht werden kann.
Die aufgenommenen Messdaten MDS' können in einem Schritt 103 unter Verwendung des bestimmten Pulsanregungsprofils P(ω) wie oben beschrieben korrigiert werden, wobei das Korrigieren eine Ent-Faltungsoperation E1, E2, E3 in mindestens einer der drei k-Raumrichtungen (k_x, k_y, k_z) umfasst. Die Ent-Faltungsoperation E1, E2, E3 umfasst dabei insbesondere eine Fouriertransformation der gemessenen Messdaten (MDS') in den Bildraum, eine Division durch das bestimmte Pulsanregungsprofil (P(ω)) und eine Fouriertransformation zurück in den k-Raum.
Die k-Raumrichtungen, in welche bei der Korrektur der Messdaten MDS' eine Ent-Faltungsoperation E1, E2, E3 durchgeführt wird, werden hierbei insbesondere unter Berücksichtigung der bei der Pulssequenz zu schaltenden Gradienten G bestimmt. Je nach den zu schaltenden Gradienten G ist nämlich das Pulsanregungsprofil P(ω) von den k-Raumrichtungen, in welche eine Phasenkodierung stattfindet, abhängig oder nicht.
Ist das Pulsanregungsprofil P(ω) von keiner k-Raumrichtung abhängig, kann die Korrektur für den gesamten k-Raum einheitlich mittels einer beschriebenen Ent-Faltungsoperation E3 in allen drei Raumrichtungen des k-Raums durchgeführt werden (Block 103.3). Aus den auf diese weise korrigierten Messdaten (MDS) kann nun ein korrigiertes Bild (BDS) berechnet (Block 105) und/oder angezeigt (Block 107) werden.
Ist das Pulsanregungsprofil P(ω) lediglich von einer k-Raumrichtung k_x, k_y, k_z abhängig, kann die Korrektur spaltenweise mittels einer oben beschriebenen Ent-Faltungsoperation E2 in den beiden k-Raumrichtungen, von denen P(ω) unabhängig ist, durchgeführt werden (Block 103.2).
Ist das Pulsanregungsprofil P(ω) von zwei k-Raumrichtungen k_x, k_y, k_z, abhängig, kann die Korrektur zeilenweise mittels einer oben beschriebenen Ent-Faltungsoperation E1 in der k-Raumrichtung, von der P(ω) unabhängig ist, durchgeführt werden (Block 103.1).
Bei einer zeilenweisen Abtastung des k-Raum in Ausleserichtung ist, wegen der konstanten Gradienten in Ausleserichtung, das Pulsanregungsprofil P(ω) nicht von der Ausleserichtung abhängig, und eine Ent-Faltungsoperation E1, E2, E3 kann in jedem Fall in Ausleserichtung (k_x) durchgeführt werden.
Für k-Raumrichtungen, in welche keine Ent-Faltungsoperation E1, E2, E3 durchgeführt wird, wird wie ebenfalls oben beschrieben eine Störungsmatrix auf Grundlage von Orts- und k-Raumpunktdaten der aufgenommenen Messdaten (MDS') und der während der Anregung verwendeten Gradienten G bestimmt und invertiert (Block 103.1 und 103.2). Diese kann nun genutzt werden, um den mittels einer Ent-Faltungsoperation E1, E2 korrigierten Messdaten MDS und durch die durchgeführte Matrixinversion M1, M2, bezüglich einer bzw. zwei k-Raumrichtungen – wie oben beschrieben – ein korrigiertes Bild BDS zu berechnen (Block 105) und dieses anzuzeigen oder zu speichern (Block 107).
Um eine schnelle und möglichst vollständige Korrektur der Messdaten MDS' zu ermöglichen, kann die zur Aufnahme der Messdaten MDS' verwendete Pulssequenz derart gewählt werden, dass die Freiheitsgrade der zu schaltenden Gradienten in mindestens einer Phasenkodierrichtung derart beschränkt sind, dass konstante (absolute) Phasenkodiergradienten verwendet werden.
Erfahrungen mit dem in dem genannten Artikel von Grodzki et al. beschriebenen Verfahren zeigen, dass sich die Störungen sehr stabil und zuverlässig beheben lassen, solange das erste Minimum des Sinc-Profils des Pulses außerhalb des zu untersuchenden Untersuchungsobjektes liegt, da ansonsten die Rauschlevel zu stark angehoben werden. Um dies zu vermeiden, kann die maximale absolute Gradientenstärke derart beschränkt werden, dass sie einen Wert nicht übersteigt, der durch das erste Minimum des Sinc-Profils gegeben ist. Bei einem Anregungspuls mit einer Dauer von 14 Mikrosekunden und einem FOV (Gesichtsfeld, engl. „field of view”) von 300 mm beträgt diese maximale Stärke des absoluten Gradienten ungefähr 10 mT/m und liegt damit deutlich über dem Wert, der in meisten Fällen für dreidimensionale Gradientenechosequenzen, insbesondere zur Bestimmung von Sensitivitätsprofilen, benötigt werden würde. Womit hierdurch keine Einschränkungen zu erwarten sind.
