DE102014200562A1

DE102014200562A1 - Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung

Info

Publication number: DE102014200562A1
Application number: DE102014200562.0A
Authority: DE
Inventors: Dominik Paul; Benjamin Schmitt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2015-07-16
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: US9846212B2; DE102014200562B4; US20150198686A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogrammprodukt. Um eine verbesserte Sättigung von Magnetresonanz-Signalen während einer Aufnahmesequenz zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts unter Verwendung einer Aufnahmesequenz durchgeführt wird, wobei die Aufnahmesequenz zumindest einen Aufnahmezyklus umfasst, wobei der Aufnahmezyklus – eine Präparationspulsmenge mit einer Anzahl von Präparationspulsen, – eine von der Präparationspulsmenge disjunkte Sättigungspulsmenge mit einer Anzahl von Sättigungspulsen und – eine Ausleseblockmenge mit einer Anzahl von Ausleseblöcken umfasst und der Aufnahmezyklus sich zeitlich in eine Präparationsphase und eine Auslesephase aufteilt, wobei – die Auslesephase von der Präparationsphase zeitlich abgegrenzt ist und – die Auslesephase im Aufnahmezyklus auf die Präparationsphase folgt, wobei – die Präparationsphase zumindest einen Präparationspuls der Präparationspulsmenge, zumindest einen Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge und keinen Ausleseblock der Ausleseblockmenge umfasst und – die Auslesephase zumindest einen Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge und zumindest einen Ausleseblock der Ausleseblockmenge umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogrammprodukt.
In der Magnetresonanz-Bildgebung wird die Aufnahme von Magnetresonanz-Bilddaten eines Untersuchungsobjekts mittels eines Magnetresonanzgeräts anhand von Aufnahmesequenzen (Magnetresonanz-Sequenzen) gesteuert. Häufig sehen Aufnahmesequenzen dabei eine Sättigung von Magnetresonanz-Signalen bestimmter Gewebearten vor. Die Sättigung bewirkt typischerweise in den Magnetresonanz-Bilddaten eine Unterdrückung der von dem bestimmten Gewebearten ausgehenden Magnetresonanz-Signale. Beispielsweise sehen viele Aufnahmesequenzen eine Fettsättigung vor, welche zur Verbesserung des Kontrasts zwischen Fettgewebe und anderen Gewebearten eingesetzt werden kann. Alternativ kann eine Fettsättigung auch zum Hervorheben von Fettgewebe eingesetzt werden. Die Sättigung der Magnetisierung wird dabei häufig in Kombination mit einer Präparation der Magnetisierung, beispielsweise mittels Inversionspulsen, eingesetzt. Diese Kombination von Sättigung und Präparation der Magnetisierung ist beispielsweise vorteilhaft bei der Bildgebung der Wirbelsäule eines Untersuchungsobjekts einsetzbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Sättigung von Magnetresonanz-Signalen während einer Aufnahmesequenz zu ermöglichen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts unter Verwendung einer Aufnahmesequenz, welche zumindest einen Aufnahmezyklus umfasst, wobei der Aufnahmezyklus

– eine Präparationspulsmenge mit einer Anzahl von Präparationspulsen,
– eine von der Präparationspulsmenge disjunkte Sättigungspulsmenge mit einer Anzahl von Sättigungspulsen und
– eine Ausleseblockmenge mit einer Anzahl von Ausleseblöcken

– die Auslesephase von der Präparationsphase zeitlich abgegrenzt ist und
– die Auslesephase im Aufnahmezyklus auf die Präparationsphase folgt,

– die Präparationsphase zumindest einen Präparationspuls der Präparationspulsmenge, zumindest einen Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge und keinen Ausleseblock der Ausleseblockmenge umfasst und
– die Auslesephase zumindest einen Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge und zumindest einen Ausleseblock der Ausleseblockmenge umfasst.

Das Untersuchungsobjekt kann ein Patient, eine Trainingsperson oder ein Phantom sein. Eine Aufnahmesequenz ist typischerweise eine Pulssequenz. Die Aufnahmesequenz wird typischerweise von einem Magnetresonanzgerät eingesetzt. Ein Aufnahmezyklus kann eine Abfolge von Anregungspulsen und Ausleseschritten umfassen, welche zyklisch innerhalb der Aufnahmesequenz wiederholt wird. Ein Aufnahmezyklus der Aufnahmesequenz kann mit einer relaxierten Magnetisierung, beispielsweise einer relaxierten Längsmagnetisierung, starten. Ein Aufnahmezyklus kann während eines Atemanhaltevorgangs des Untersuchungsobjekts durchgeführt werden. In einem Aufnahmezyklus können eine oder mehrere Schichten eines Magnetresonanz-Bilds aufgenommen werden. In einem Aufnahmezyklus können eine oder mehrere k-Raum-Zeilen eines Magnetresonanz-Bilds aufgenommen werden. Ein Aufnahmesequenz kann während einer Repetitionszeit der Aufnahmesequenz durchgeführt werden. In der Aufnahmesequenz können die Aufnahmezyklen solange wiederholt werden, bis alle vorgegebenen k-Raum-Zeilen und/oder alle vorgegebenen Schichten des Magnetresonanz-Bilds erfasst sind.
Ein Präparationspuls führt typischerweise zu einer Präparation, insbesondere einer Auslenkung, der Spins in einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjekts. Somit kann ein Präparationspuls zu einer Präparation der im Untersuchungsbereich vorliegenden Magnetisierung, beispielsweise der Längsmagnetisierung. Ein Präparationspuls kann insbesondere ein Inversionspuls sein. Ein Inversionspuls dreht die Magnetisierung typischerweise um mindestens 150° und maximal 210°, insbesondere um 180°. Der Inversionspuls kann dabei adiabatisch sein und dann einen Zielflipwinkel von 180° aufweisen. Der Inversionspuls kann somit eine Umkehrung der Magnetisierung, insbesondere der Längsmagnetisierung, von positiven zu negativen Werten bewirken. Die Anzahl der Präparationspulse der Präparationspulsmenge ist dabei größer als Null.
Ein Sättigungspuls kann bewirken, dass ein Wert einer Magnetisierung, beispielsweise der Längsmagnetisierung, weitgehend auf null gesetzt wird. Ein Sättigungspuls ist dabei typischerweise gewebespezifisch, das heißt ein Sättigungspuls setzt nur die Magnetisierung einer bestimmten Gewebeart weitgehend auf null. Sättigungspulse können somit die Art des Gewebes selektieren, aus welchen Magnetresonanz-Signale aufgenommen werden können. Sättigungspulse können Fettsättigungspulse sein, das heißt die Magnetisierung, insbesondere die Längsmagnetisierung, von Fettgewebe auf null setzen (sättigen). Nach Anwendung eines Sättigungspulses liegt typischerweise nur noch eine Quermagnetisierung, insbesondere für die bestimmte Gewebeart, vor. Ein Sättigungspuls kann dafür einen Spoilergradient zur Dephasierung der Magnetisierung umfassen. Ein Sättigungspuls löscht somit typischerweise jegliche Historie in der Magnetisierung, insbesondere der Längsmagnetisierung, da der Sättigungspuls die Magnetisierung ohne Berücksichtigung der vorhergehenden Werte der Magnetisierung typischerweise auf null setzt. Die Anzahl der Sättigungspulse der Sättigungspulsmenge ist dabei größer als Null.
Ein Ausleseblock umfasst typischerweise zumindest ein Auslesefenster, welches das Aktivieren einer Empfangseinrichtung für die Magnetresonanz-Signale, beispielsweise eines ADCs (Analog-Digital-Konverters), der an die Empfangsspulen des Magnetresonanzgeräts angekoppelt ist, umfasst. Ein Ausleseblock umfasst weiterhin typischerweise einen Anregungspuls zum Anregen der Magnetisierung im Messvolumen. Ein Anregungspuls sorgt dabei typischerweise dafür, dass ein Magnetresonanz-Signal aus einem Untersuchungsbereich ausgelesen werden kann. Ein Ausleseblock umfasst weiterhin typischerweise zumindest einen Refokussierungspuls zum Refokussieren der Magnetisierung im Messvolumen. Der Anregungspuls erfolgt dabei typischerweise am Anfang des Ausleseblocks. Die Refokussierungspulse und Auslesefenster erfolgen dann typischerweise nach erfolgter Anregung der Magnetisierung mittels des Anregungspulses abwechselnd. Ein Ausleseblock kann im Rahmen einer Turbo-Spinecho-Aufnahme einen gesamten Echozug umfassen. Während eines Ausleseblocks werden typischerweise eine oder mehrere k-Raum-Zeilen einer Schicht eines Magnetresonanz-Bilds aufgenommen. Die Anzahl der Ausleseblöcke der Ausleseblockmenge ist dabei größer als Null. Ein Auleseblock umfasst typischerweise keinen Präparationspuls und Sättigungspuls.
In der Präparationsphase erfolgt erfindungsgemäß ausschließlich eine Präparation und Sättigung der Magnetisierung mittels zumindest eines Präparationspulses der Präparationspulsmenge und zumindest eines Sättigungspulses der Sättigungspulsmenge. Es erfolgt erfindungsgemäß kein Auslesen von Magnetresonanz-Signalen mittels Ausleseblöcken der Ausleseblockmenge in der Präparationsphase. In der Auslesephase erfolgt erfindungsgemäß ein Auslesen von Magnetresonanz-Signalen mittels zumindest einem Ausleseblock der Ausleseblockmenge. Weiterhin erfolgt erfindungsgemäß zumindest ein Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge während der Auslesephase.
Vorzugsweise ist die Anzahl der Präparationspulse im Aufnahmezyklus gleich der Anzahl der Ausleseblöcke. Dann wird insbesondere zu jedem Ausleseblock ein Präparationspuls zugeordnet. Der Präparationspuls erzeugt dann eine Präparation der Magnetisierung, welche dann im zugehörigen Ausleseblock angeregt wird. Die Zeit zwischen Präparation der Magnetisierung mittels eines Präparationspulses und Anregung der Magnetisierung mittels des Anregungspulses des zum Präparationspuls gehörenden Ausleseblocks wird typischerweise Präparationszeit genannt. Mögliche Präparationszeiten liegen im Zeitbereich von 100 ms bis 3000 ms, insbesondere im Zeitbereich von 800 ms bis 1200 ms. Ist der Präparationspuls ein Inversionspuls, so wird die Präparationszeit auch Inversionszeit genannt. Daher ist es vorteilhaft, dass Präparationspulse und die zugehörigen Ausleseblöcke einen definierten zeitlichen Abstand aufweisen. Wenn in jedem Ausleseblock k-Raum-Zeilen für eine bestimmte Schicht des Magnetresonanz-Bilds aufgenommen werden, kann der zum Ausleseblock gehörende Präparationspuls schichtselektiv für die bestimmte Schicht erfolgen.
Wenn beispielsweise in einem Aufnahmezyklus mehrere Schichten des Magnetresonanz-Bilds aufgenommen werden, können auch während der Auslesephase des Aufnahmezyklus Präparationspulse der Präparationspulsmenge erfolgen. Die Präparationspulse sind dann insbesondere zeitlich abwechselnd und/oder verschachtelt zu den Ausleseblöcken der Auslesephase. Es erfolgt also eine zeitlich verschachtelte Präparation der Magnetisierung und Auslesen der Magnetresonanz-Signale. Eine solche Aufnahmesequenz, insbesondere mit Inversionspulsen als Präparationspulse, wird auch Interleaved-Inversion-Recovery (IIR) Aufnahmesequenz genannt. Die vorgestellte Aufnahmesequenz kann vorteilhafterweise eine Interleaved-Inversion-Recovery Aufnahmesequenz sein.
Vorteilhafterweise erfolgt in der Auslesephase unmittelbar vor jedem Ausleseblock, insbesondere unmittelbar vor jedem Anregungspuls des Ausleseblocks, ein Sättigungspuls. Unmittelbar bedeutet insbesondere, dass kein weiterer Hochfrequenz-Puls zwischen dem Sättigungspuls und dem Anregungspuls geschalten wird. Der Sättigungspuls führt dann vorteilhafterweise zu einem Unterdrücken von Signalen einer gewissen Gewebeart beim Auslesen der Magnetresonanz-Signale im auf den Sättigungspuls folgenden Ausleseblock. Beispielsweise führt ein Fettsättigungspuls zur Sättigung und/oder Unterdrückung von Fettsignalen, das heißt zu einer Sättigung und/oder Unterdrückung der Magnetresonanz-Signale, welche aus Fettgewebe empfangen werden. Typischerweise stellt damit der Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge, welcher im Aufnahmezyklus dem zeitlich ersten Ausleseblock der Ausleseblockmenge unmittelbar vorangeht, den Beginn der Auslesephase dar. Somit ist typischerweise in der Auslesephase die Anzahl der Ausleseblöcke gleich der Anzahl der Sättigungspulse.
Das ausschließliche Anwenden von je einem Sättigungspuls für jeden Ausleseblock in der Auslesephase würde aufgrund der Tatsache, dass die Sättigungspulse frequenzselektiv und damit schichtselektiv sind, zu einer inhomogenen Unterdrückung der Gewebesignale für verschiedene Schichten eines Magnetresonanz-Bilds führen. Dann würden möglicherweise einige Schichten des Magnetresonanz-Bilds eine ausreichende Sättigung des Gewebesignals, insbesondere des Fettsignals bei einer Fettsättigung, aufweisen, während andere Schichten des Magnetresonanz-Bilds eine nicht ausreichende Sättigung des Gewebesignals und somit eine Anhebung des Gewebesignals aufweisen würden. Es würde somit eine Variation des Gewebesignals, insbesondere des Fettsignals bei einer Fettsättigung, entlang einer Schichtrichtung des Magnetresonanz-Bilds auftreten.
Daher erfolgt erfindungsgemäß zumindest ein Sättigungspuls in der Präparationsphase. Somit erfolgt somit über den gesamten Aufnahmezyklus vorteilhafterweise eine kontinuierliche Sättigung der Magnetisierung mittels Sättigungspulsen. Insbesondere erfolgt bereits während der Präparation der Magnetisierung in der Präparationsphase eine, insbesondere kontinuierliche, Sättigung der Magnetisierung mittels Sättigungspulsen. Die kontinuierliche Sättigung der Magnetisierung mittels der kontinuierlichen Anwendung von Sättigungspulsen über den gesamten Aufnahmezyklus hinweg führt zu einer homogenen Sättigung und/oder Unterdrückung eines Gewebesignals, insbesondere eines Fettsignals bei einer Fettsättigung, über alle Schichten der mittels der Aufnahmesequenz aufgenommenen Magnetresonanz-Bilder hinweg. Somit wird die Bildqualität der mittels der Aufnahmesequenz aufgenommenen Magnetresonanz-Bilder erhöht, da beispielsweise Läsionen in den Magnetresonanz-Bildern deutlicher von Fettgewebe unterschieden werden können. Die Aufnahmesequenz bietet somit eine vorteilhafte und homogene Unterdrückung von Gewebesignalen, beispielsweise von Fettsignalen. Hierbei ist die Sättigung der Gewebesignale der vorgestellten Aufnahmesequenz, insbesondere aufgrund der Anwendung von Sättigungspulsen in der Präparationsphase, unabhängig von einer speziellen Ausgestaltung der Aufnahmesequenz. Somit ist die Sättigung der Gewebesignale beispielsweise unabhängig von einer speziellen Präparationszeit, insbesondere einer speziellen Inversionszeit, und/oder unabhängig von einer bestimmten Anzahl von Auslesefenstern pro Ausleseblock.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Sättigungspulse der Sättigungspulsmenge kontinuierlich während des Aufnahmezyklus erfolgen. Kontinuierlich bedeutet hierbei insbesondere, dass die Sättigungspulse in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen und/oder dass das Anwenden der Sättigungspulse während des Aufnahmezyklus nicht unterbrochen wird. Diese spezielle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen kontinuierlichen Sättigung der Magnetisierung führt zu einer nochmaligen Verbesserung der Homogenität der Sättigung der Gewebesignale in den mittels der Aufnahmesequenz aufgenommenen Magnetresonanz-Bildern.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Anzahl der Sättigungspulse der Sättigungspulsmenge, welche in der Präparationsphase erfolgen, gleich der Differenz zwischen der Anzahl aller Sättigungspulse der Sättigungspulsmenge und der Anzahl aller Präparationspulse der Präparationspulsmenge ist. Es erfolgen demnach im Aufnahmezyklus mehr Sättigungspulse als Präparationspulse, wobei die zusätzlichen Sättigungspulse in der Präparationsphase des Aufnahmezyklus erfolgen. Insbesondere ist dabei die Anzahl der Präparationspulse der Präparationspulsmenge gleich der Anzahl der Ausleseblöcke der Ausleseblockmenge. Dann kann weiterhin in der Auslesephase unmittelbar vor jedem Ausleseblock ein Sättigungspuls erfolgen, wobei zusätzlich zu diesen Sättigungspulsen in der Präparationsphase eine Anzahl von Sättigungspulsen erfolgt. Diese zusätzlichen Sättigungspulse in der Präparationsphase führen dann vorteilhafterweise zu einer verbesserten und/oder homogeneren Unterdrückung von Gewebesignalen in den mittels der Aufnahmesequenz aufgenommenen Magnetresonanz-Bildern.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Anzahl der Präparationspulse der Präparationspulsmenge, welche in der Präparationsphase erfolgen, gleich der Anzahl der Sättigungspulse der Sättigungspulsmenge, welche in der Präparationsphase erfolgen, ist. Vorteilhafterweise gehört somit in der Präparationsphase zu jedem Präparationspuls genau ein Sättigungspuls, welcher für eine homogene Sättigung von Gewebesignalen sorgt.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass in der Präparationsphase auf jeden Präparationspuls der Präparationspulsmenge unmittelbar ein Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge folgt. Unmittelbar bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass kein weiterer Hochfrequenz-Puls zwischen dem Präparationspuls und dem Sättigungspuls erfolgt. Damit erfolgt sofort nach der Präparation der Magnetisierung eine Sättigung der Magnetisierung von bestimmten Gewebearten. Zusammen mit den Sättigungspulsen in der Auslesephase ergibt sich somit eine verbesserte Sättigung der Gewebesignale in den mittels der Aufnahmesequenz aufgenommenen Magnetresonanz-Bildern.
Das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät weist eine Steuerungsvorrichtung auf, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Das Magnetresonanzgerät kann somit mit der Steuerungsvorrichtung ein Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts unter Verwendung einer Aufnahmesequenz, welche zumindest einen Aufnahmezyklus umfasst, ausführen. Dafür weist die Steuerungsvorrichtung einen Präparationspulsgenerator auf, welcher dazu ausgebildet ist, eine Präparationspulsmenge mit einer Anzahl von Präparationspulsen zu generieren. Weiterhin weist die Steuerungsvorrichtung einen Sättigungspulsgenerator auf, welcher dazu ausgebildet ist, eine von der Präparationspulsmenge disjunkte Sättigungspulsmenge mit einer Anzahl von Sättigungspulsen zu generieren. Weiterhin weist die Steuerungsvorrichtung ein Auslesemodul auf, welches dazu ausgebildet ist, eine Ausleseblockmenge mit einer Anzahl von Ausleseblöcken zu generieren. Der Präparationspulsgenerator, der Sättigungspulsgenerator und das Auslesemodul sind derart aufeinander abgestimmt, dass der Aufnahmezyklus sich zeitlich in eine Präparationsphase und eine Auslesephase aufteilt, wobei

Ausführungsformen des Magnetresonanzgeräts sind gemäß den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nötig und/oder vorteilhaft sind. Auch kann die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, Steuerungssignale an das Magnetresonanzgerät zu senden und/oder Steuerungssignale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Auf einer Speichereinheit der Steuerungsvorrichtung können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer ein Prozessor der Steuerungsvorrichtung einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuert und/oder ausführt. Die Steuerungsvorrichtung kann in das Magnetresonanzgerät integriert sein. Die Steuerungsvorrichtung kann auch separat von dem Magnetresonanzgerät installiert sein. Die Steuerungsvorrichtung kann mit dem Magnetresonanzgerät verbunden sein. Die mittels des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts aufgenommenen Magnetresonanz-Bilder weisen somit vorteilhafterweise eine homogenen Sättigung von Gewebesignalen, insbesondere über alle Schichten der Magnetresonanz-Bilder hinweg, auf.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuerungsvorrichtung eines Magnetresonanzgeräts ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerungsvorrichtung des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Steuerungsvorrichtung die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Steuerungsvorrichtung muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Steuerungsvorrichtung und/ oder Recheneinheit geladen werden kann, der mit dem Magnetresonanzgerät direkt verbunden oder als Teil des Magnetresonanzgeräts ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuerungsvorrichtung eines Magnetresonanzgeräts ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronische lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung und/oder Steuerungsvorrichtung eines Magnetresonanzgeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts und des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module, insbesondere durch Hardware-Module, ausgebildet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 einen Aufnahmezyklus einer Aufnahmesequenz einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
3 einen Aufnahmezyklus einer Aufnahmesequenz einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 stellt ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 11 schematisch dar. Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst eine von einer Magneteinheit 13 gebildeten Detektoreinheit mit einem Hauptmagneten 17 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 18. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 einen zylinderförmigen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Untersuchungsobjekts 15, insbesondere eines Patienten 15, auf, wobei der Patientenaufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 13 zylinderförmig umschlossen ist. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 des Magnetresonanzgeräts 11 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen Liegentisch auf, der bewegbar innerhalb des Magnetresonanzgeräts 11 angeordnet ist. Die Magneteinheit 13 ist mittels einer Gehäuseverkleidung 31 des Magnetresonanzgeräts nach außen abgeschirmt.
Die Magneteinheit 13 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 19 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 19 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 28 angesteuert. Des Weiteren weist die Magneteinheit 13 eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im gezeigten Fall als fest in das Magnetresonanzgerät 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist, und eine Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 17 erzeugten Hauptmagnetfeld 18 einstellt, auf. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 angesteuert und strahlt hochfrequente Magnetresonanz-Sequenzen in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Patientenaufnahmebereich 14 gebildet ist, ein. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist weiterhin zum Empfang von Magnetresonanz-Signalen, insbesondere aus dem Patienten 15, ausgebildet.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 17, der Gradientensteuereinheit 28 und der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Steuerungsvorrichtung 24 auf. Die Steuerungsvorrichtung 24 steuert zentral das Magnetresonanzgerät 11, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanz-Bilder können auf einer Anzeigeeinheit 25, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, des Magnetresonanzgeräts 11 für einen Benutzer angezeigt werden. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Eingabeeinheit 26 auf, mittels derer Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von einem Benutzer eingegeben werden können. Die Steuerungsvorrichtung 24 kann die Gradientensteuereinheit 28 und/oder Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und/oder die Anzeigeeinheit 25 und/oder die Eingabeeinheit 26 umfassen.
Die Steuerungsvorrichtung 24 weist einen Präparationspulsgenerator 32 auf, welcher dazu ausgebildet ist, eine Präparationspulsmenge mit einer Anzahl von Präparationspulsen zu generieren. Weiterhin weist die Steuerungsvorrichtung einen Sättigungspulsgenerator 33 auf, welcher dazu ausgebildet ist, eine von der Präparationspulsmenge disjunkte Sättigungspulsmenge mit einer Anzahl von Sättigungspulsen zu generieren. Weiterhin weist die Steuerungsvorrichtung ein Auslesemodul 34 auf, welches dazu ausgebildet ist, eine Ausleseblockmenge mit einer Anzahl von Ausleseblöcken zu generieren. Der Präparationspulsgenerator 32, der Sättigungspulsgenerator 33 und das Auslesemodul 34 können dafür Steuerungssignale an die Gradientensteuereinheit 28 und/oder Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 übergeben. Das Magnetresonanzgerät 11 ist somit zusammen mit der Steuerungsvorrichtung 24 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt.
Das dargestellte Magnetresonanzgerät 11 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die Magnetresonanzgeräte 11 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise eines Magnetresonanzgeräts 11 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der weiteren Komponenten verzichtet wird.
2 zeigt einen Aufnahmezyklus einer Aufnahmesequenz einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Aufnahmezyklus dient zur Aufnahme von Magnetresonanz-Bildern eines Untersuchungsobjekts 15. Gezeigt sind nur die Hochfrequenz-Pulse, welche während des Aufnahmezyklus mittels der Hochfrequenzantenneneinheit 20 und der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 ausgeführt werden. Die Hochfrequenz-Pulse werden dabei unter anderem mittels des Präparationspulsgenerators 32 und des Sättigungspulsgenerators 33 der Steuerungsvorrichtung 24 generiert. Die Hochfrequenz-Pulse sind auch einer Zeitachse als senkrechte Striche gemäß ihrer zeitlichen Abfolge aufgetragen. Verschiedene Arten von Hochfrequenz-Pulsen sind hierbei mit verschiedenen Strichlängen gekennzeichnet. Zur Aufnahmesequenz gehörende Gradientenschaltungen und Auslesefenster sind nicht dargestellt, allerdings selbstverständlich auch passend auf die Hochfrequenz-Pulse abgestimmt in der Aufnahmesequenz enthalten.
Der gezeigte Aufnahmezyklus der Aufnahmesequenz umfasst vier Präparationspulse I₁, I₂, I₃, I₄, welche im gezeigten Fall exemplarisch als Inversionspulse I₁, I₂, I₃, I₄ ausgebildet sind. Die Inversionspulse I₁, I₂, I₃, I₄ werden dabei vom Präparationspulsgenerator 32 des Magnetresonanzgeräts 11 ausgespielt. Weiterhin umfasst der Aufnahmezyklus acht Sättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇, S₈, welche im gezeigten Fall exemplarisch als Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇, S₈ ausgebildet sind. Die Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇, S₈ werden dabei vom Sättigungspulsgenerator 33 des Magnetresonanzgeräts 11 ausgespielt. Weiterhin umfasst der Aufnahmezyklus vier Ausleseblöcke B₁, B₂, B₃, B₄, welche im gezeigten Fall exemplarisch als Turbo-Spinechozüge ausgebildet sind. Die Ausleseblöcke B₁, B₂, B₃, B₄ werden dabei vom Auslesemodul 34 des Magnetresonanzgeräts 11 ausgespielt. Ein Ausleseblock B₁, B₂, B₃, B₄ umfasst dabei zu Beginn des Ausleseblocks B₁, B₂, B₃, B₄ einen Anregungspuls X, auf welchen acht Refokussierungspulse Y folgen. Nach jedem Refokussierungspuls Y ist jeweils ein nicht gezeigtes Auslesefenster zum Aufnehmen der Magnetresonanz-Signale aktiviert.
Jeweils ein Inversionspuls I₁, I₂, I₃, I₄ bildet gemeinsam mit einem Ausleseblock B₁, B₂, B₃, B₄ die Aufnahme einer Schicht eines Magnetresonanz-Bilds. So führt der erste Inversionspuls I₁ gemeinsam mit dem ersten Ausleseblock B₁ zur Aufnahme der ersten Schicht des Magnetresonanz-Bilds, usw. Dafür sind die Inversionspulse I₁, I₂, I₃, I₄ schichtselektiv ausgebildet. Die Zeit, welche jeweils zwischen einem Inversionspuls I₁, I₂, I₃, I₄ und dem Anregungspuls X des zum Inversionspuls I₁, I₂, I₃, I₄ gehörenden Ausleseblocks B₁, B₂, B₃, B₄ vergeht, wird Inversionszeit TI genannt. Im gezeigten Fall ist die Inversionszeit TI exemplarisch zwischen dem zweiten Inversionspuls I₂ und dem zweiten Ausleseblock B₂ eingetragen. Während eines Ausleseblocks B₁, B₂, B₃, B₄ werden im gezeigten Fall acht Echos, d.h. acht k-Raum-Zeilen, der jeweiligen Schicht aufgenommen. Bei einer beispielhaften Aufnahmesequenz mit vier Schichten und einer Matrix mit 256 k-Raum-Zeilen müsste der gezeigte Aufnahmezyklus demnach 32-mal wiederholt werden, dass alle k-Raum-Zeilen der Matrix aufgenommen werden.
Der Aufnahmezyklus teilt sich zeitlich in eine Präparationsphase P und eine Auslesephase R auf. Die Auslesephase R folgt im gezeigten Aufnahmezyklus auf die Präparationsphase P, wobei der Fettsättigungspuls S₅ den Beginn der Auslesephase R darstellt, da er dem zeitlich ersten Ausleseblock B₁ des Aufnahmezyklus unmittelbar vorangeht. Der fünfte Fettsättigungspuls S₅ gehört somit zur Auslesephase R. Somit ist die Auslesephase R von der Präparationsphase P zeitlich abgegrenzt.
Die Präparationsphase P umfasst im gezeigten Fall alle vier Inversionspulse I₁, I₂, I₃, I₄ und vier Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄. Die Anzahl der Inversionspulse I₁, I₂, I₃, I₄ in der Präparationsphase P ist also gleich der Anzahl der Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄ in der Präparationsphase P. Weiterhin folgt auf jeden Inversionspuls I₁, I₂, I₃, I₄ der Präparationsphase P unmittelbar ein Fettsättigungspuls S₁, S₂, S₃, S₄. Es liegen keine Ausleseblöcke in der Präparationsphase P vor. Die Auslesephase R umfasst im gezeigten Fall demnach alle vier Ausleseblöcke B₁, B₂, B₃, B₄ und vier Fettsättigungspulse S₅, S₆, S₇, S₈. Hierbei geht jedem Ausleseblock B₁, B₂, B₃, B₄ unmittelbar ein Fettsättigungspuls S₅, S₆, S₇, S₈ voran.
Somit werden die Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇, S₈ kontinuierlich über den gesamten Aufnahmezyklus, insbesondere sowohl in der Präparationsphase P und der Auslesephase R, angewandt. Im gezeigten Fall erfolgen die Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇, S₈ kontinuierlich während des Aufnahmezyklus, insbesondere sogar in regelmäßigen zeitlichen Abständen TS. Somit ist der zeitliche Abstand TS zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Fettsättigungspulsen S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇, S₈ innerhalb des Aufnahmezyklus stets gleich.
Somit wird mittels einer Aufnahmesequenz mit einem in 2 gezeigten Aufnahmezyklus eine homogene Sättigung und Unterdrückung des Fettsignals über alle Schichten des Magnetresonanz-Bilds erreicht. Insbesondere die Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, welche in der Präparationsphase P direkt auf die Inversionspulse I₁, I₂, I₃, I₄ folgen, tragen dabei entscheidend zur Homogenisierung der Sättigung des Fettsignals bei.
3 zeigt einen Aufnahmezyklus einer Aufnahmesequenz einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Aufnahmezyklus dieser Aufnahmesequenz unterscheidet sich von dem in 2 gezeigten Aufnahmezyklus dadurch, dass die Präparation der Magnetisierung verschachtelt mit dem Auslesen der Magnetresonanz-Signale erfolgt. Eine Aufnahmesequenz mit einem in 3 gezeigten Aufnahmezyklus wird somit auch als Interleaved-Inversion-Recovery (IIR) Aufnahmesequenz bezeichnet.
So erfolgt der vierte Inversionspuls I₄ während der Auslesephase R zeitlich nach dem ersten Ausleseblock B₁. Der Beginn der Auslesephase R ist vom vierten Fettsättigungspuls S₄, welcher dem ersten Ausleseblock B₁ unmittelbar zeitlich vorangeht, gekennzeichnet. Die Anzahl der Inversionspulse I₁, I₂, I₃, I₄ und Ausleseblöcke B₁, B₂, B₃, B₄ entspricht der Anzahl der Inversionspulse I₁, I₂, I₃, I₄ und Ausleseblöcke B₁, B₂, B₃, B₄ aus 2. Ausschließlich in der Präparationsphase P folgt auf jeden Inversionspuls I₁, I₂, I₃ unmittelbar ein Fettsättigungspuls S₁, S₂, S₃. Da somit der vierte Inversionspuls I₄, welcher während der Auslesephase R erfolgt, im Gegensatz zu den Inversionspulsen I₁, I₂, I₃ der Präparationsphase P keinen zugehörigen Fettsättigungspuls S₁, S₂, S₃ aufweist, liegen im Gegensatz zu 2 nur sieben Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇ vor. Der fünfte Fettsättigungspuls S₅, welcher auf den vierten Inversionspuls I₄ unmittelbar folgt, gehört dabei nicht zum vierten Inversionspuls I₄, sondern zum zweiten Ausleseblock B₂. Der dritte und vierte Fettsättigungspuls S₃ und S₄ folgen dabei zeitlich unmittelbar aufeinander, da der dritte Fettsättigungspuls S₃ zum dritten Inversionspuls I₃ gehört und der vierte Fettsättigungspuls S₄ zum ersten Ausleseblock B₁ gehört.
An dem in 3 gezeigten Aufnahmezyklus wird verdeutlicht, dass die Anzahl der Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃ in der Präparationsphase P gleich der Differenz zwischen der Gesamtanzahl der Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇ und der Gesamtanzahl der Inversionspulse I₁, I₂, I₃, I₄ ist. Die Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇ erfolgen dabei allerdings nicht in regelmäßigen zeitlichen Abständen. Dies wäre bei einer Anpassung des zeitlichen Ablaufs des Aufnahmezyklus von 3 allerdings möglich. Es erfolgt aber dennoch auch im Aufnahmezyklus von 3 eine kontinuierliche Anwendung der Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇. Die Anwendung der Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇ wird somit beispielsweise nicht in der Präparationsphase P unterbrochen.
Somit wird mittels einer Aufnahmesequenz mit einem in 3 gezeigten Aufnahmezyklus eine homogene Sättigung und Unterdrückung des Fettsignals über alle Schichten des Magnetresonanz-Bilds erreicht. Besonders die Fettsättigungspulse S₁, S₂, S₃, welche in der Präparationsphase P direkt auf die Inversionspulse I₁, I₂, I₃ folgen tragen dabei entscheidend zur Homogenisierung der Sättigung des Fettsignals bei. Gerade bei einer Interleaved-Inversion-Recovery Aufnahmesequenz ist die kontinuierliche Anwendung von Fettsättigungspulsen S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇ über der gesamten Aufnahmezyklus besonders vorteilhaft, da sonst eine verstärkte Variation des Fettsignals über die Schichten des Magnetresonanz-Bilds vorliegt.
Die in 2 und 3 gezeigten Aufnahmezyklen der Aufnahmesequenzen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vom Magnetresonanzgerät 11 ausgeführt. Hierzu umfasst das Magnetresonanzgerät 11 erforderliche Software und/oder Computerprogramme, die in einer Speichereinheit des Magnetresonanzgeräts 11 gespeichert sind. Die Software und/oder Computerprogramme umfassen Programmmittel, die dazu ausgelegt sind, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm und/oder die Software im Magnetresonanzgerät 11 mittels einer Prozessoreinheit des Magnetresonanzgeräts 11 ausgeführt wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die in 2 und 3 gezeigten Aufnahmezyklen als exemplarisch zu betrachten. Generell können Aufnahmezyklen eines erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise eine abweichende Anzahl von Präparationspulsen, Sättigungspulsen und Ausleseblöcken aufweisen. Auch kann beispielsweise die zeitliche Abfolge der Präparationspulse, Sättigungspulse und Ausleseblöcke anders als in 2 und 3 gezeigt ausgebildet sein. Auch kann in einem Aufnahmezyklus selbstverständliche eine abweichende Anzahl von Schichten oder k-Raum-Zeilen als gezeigt aufgenommen werden.

Claims

Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts unter Verwendung einer Aufnahmesequenz, welche zumindest einen Aufnahmezyklus umfasst, wobei der Aufnahmezyklus – eine Präparationspulsmenge mit einer Anzahl von Präparationspulsen, – eine von der Präparationspulsmenge disjunkte Sättigungspulsmenge mit einer Anzahl von Sättigungspulsen und – eine Ausleseblockmenge mit einer Anzahl von Ausleseblöcken umfasst und der Aufnahmezyklus sich zeitlich in eine Präparationsphase und eine Auslesephase aufteilt, wobei – die Auslesephase von der Präparationsphase zeitlich abgegrenzt ist und – die Auslesephase im Aufnahmezyklus auf die Präparationsphase folgt, wobei – die Präparationsphase zumindest einen Präparationspuls der Präparationspulsmenge, zumindest einen Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge und keinen Ausleseblock der Ausleseblockmenge umfasst und – die Auslesephase zumindest einen Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge und zumindest einen Ausleseblock der Ausleseblockmenge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sättigungspulse der Sättigungspulsmenge kontinuierlich während des Aufnahmezyklus erfolgen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Sättigungspulse der Sättigungspulsmenge, welche in der Präparationsphase erfolgen, gleich der Differenz zwischen der Anzahl aller Sättigungspulse der Sättigungspulsmenge und der Anzahl aller Präparationspulse der Präparationspulsmenge ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Präparationspulse der Präparationspulsmenge, welche in der Präparationsphase erfolgen, gleich der Anzahl der Sättigungspulse der Sättigungspulsmenge, welche in der Präparationsphase erfolgen, ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei in der Präparationsphase auf jeden Präparationspuls der Präparationspulsmenge unmittelbar ein Sättigungspuls der Sättigungspulsmenge folgt.
Magnetresonanzgerät mit einer Steuerungsvorrichtung, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5 auszuführen.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuerungsvorrichtung eines Magnetresonanzgeräts ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerungsvorrichtung des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird.