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Verfahren zur Erzeugung einer Bewegungsinformation zu einem zumindest teilweise bewegten Untersuchungsbereich sowie Magnetresonanzanlage und Hybrid-Bildgebungsmodalität
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Bewegungsinformation zu einem zumindest teilweise bewegten Untersuchungsbereich.
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Werden zur Aufnahme von Magnetresonanzdatensätzen Gradienten zur Ortskodierung verwendet, sind die aufgenommenen Signale bewegungsanfällig. Dies ist sowohl bei der reinen Bildgebung als auch bei ortsaufgelösten spektroskopischen Datensätzen der Fall.
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Bewegungsartefakte können bei Probanden sowohl durch die Herzbewegung als auch durch die Atembewegung erzeugt werden. Um Artefakte aufgrund von Bewegungen des Herzens zu vermeiden ist es bekannt, ein EKG-Signal des Probanden bzw. Patienten auszuwerten und in Abhängigkeit des EKG-Signals die Datenaufnahme zu triggern. So wird sichergestellt, dass die Datensätze immer in der gleichen Phase des Herzzyklus aufgenommen werden.
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Zur Feststellung von Atembewegungen sind mehrere Verfahren bekannt. Zuerst einmal können die Bewegungen des Abdomens mittels eines Messgürtels festgestellt werden. Dieser beeinflusst MR-Messungen nicht, gibt aber lediglich eine ungefähre Information über die Deformation des Abdomens im Untersuchungsbereich.
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Es ist daher weiterhin bekannt, sogenannte Navigatorechos aufzunehmen. Dabei werden ein oder mehrere 2D-Schichten oder 3D-Volumina in vorgegebenen Orientierungen ausgelesen und anhand der Differenzen bei ansonsten gleichen Aufnahmebedingungen auf Translationen und Drehungen des betrachteten Bereichs geschlossen. Mit diesem Verfahren können Bewegungen zwar sehr exakt erfasst werden, dafür wird durch diese Messungen aber auch das Signal im Bildbereich eines Bildes gesättigt. Weiterhin müssen die Navigatormessungen in Messpausen einer Messsequenz aufgenommen werden. Daher können sie nicht bei steady-state-Sequenzen wie FLASH oder TrueFISP verwendet werden.
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Aus Andreychenko et al., Noise variance of an RF receive array reflects respiratory motion: a novel respiratory motion predictor, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med., 22, Seite 92, 2014 geht hervor, mit einer Spule einer Magnetresonanzanlage Rauschsignal aufzunehmen. Dessen Amplitude variiert mit der Bewegung des Abdomens. Auch das Rauschsignal kann nur in Messpausen aufgenommen werden, zur Erzielung eines brauchbaren SNR werden auch ca. 40000 Mittelungen benötigt. Selbst bei Samples mit Dauern von lediglich von 1 µs benötigt die Messung dann 40 ms. Dadurch ist dieses Verfahren nur in Ausnahmefällen mit steady-state-Sequenzen kombinierbar.
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Bewegungsartefakte entstehen aber auch bei der Verwendung anderer Bildgebungsmodalitäten wie SPECT oder PET, die Signale während verschiedener Bewegungsphasen des Atemzyklus mitteln.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Verfahren zur Erzeugung einer Bewegungsinformation anzugeben, bei dem einerseits eine Atembewegung bzw. Atemposition feststellbar oder korrigierbar ist und das insbesondere mit steady-state-Sequenzen bei Magnetresonanzaufnahmen kombinierbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Bewegungsinformation zu einem zumindest teilweise bewegten Untersuchungsbereich mit den Schritten:
- – Ausgabe wenigstens eines ersten Anregungssignals mit einem ersten Frequenzband,
- – Aufnahme des ersten Anregungssignals mit einer Empfangsspulenanordnung, insbesondere mit einer Empfangsspulenanordnung einer Magnetresonanzanlage, wobei die zumindest eine Spule der Empfangsspulenanordnung dazu ausgebildet ist, ein Empfangs-Frequenzband aufzunehmen, das das erste Frequenzband umfasst, und wobei
- – aus dem aufgenommenen ersten Anregungssignal wenigstens eine Bewegungsinformation des Untersuchungsbereichs ermittelt wird.
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Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass eines Empfangsspulenanordnung zur Aufnahme eines von der Bewegung eines Untersuchungsbereichs, wie des Abdomens, abhängigen Signals verwendet wird, wobei dieses Signal, nämlich das erste Anregungssignal, im Gegensatz zu üblichen MR-Messungen, kein Resonanzsignal ist. Unterschiede beim Empfang des ersten Anregungssignals ergeben sich aus Bewegungen des Untersuchungsobjektes, die eine Veränderung der Übertragungseigenschaften des Signalweges zwischen dem Sender des ersten Anregungssignals und der Empfangsspulenanordnung bewirken. Die Bewegung kann eine Güteänderung der Spule(n) der Empfangsspulenanordnung bedingen, sie kann auch die Orientierung der Empfangsspulenanordnung ändern. Auch beim möglichen Durchqueren des ersten Anregungssignals durch das Untersuchungsobjekt können in Abhängigkeit der Bewegung Differenzen im Signalweg resultieren. Aus diesen Unterschieden kann auf die Atmungs- oder Bewegungsphase, z.B. vollständige Einatmung, rückgeschlossen werden. Durch die Verwendung eines Anregungssignals werden auch keine Mittelungen benötigt. Die Bewegungsinformation kann insbesondere zur Bewegungskorrektur eines Messsignals verwendet werden.
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Der Begriff Anregungssignal zielt dabei allgemein auf eine direkte oder indirekte Signalerzeugung in der Empfangsspulenanordnung ab und nicht auf eine Wechselwirkung mit den Kernspins des Untersuchungsobjekts, die aber, wie beim zweiten Anregungssignal, nicht ausgeschlossen ist. Dabei besteht eine direkte Wechselwirkung beim ersten Anregungssignal dahingehend, dass kein Resonanzsignal aufgrund einer Wechselwirkung mit Kernspins erzeugt wird. Das Anregungssignal ist also nicht nur zum Anregen von Kernspins, es kann jeder Art von Anregung umfassen.
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Da kein Resonanzsignal verwendet wird kann das Verfahren auch in Hybrid-Bildgebungsmodalitäten und dort in Messpausen der Magnetresonanzanlage verwendet werden. Die Bewegungsinformation dient dann insbesondere zur Bewegungskorrektur eines PET- oder SPECT-Bilddatensatzes. Selbstverständlich kann das Verfahren aber auch bei reinen MR-Messungen verwendet werden.
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Im Gegensatz zur Bewegungserfassung mittels MR-Navigator ist beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Einsatz bei steady-state-Sequenzen möglich, weiterhin werden Mittelungen, falls überhaupt, in viel geringerem Umfang benötigt.
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Ganz grundlegend kann das Verfahren sogar ohne Magnetresonanzanlage durchgeführt werden, da das erste Anregungssignal eben kein Resonanzsignal ist. Allerdings ist die Empfangsspulenanordnung in einer Magnetresonanzanlage oder einer entsprechenden Hybrid-Bildgebungsmodalität sowieso vorhanden, weswegen dieser Einsatzort bevorzugt ist. Im Folgenden wird daher auf Magnetresonanzanlagen Bezug genommen, ohne dass dies den Einsatzbereich beschränken soll.
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Bevorzugt kann daher ein zweites Anregungssignal mit einem zweiten Frequenzband ausgegeben werden. Das durch das zweite Anregungssignal erzeugte Resonanzsignal weist ein drittes Frequenzband auf, das vom zweiten Frequenzband unabhängig ist. Das dritte Frequenzband liegt zumindest im Wesentlichen außerhalb des ersten Frequenzbandes. Das zweite Anregungssignal ist also bevorzugt ein Hochfrequenzimpuls zur Erzeugung von Magnetresonanzsignalen. Die Empfangs-Spulenanordnung ist also zur Aufnahme eines Empfangs-Frequenzbandes ausgebildet, das wenigstens das erste und dritte Frequenzband umfasst.
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Bei der Aufnahme eines Magnetresonanz-Bilddatensatzes liegt das erste Anregungssignal damit neben dem Signal, das aus dem Untersuchungsobjekt stammt. Daher kollidiert das erste Frequenzband nicht mit dem eigentlichen Messsignal, dem Resonanzsignal, das im dritten Frequenzband liegt.
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Das erste Frequenzband und das dritte Frequenzband überlappen bevorzugt überhaupt nicht, es ist aber auch möglich, dass die Frequenzbänder an den Randbereichen überlappen. Bei bildgebenden Experimenten soll das erste Frequenzband also bei Frequenzen liegen, in denen kein Teil des Untersuchungsobjektes liegt. Es wird also bevorzugt am Rand des mit der Empfangsspulenanordnung aufnehmbaren Frequenzbandes gelegt.
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Das erste Frequenzband und das dritte Frequenzband können dagegen grundsätzlich überlappen, da normalerweise während des Anliegens des zweiten Anregungssignals kein Signal ausgelesen wird.
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Verwendet man zwei erste Anregungssignale liegen diese bevorzugt jeweils an einem der beiden Ränder des mit der Empfangsspulenanordnung aufnehmbaren Frequenzbandes.
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Das erste Frequenzband kann beliebig schmal sein, da es immer einen bestimmten Frequenzbereich abdeckt, selbst wenn es nur einige mHz breit wäre. Auch dies wird in der vorliegenden Anmeldung als Frequenzband bezeichnet. Beim ersten Anregungssignal kann es sich also auch um ein monofrequentes Signal handeln.
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In Bezug auf die Spulenanordnung ist folgendes zu bemerken: Es ist ausreichend, wenn eine einzige Spule als Sende- und Empfangsspule verwendet wird. Üblich ist es bei Magnetresonanzgeräten mit Bohrungen für Patienten allerdings, dass eine Bodycoil als Anregungsspule und eine separate Empfangsspulenanordnung, insbesondere als Spulenarray ausgebildet, verwendet wird. Die letztgenannte Ausgestaltung ist auch bevorzugt, da sich damit ein homogenes Anregungsprofil und gleichzeitig ein hohes SNR bei kurzen Messzeiten realisieren lässt. Wesentlich ist nur, die zumindest eine Spule der Empfangsspulenanordnung dazu ausgebildet ist, ein Empfangs-Frequenzband aufzunehmen, das das erste Frequenzband und bei Einsatz des beschriebenen Verfahrens bei MR-Messungen das dritte Frequenzband umfasst. Das dann mit der Empfangsspulenanordnung aufgenommene Gesamtsignal setzt sich zusammen aus dem Resonanzsignal und dem zweiten Anregungssignal.
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Die Anregungssignale werden anhand der Adjektive „erstes“ und „zweites“ unterschieden, dies bedeutet jedoch nicht, dass das erste Anregungssignal zeitlich vor dem zweiten Anregungssignal auszugeben ist. Auch eine gleichzeitige Ausgabe oder eine Ausgabe des zweiten Anregungssignals vor dem ersten Anregungssignal ist möglich.
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Das zweite Anregungssignal wird bevorzugt in Form eines HF-Impulses ausgegeben. Ohne die Merkmale betreffend das erste Anregungssignal beschreibt Anspruch 2 die Aufnahme eines herkömmlichen Magnetresonanzdatensatzes. Das Resonanzsignal des zweiten Anregungssignals ist dann entweder ein FID oder ein Echosignal. Zwischen dem zweiten Anregungssignal und dem Auslesen des Resonanzsignals liegt die sogenannte Evolutionsphase.
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Das zweite Frequenzband wird bevorzugt so gewählt, dass mit dem zweiten Anregungssignal Protonen angeregt werden. Das Verfahren ist zwar auch mit anderen Kernen wie z.B. Kohlenstoffkernen oder anderen magnetresonanten Kernen durchführbar. Allerdings ist die Signalintensität bei anderen Kernen schwächer, weswegen auch das erste Anregungssignal nicht viel stärker sein sollte als das Resonanzsignal, da ansonsten der Empfangspfad übersteuert werden kann. Dann können aber Mittelungen notwendig werden, die bevorzugt vermieden werden.
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Das erste Anregungssignal wird, wenn es mit dem Resonanzsignal überlagert ist, bevorzugt aus dem mit der Spulenanordnung gemessenen Signal extrahiert, bevor störende Postprocessingschritte wie off center correction and downsampling vorkommen.
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Vorteilhafterweise kann zur Aufnahme eines Magnetresonanzdatensatzes eine steady-state-Sequenz verwendet werden. Diese bieten eine höhere SNR-Effizienz als andere Sequenzen.
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Bevorzugt kann die Bewegungsinformation aus einer Signalintensität, insbesondere wenigstens einer Amplitude, des ersten Anregungssignals ermittelt werden. Durch die Bewegung des Untersuchungsbereichs wird unter anderem die Beladung der Empfangs-Spulenanordnung variiert, weswegen aus der Signalstärke eines empfangenen Signals, deren Sollwert bekannt ist, über den Istwert auf eine Bewegungsphase geschlossen werden. Der Begriff Phase bezieht sich dabei auf eine pseudo- oder annähernd periodische Bewegung, wobei eine Phase ein beliebiger und mehr oder weniger kurzer Abschnitt der periodischen Bewegung ist. Ein Beispiel ist die Bewegung des Untersuchungsbereichs aufgrund von Atembewegungen. Die Einteilung und Anzahl der Phasen ist dabei grundsätzlich beliebig. Sie ist selbstverständlich derart, dass die Bewegungsinformation zur Bewegungskorrektur verwendbar ist.
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Bevorzugt können das erste Anregungssignal und das zweite Anregungssignal mit wenigstens einer Spulenanordnung einer Magnetresonanzanlage ausgegeben werden. Dabei kann die Spulenanordnung zur Ausgabe des zweiten Anregungssignals im Vergleich zur Ausgabe des ersten Anregungssignals zumindest teilweise verstimmt, d.h. vertunt, sein. Das zweite Anregungssignal wird immer mit einer Spulenanordnung ausgegeben, bevorzugt mit einer Bodycoil.
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Vorteilhafterweise kann als Spulenanordnung ein Spulenarray verwendet werden.
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Es ist allerdings zu beachten dass bei einigen Magnetresonanzgeräten der Sendepfad und der Empfangspfad bzw. -kette im Wesentlichen aus denselben Bauteilen bestehen und zwischen dem Sendefall und dem Empfangsfall an wenigsten einer Stelle umgeschaltet wird um von einem Hochfrequenzgenerator auf eine Empfangseinheit umzuschalten. Es ist also nicht möglich, gleichzeitig zu senden und zu empfangen. Entweder ist dann das erste Anregungssignal zu speichern und zeitverzögert auszugeben, bspw. mittels der Bodycoil.
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Alternativ kann das zweite Anregungssignal mit einer Spulenanordnung der Magnetresonanzanlage ausgegeben werden und das erste Anregungssignal mit einer zur Magnetresonanzanlage externen Sendeeinheit ausgegeben werden. Die Sendeeinheiten geben also HF-Signale aus, wobei die Spulenanordnung ein üblicher Teil einer Magnetresonanzanlage ist und die externe Sendeeinheit ein Zusatzgerät. Das Zusatzgerät ist vor Einkopplungen der HF-Impulse des Magnetresonanzgerätes zu schützen. In einer Ausgestaltung kann an das Zusatzgerät die Sendefrequenz des ersten Anregungssignals und/oder die Amplitude des ersten Anregungssignals übergeben werden. Dies kann durch die Steuerungseinrichtung der Magnetresonanzanlage geschehen.
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Vorteilhafterweise kann als erstes Anregungssignal ein continous wave-Signal ausgegeben werden. Da keine oder keine wesentliche Wechselwirkung in Form einer Anregung der Kernspins mit dem Untersuchungsobjekt stattfindet kann das erste Anregungssignal kontinuierlich ausgegeben werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Unterschiede im in der Empfangsspulenanordnung empfangenen ersten Anregungssignal lediglich aufgrund einer unterschiedlichen Beladung vorkommen und nicht aufgrund von Unterschieden wie Zeitverzögerungen beim Aussenden des ersten Anregungssignals.
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Bevorzugt können die Ausgabe der Anregungssignale und die Aufnahme des Resonanzsignals und des ersten Anregungssignals zur Aufnahme eines Bilddatensatzes wiederholt vorgenommen werden. Bekanntermaßen müssen zur Erzeugung eines Magnetresonanzbildes eine Vielzahl an k-Raum-Zeilen aufgenommen werden. Dann wird mit jedem FID oder Echosignal wenigstens ein erstes Anregungssignal akquiriert. Es können mehrere erste Anregungssignale zu einem FID oder Echo aufgenommen werden oder nur eines. Ein FID wird beispielsweise bei CSI-Bildern, also ortsaufgelösten spektroskopischen Bilddatensätzen, aufgenommen. Mit mehreren ersten Anregungssignalen kann bspw. eine Zeitreihe erster Anregungssignale erhalten werden, wodurch die Bewegungsphase des Untersuchungsbereichs zum Aufnahmezeitpunkt des FID oder Echos eindeutiger bestimmbar wird.
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Dies gilt auch bei anderen Messverfahren wie PET und SPECT. Allgemeiner ausgedrückt können zu einem Messereignis wie der Aufnahme des Resonanzsignals ein oder mehrere erste Anregungssignale aufgenommen werden. Es kann auch der Zeitverlauf des ersten Anregungssignals über längere Zeiträume oder zu mehreren Messpunkten erfasst werden. Dies kann auch für mehrere, insbesondere zwei, erste Anregungssignale gleichzeitig vorgenommen werden. Ein Messereignis kann dann auch ein PET- oder SPECT-Messereignis sein.
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Alternativ können die Ausgabe der Anregungssignale und die Aufnahme des Resonanzsignals und des ersten Anregungssignals zur Aufnahme eines Datensatzes zur Erzeugung eines Spektrums wiederholt vorgenommen werden. Aufgenommen wird immer ein Rohdatensatz. Um von diesem zu einem Spektrum oder einem Bild zu gelangen ist eine ein- oder mehrdimensionale Fouriertransformation nötig. Auch andere Postprocessingschritte wie baseline correction oder zerofilling können sowohl bei Bildgebungs- als auch bei spektroskopischen Datensätzen angewandt werden.
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Besonders bevorzugt können die Mittenfrequenz des ersten Frequenzbandes und die Mittenfrequenz des dritten Frequenzbandes mehr als 0.5 MHz und weniger als 1.5 MHz beabstandet sein. Bei diesem Abstand kann einerseits auf vorhandene Hardware zurückgegriffen werden und andererseits eine bestmögliche Trennung der Frequenzbänder erreicht werden.
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Vorzugsweise kann eine Bandbreite des ersten Frequenzbandes kleiner als 0.5 MHz verwendet werden. Das ersten Frequenzband beaufschlagt im Optimalfall lediglich einen Streifen von ein bis zwei Pixel oder Voxel Breite. Entsprechend ist die Bandbreite des ersten Frequenzbandes zu wählen. Das erste Anregungssignal kann auch monofrequent sein.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Breite und Position des ersten Frequenzbandes in Abhängigkeit der Frequenzauflösung eines aus dem Resonanzsignal zu erzeugenden Magnetresonanzbildes festgelegt werden. Diese ist in Hz/Pixel anzugeben. Dann kann über diese Vorgabe und die Anzahl der mit dem ersten Anregungssignal zu belegenden Pixel die Breite des Frequenzbandes des ersten Anregungssignals festgelegt werden.
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Vorzugsweise kann eine Bandbreite des dritten Frequenzbandes von 0.5 MHz bis 1 MHz verwendet werden. Die Bandbreite des dritten Frequenzbandes legt zusammen mit der Anzahl der Bildpunkte bzw. Pixel die Auflösung eines Untersuchungsobjektes in Read-Richtung fest. Bei Oversampling ist eine größere Bandbreite notwendig als bei einer Aufnahme ohne Oversampling. Festgelegt wird die Bandbreite des dritten Frequenzbandes durch die Gradientenstärke des Lesegradienten.
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Vorteilhafterweise kann eine vorgegebene Signalform als Signalform des ersten Anregungssignals verwendet werden. Die Signalform ist besonders bevorzugt periodisch, sodass insbesondere anhand des aus dem Gesamtsignal extrahierten Signalanteils des ersten Anregungssignals auf die Beladung der Spulen und damit auf die Bewegungsphase der Bewegung des bewegten Untersuchungsbereichs geschlossen werden kann.
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Vorteilhafterweise kann in Abhängigkeit einer Auswertung des empfangenen ersten Anregungssignals die Ausgabe des zweiten Anregungssignals getriggert werden. Wie bereits mehrfach ausgeführt wird vom empfangenen ersten Anregungssignal auf die Bewegungsphase geschlossen. Dann kann diese Information verwendet werden, um die Messung respektive durch Ausgabe des zweiten Anregungssignals zu triggern. Dabei kann die Empfangsspulenanordnung durchgehend Signale empfangen, bis das zweite Anregungssignal ausgegeben wird.
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Dann können das erste Anregungssignal und das zweite Anregungssignal zeitversetzt ausgegeben werden. Sobald der Zeitpunkt zur Ausgabe des ersten Anregungssignals ermittelt ist muss bis zur Akquisition des Resonanzsignals keinerlei Bewegungsinformation mehr gesammelt werden, was bei periodischen Bewegungen wie der Atembewegung möglich ist.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch gelöst mit einer Magnetresonanzanlage. Diese umfasst wenigstens eine Steuerungseinrichtung. Die Magnetresonanzanlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens wie beschrieben ausgebildet ist.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch gelöst mit einer Hybrid-Bildgebungsmodalität umfassend eine Magnetresonanzanlage und eine zweite Bildgebungsmodalität. Die Hybrid-Bildgebungsmodalität zeichnet sich dadurch aus, dass die Magnetresonanzanlage wie beschrieben ausgebildet ist. Die Steuerungseinrichtung kann dabei auch gleichzeitig die zweite Bildgebungsmodalität steuern.
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Die zweite Bildgebungsmodalität kann eine PET-Einrichtung oder eine SPECT-Einrichtung sein.
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Die Implementierung der vorgenannten Verfahren in der Steuervorrichtung kann dabei als Software oder aber auch als (fest verdrahtete) Hardware erfolgen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage und/oder Hybrid-Bildgebungsmodalität korrespondieren zu entsprechenden Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird somit auf die entsprechenden Verfahrensmerkmale und deren Vorteile verwiesen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung.
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Dabei zeigen:
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1 eine Magnetresonanzanlage in einer ersten Ausgestaltung,
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2 eine Magnetresonanzanlage in einer zweiten Ausgestaltung,
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3 ein Frequenzband in einer ersten Ausgestaltung,
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4 ein Frequenzband in einer zweiten Ausgestaltung,
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5 eine Messsequenz, und
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6 ein Magnetresonanzbild.
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1 zeigt eine Magnetresonanzanlage 1. Diese umfasst eine als Bodycoil ausgebildete Hochfrequenzspule 2 und eine Empfangsspulenanordnung in Form eines Spulenarrays 3 mit Spulen 4, 5, 6 und 7 und einer Steuerungseinrichtung 8. Eine Bodycoil wie die Spule 2 wird zur Anregung der Magnetisierung verwendet, indem sie ein zweites Anregungssignal 9 in Form eines Hochfrequenzimpulses bei der Resonanzfrequenz von Protonen ausgibt. Das zweite Anregungssignal 9 wird mit einer Bandbreite von 0.5 MHz bis 1.0 MHz ausgegeben. Die Mittenfrequenz hängt dabei von der Resonanzfrequenz der anzuregenden Kerne und der Magnetfeldstärke der Magnetresonanzanlage 1 ab. Bei Protonen und einer Magnetfeldstärke von 1.5 T liegt die Resonanzfrequenz und damit die Mittenfrequenz des ersten Anregungssignals 9 bei 63.9 MHz. Das Spulenarray 3 ist dagegen zum Auslesen des Messsignals vorgesehen. Die Spulen 4, 5, 6 und 7 des Spulenarrays 3 lesen das Messsignal gleichzeitig aus. Statt eines Spulenarrays 3 kann auch eine einzelne Spule als Detektionsspule verwendet werden.
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Zur Ausgabe des ersten Anregungssignals 10 kann ebenfalls die Spule 2 verwendet werden, die zur Ausgabe des ersten Anregungssignals vertunt wird, damit das erste und das zweite Frequenzband voneinander beabstandet werden.
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2 zeigt eine alternative Ausgestaltung zur Ausgabe eines ersten Anregungssignals 10. Dieses wird dort von einer externen Sendeeinheit 11 ausgegeben. Dann kann das erste Anregungssignal 10 als continous wave-Signal ausgegeben werden, da die externe Sendeeinheit 11 nicht von einer Umschaltung von Sende- zu Empfangskette der Spulen 2 bis 7 der Magnetresonanzanlage 1 betroffen ist.
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Unabhängig von der Ausgestaltung der Einheit zur Ausgabe des ersten Anregungssignals 10 wird das erste Anregungssignal 10 von der Empfangsspulenanordnung 3 der Magnetresonanzanlage erfasst. Es wird, bevorzugt zusammen mit dem Resonanzsignal, mit 10 MHz digitalisiert, bei einer Bandbreite von 2.5 MHz. Dabei kann das Resonanzsignal des zweiten Anregungssignals 9 zwischen 0.5 MHz bis 1 MHz beaufschlagen und das erste Anregungssignal bis zu 0.5 MHz.
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Dies ist unabhängig von der absoluten Lage der jeweiligen Mittenfrequenzen. Diese liegt für Protonen beim zweiten Anregungssignal 9 wie auch beim Resonanzsignal bei 63.9 MHz, wird aber in der Empfangskette auf einen Wert von einigen MHz heruntergemischt. Entsprechend entfernt ist und bleibt die Mittenfrequenz des ersten Anregungssignals 10. Diese Relativlagen werden für B0-Feldstärken von 1.5 T und 3 T im Folgenden genauer gezeigt:
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3 zeigt das Frequenzband vor dem Digitalisierer. Dargestellt ist ein Frequenzband von 0 MHz bis 5 MHz, das Empfangsband 12 der Empfangsspulenanordnung 3 ist bspw. 1.5 MHz breit, die Mitte liegt bei 1,75 MHz. Das dritte Frequenzband 13 ist 0.5 MHz breit mit einer Mittenfrequenz des Resonanzsignals bei 1.4 MHz. Dies entspricht auch dem FoV. Das erste Frequenzband 14 des ersten Anregungssignals 10 liegt bei 2.4 MHz und damit am Rande des Empfangsbandes 12.
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4 zeigt das Frequenzband vor dem Digitalisierer bei einer 3T-Magnetresonanzanlage. Das Empfangsband 12 der Empfangsspulenanordnung ist wiederum 1.5 MHz breit, die Mitte liegt weiterhin bei 1,75 MHz. Das dritte Frequenzband 13 ist ebenfalls 0.5 MHz breit. Allerdings liegt seine Mittenfrequenz bei 1.8 MHz. Deswegen wird das erste Frequenzband 14 des ersten Anregungssignals 10 bei 1.6 MHz am anderen Rand des Empfangsbandes 12 platziert.
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Dabei soll jeweils ein Abstand der Mittenfrequenzen der Frequenzbänder 13 und 14 eingehalten werden, der dem Doppelten der Breite des dritten Frequenzbandes 13 entspricht, also im Beispiel 1 MHz.
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5 zeigt eine Sequenz zur Erzeugung eines Magnetresonanzbildes. Es handelt sich hierbei um ein sogenanntes FLASH und damit um eine typische steady-state-Sequenz. Gegen die Achse 15 sind das zweite Anregungssignal 9 in Form eines HF-Impulses, das erste Anregungssignal 10 und das Resonanzsignal 16 aufgetragen. Während der Akquisitionszeit 17 wird das Gesamtsignal bestehend aus den Signalen 10 und 16 aufgenommen. Das Gesamtsignal ist nicht explizit dargestellt.
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Gegen die Achse 18 ist der Readgradient, gegen die Achse 19 der Phasengradient und gegen die Achse 20 der Schichtgradient aufgetragen. Auf Details der Schaltung der Gradienten kommt es dabei nicht an, auch sind diese dem Fachmann hinreichend bekannt.
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Das erste Anregungssignal 10 ist ein continous wave-Signal, auch cw-Signal genannt, weswegen es sich über die gesamte Länge der Achse 15 erstreckt. Ein derartiges erstes Anregungssignal 10 kann z.B. mit dem in 2 gezeigten Aufbau erhalten werden. Allerdings wird es nur zur Akquisitionszeit 17 aufgenommen.
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Während das gesendete erste Anregungssignal 10 in den Amplituden gleichbleibend und periodisch ist, ergeben sich beim akquirierten ersten Anregungssignal 10 Unterschiede in der Amplitude dadurch, dass aufgrund von Bewegungen der Atmungsorgane die Beladung der Spulen 4, 5, 6 und 7 geändert wird. Dadurch kann aus der Amplitude des aufgenommenen ersten Anregungssignals 10 auf die Atmungsphase zurückgeschlossen werden.
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Soll die Atmungsphase engmaschiger verfolgt werden ist es auch möglich vor oder nach dem zweiten Anregungssignal 9 weitere Akquisitionen des ersten Anregungssignals 10 vorzunehmen. Das erste Anregungssignal 10 interagiert nicht mit dem Untersuchungsobjekt sondern wird direkt von den Empfangsspulen 4, 5, 6 und 7 oder jeder anderen Empfangsspulenanordnung empfangen.
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6 zeigt ein aus Resonanzsignalen 16 und ersten Anregungssignalen 11 erzeugtes Magnetresonanzbild 21. Neben dem eigentlichen Untersuchungsobjekt 22 erkennt man auch einen Streifen 23 in Phasenrichtung 24 in einem Frequenzbereich, der zu der Breite des ersten Frequenzbandes 14 korrespondiert. Dementsprechend liegt die Frequenzrichtung in Richtung des Pfeils 25.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Andreychenko et al., Noise variance of an RF receive array reflects respiratory motion: a novel respiratory motion predictor, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med., 22, Seite 92, 2014 [0007]