3 zeigt schließlich eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage 23. Diese umfasst wie grundsätzlich bekannt eine Hauptmagneteinheit 24, die eine Patientenaufnahme 25 definiert, die umgebend eine Hochfrequenzspulenanordnung, insbesondere eine Körperspule 22, und eine Gradientenspulenanordnung vorgesehen sein können. In die Patientenaufnahme 25 kann insbesondere auf einer Patientenliege L ein Patient P oder ein anderes zu untersuchendes Untersuchungsobjekt in die Magnetresonanzanlage 23 eingebracht werden. Weiterhin kann die Magnetresonanzanlage 23 mindestens eine transportable, in der Patientenaufnahme variabel einbringbare weitere Hochfrequenzspulenanordnung, eine Lokalspule 27, umfassen. Die Lokalspule 27 kann beispielsweise mindestens zwei Einzelspulen mit je einem Empfangskanal umfassen. Gesteuert wird der Betrieb der Magnetresonanzanlage 23 durch eine Steuereinrichtung 26, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, insbesondere also zur Korrektur von Messdaten und Artefakten in Bilddaten, wie beschrieben wurde.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise durch ein erfindungsgemäßes Computerprogramm auf einer Steuereinrichtung 26 der Magnetresonanzanlage 23 implementiert, wenn es auf der Steuereinrichtung 26 ausgeführt wird. Die Steuereinrichtung 26 ist daher dazu ausgebildet ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen zu können. Dazu kann beispielsweise ein elektronisch lesbarer Datenträger 21 mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche zumindest ein solches Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 21 in einer Steuereinrichtung 26 einer Magnetresonanzanlage 23 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Korrektur von Artefakten wie beschrieben durchführen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden.

Claims

Verfahren zur Korrektur von entlang kartesischer Zeilen im k-Raum aufgenommenen Messdaten, welche mittels einer Pulssequenz aufgenommen wurden, bei welcher während des Einstrahlens mindestens eines nichtselektiven Anregungspulses gleichzeitig Gradienten geschaltet sind, umfassend die Schritte: – Laden von mit der Pulssequenz aufgenommenen Messdaten (MDS') im k-Raum (F'(k_x, k_y, k_z)), – Bestimmen eines Pulsanregungsprofils (P(ω)), – Korrigieren der aufgenommenen Messdaten (MDS') unter Verwendung des Pulsanregungsprofils P(ω), wobei das Korrigieren eine Ent-Faltungsoperation (E) in mindestens einer der drei k-Raumrichtungen (k_x, k_y, k_z) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für k-Raumrichtungen, in welche keine Ent-Faltungsoperation (E) durchgeführt wird, eine Störungsmatrix auf Grundlage von Orts- und k-Raumpunktdaten der aufgenommenen Messdaten (MDS') und der während der Anregung verwendeten Gradienten (G1, G2, G3, G4, G5) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn die aufgenommenen Messdaten (MDS') unter Verwendung einer Ent-Faltungsoperation (E) in allen drei Raumrichtungen des k-Raums korrigiert wurden, aus den korrigierten Messdaten (MDS) ein korrigiertes Bild (BDS) berechnet und/oder angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei, wenn die aufgenommenen Messdaten (MDS') nur in einer oder zwei k-Raumrichtungen unter Verwendung einer Ent-Faltungsoperation (E) korrigiert wurden, aus den korrigierten Messdaten (MDS) und, für k-Raumrichtungen, in welche die Messdaten (MDS') noch nicht korrigiert sind, aus den aufgenommenen Messdaten (MDS') und der bestimmten Störungsmatrix ein korrigiertes Bild (BDS) berechnet und/oder angezeigt wird, wobei die Berechnung des korrigierten Bildes (BDS) eine Matrixinversion (M) der Störungsmatrix umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der Korrektur der Messdaten (MDS') die Ent-Faltungsoperation (E) in jedem Fall in Ausleserichtung (k_x) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die k-Raumrichtungen, in welche bei der Korrektur der Messdaten (MDS') eine Ent-Faltungsoperation (E) durchgeführt wird, unter Berücksichtigung der bei der Pulssequenz zu schaltenden Gradienten bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zur Aufnahme der Messdaten (MDS') verwendete Pulssequenz derart gewählt wird, dass die Freiheitsgrade der zu schaltenden Gradienten in mindestens einer Phasenkodierrichtung derart beschränkt sind, dass konstante (absolute) Phasenkodiergradienten verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ent-Faltungsoperation (E) eine Fouriertransformation der gemessenen Messdaten (MDS') in den Bildraum, eine Division durch das bestimmte Pulsanregungsprofil (P(ω)) und eine Fouriertransformation zurück in den k-Raum umfasst.
Magnetresonanzanlage (23), umfassend eine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildete Steuereinrichtung (26).
Computerprogramm, das ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf einer Steuereinrichtung (26) implementiert, wenn es auf der Steuereinrichtung (26) ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger (21) mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche zumindest ein Computerprogramm nach Anspruch 10 umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers (21) in einer Steuereinrichtung (26) einer Magnetresonanzanlage (23) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführen.