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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens einer eine gesuchte Bewegung als Teilbewegung einer Gesamtbewegung in einem zumindest teilweise bewegten Untersuchungsbereich beschreibenden Bewegungsinformation, wobei wenigstens ein Anregungssignal mit einem ersten Frequenzband ausgegeben und durch das Anregungssignal erzeugte Empfangssignale mit einer Empfangsspulenanordnung, insbesondere einer Empfangsspulenanordnung einer Magnetresonanzeinrichtung, mit mehreren Empfangskanälen aufgenommen werden, wobei die Spulen der Empfangsspulenanordnung dazu ausgebildet sind, ein Empfangs-Frequenzband aufzunehmen, das das erste Frequenzband umfasst. Daneben betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzeinrichtung.
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In vielen Bereichen medizinischer Untersuchungen und/oder Eingriffe ist eine Beobachtung von innerhalb und/oder durch einen Patienten erfolgenden Bewegungen, insbesondere im Untersuchungsbereich, wichtig oder zumindest nützlich. Diesbezüglich wurden insbesondere hinsichtlich der Bildgebung bereits verschiedene Varianten vorgeschlagen, die teilweise auf zur Bildaufnahmeeinrichtung externen Zusatzeinrichtungen, beispielsweise Atemgürteln, optischen Überwachungssystemen und dergleichen, beruhen, zum Teil jedoch auch Möglichkeiten der Bildaufnahmeeinrichtung selbst einsetzen. So wurde beispielsweise in Bezug auf die Magnetresonanzbildgebung vorgeschlagen, sogenannte Navigatoren, also einfache, kurze Magnetresonanzsequenzen, einzusetzen, um beispielsweise die Bewegung einer bestimmten Kante, insbesondere die Bewegung des Zwerchfells im Hinblick auf die Atmung, zu beobachten und hieraus Schlussfolgerungen auf die Atembewegung zu ziehen.
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Gerade bei der Magnetresonanzbildgebung erweisen sich Bewegungsinformationen als äußerst nützlich, um Artefakte zu reduzieren. Werden zur Aufnahme von Magnetresonanzdaten beispielsweise Gradienten zur Ortskodierung verwendet, sind die aufgenommenen Magnetresonanzsignale bewegungsanfällig, was sowohl bei der reinen Bildgebung als auch bei der ortaufgelösten spektroskopischen Bildgebung gilt. Dabei lassen sich Bewegungen selbst bei stillliegenden Patienten nicht gänzlich vermeiden, da sowohl die Atmung als auch die Herzbewegung grundsätzlich vorhandene, im Wesentlichen periodische Bewegungsmuster sind, die berücksichtigt werden sollten. Mithin kann eine vorhandene Bewegungsinformation bezüglich einer solchen Teilbewegung beispielsweise genutzt werden, um die Datenaufnahme mit einer Magnetresonanzeinrichtung zu triggern.
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Um Bewegungsinformationen in Untersuchungsbereichen, insbesondere während der Magnetresonanzbildgebung, zu ermitteln, wurde ein neuartiges Vorgehen in der
DE 10 2015 203 385.6 vorgeschlagen, das auf der Verwendung eines gegebenenfalls zusätzlichen Anregungssignals beruht.
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Konkret wird dort vorgeschlagen, eine Bewegungsinformation zu einem zumindest teilweise bewegten Untersuchungsbereich zu erzeugen, indem ein erstes Anregungssignal mit einem ersten Frequenzband ausgegeben, also emittiert, wird, welches dann mit einer Empfangsspulenanordnung, insbesondere mit einer Empfangsspulenanordnung einer Magnetresonanzeinrichtung, aufgenommen wird, deren Empfangs-Frequenzband das erste Frequenzband umfasst. Aus dem aufgenommenen ersten Anregungssignal soll dann eine Bewegungsinformation des Untersuchungsbereichs ermittelt werden. Dem liegt die Idee zugrunde, dass bei aufgrund des ersten Anregungssignals entstehenden Empfangssignalen aus Bewegungen des Untersuchungsobjektes, die eine Veränderung der Übertragungseigenschaften des Signalweges zwischen dem Sender des ersten Anregungssignals und der Empfangsspulenanordnung bewirken, Unterschiede resultieren. Beispielsweise kann die Bewegung eine Güteänderung der Spulen 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 (Änderung der Signalausbreitung im Medium). Aus diesen Unterschieden soll gemäß der nachveröffentlichten Anmeldung auf die Atmungs- oder Bewegungsphase rückgeschlossen werden. Die Bewegungsinformation kann insbesondere zur Bewegungskorrektur eines Messsignals verwendet werden.
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Während das dort beschriebene Vorgehen grundsätzlich ohne eine Magnetresonanzeinrichtung durchgeführt werden kann, da das erste Anregungssignal kein Resonanzsignal ist, ist es jedoch vorteilhaft, das dortige Vorgehen in einer Magnetresonanzeinrichtung umzusetzen, nachdem dort eine Empfangsspulenanordnung ohnehin vorhanden ist. Insbesondere können das erste Frequenzband und ein zum Empfangen von Magnetresonanzsignalen benötigtes drittes Frequenzband so liegen, dass beide vom Empfangs-Frequenzband der Empfangsspulenanordnung umfasst sind und insbesondere nicht überlappen. Somit kollidiert das erste Frequenzband nicht mit dem Hochfrequenzsignal der Magnetresonanzeinrichtung, das in einem zweiten Frequenzband liegt, und dem eigentlichen Messsignal, dem Magnetresonanzsignal, das im dritten Frequenzband liegt. Gemäß der nachveröffentlichten Druckschrift kann die Bewegungsinformation aus einer Signalintensität, insbesondere wenigstens einer Amplitude, des aufgrund des ersten Anregungssignals empfangenen Empfangssignals ermittelt werden. Insbesondere im Hinblick auf die Ermittlung von Bewegungsinformationen zu bestimmten Teilbewegungen der Gesamtbewegung, beispielsweise der Atembewegung oder der Herzbewegung, ist jedoch festzuhalten, dass in den aufgrund der ersten Anregungssignale entstehenden Empfangssignalen sämtliche Bewegungen des Patienten (und je nach Position des Senders auch weitere Bewegungen) enthalten sind, was die Auswertung schwierig gestalten kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Ableitung wenigstens einer auf eine spezielle, vorbestimmte Bewegung, insbesondere eine Atembewegung und/oder Herzbewegung, bezogenen Bewegungsinformation bei Verwendung eines von einer Empfangsspulenanordnung zu empfangenden ersten Anregungssignals anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Ermittlung der Bewegungsinformation die komplexen Empfangssignale der Empfangskanäle zu einem Zeitpunkt gemäß einer durch eine wenigstens einen zu der gesuchten Bewegung beitragenden Bewegungsanteil identifizierenden Analyse der Empfangssignale über einen Zeitraum ermittelten Kombinationsvorschrift kombiniert werden.
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Der Erfindung liegt mithin die Idee zugrunde, das Vorhandensein von mehreren Empfangskanälen zu nutzen, um durch geschickte Kombination der Empfangssignale unterschiedlicher Empfangskanäle bestimmte Teilbewegungen der Gesamtbewegung, insbesondere im Wesentlichen periodische Bewegungen, bevorzugt Atmung und/oder Herzschlag, zu betonen oder aus der Gesamtbewegung zu extrahieren. Dabei werden bevorzugt acht oder mehr Empfangskanäle, insbesondere sechzehn oder mehr Empfangskanäle, verwendet, wie es bei modernen Magnetresonanzeinrichtungen und deren Empfangsspulenanordnungen bereits grundsätzlich bekannt ist. Beschrieben wird die wenigstens eine geeignete Kombination von Empfangssignalen zur Bildung der wenigstens einen Bewegungsinformation durch eine Kombinationsvorschrift, die zu ermitteln ist, wobei vorzugsweise die Kombinationsvorschrift durch Analyse der komplexen Empfangssignale über einen mehrere, insbesondere mehr als einhundert, Messzeitpunkte umfassenden Zeitraum ermittelt wird. Besonders bevorzugt werden für diesen Zeitraum verschiedene Bewegungsanteile der Gesamtbewegung durch die Analyse getrennt und es werden die zu der gesuchten, vorbestimmten Bewegung, die durch die Bewegungsinformation beschrieben werden soll, beitragenden Bewegungsanteile ausgewählt. Dabei kann die Bewegungsinformation, wie bereits erwähnt, bevorzugt zumindest im Wesentlichen periodische Bewegungen beschreiben, insbesondere die Atmung und/oder den Herzschlag eines Patienten. Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass unter einem komplexen Empfangssignal eine die Amplitude und Phase zu wenigstens einem Messzeitpunkt enthaltende Messinformation verstanden wird. Denn es wurde erkannt, dass auch die Phase durch die Bewegung moduliert wird und relevant ist.
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Da die Gesamtbewegung des Patienten die Empfangssignale, insbesondere die Beladung der Spulen der Empfangsspulenanordnung, auf eine möglicherweise unvorhersehbare Art beeinflusst, ist die erfindungsgemäße Analyse zur Ermittlung der Kombinationsvorschrift vorgesehen. Beispielsweise können ungewollte Patientenbewegungen, beispielsweise ein Drehen des Kopfes und/oder der Füße und dergleichen, die Empfangssignale durch Hinzufügen von Offsets für die einzelnen Empfangskanäle beeinflussen. Das Ziel der Erfindung ist es nun, eine optimale Empfangskanalkombination zu ermitteln, welche die Beiträge der einzelnen Empfangskanäle entsprechend gewichtet, um beispielsweise Beiträge ungewollter Patientenbewegung zu unterdrücken, während die Sensitivität auf eine gesuchte periodische Bewegung, beispielsweise die Atembewegung, maximiert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass gesuchte, vorbestimmte Bewegungen, die durch die Bewegungsinformation beschrieben werden sollen, durchaus mehrdimensional sein können, mithin unterschiedliche Bewegungsanteile in die Bewegungsinformation eingehen können.
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In einer konkreten, bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bewegungsinformation durch eine Linearkombination der komplexen Empfangssignale ermittelt wird. Linearkombinationen bieten sich als besonders einfach zu realisierende und über eine Vielzahl von möglichen Vorgehensweisen erhaltbare Kombinationsvorschrift besonders an. Entsprechend sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Arten der Analyse denkbar, um zu der Kombinationsvorschrift zu gelangen.
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So sieht eine bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass wenigstens eine der wenigstens einen Bewegungsinformation als wenigstens eine Hauptkomponente einer Hauptkomponentenanalyse und/oder Unabhängigkeitskomponente einer Unabhängigkeitsanalyse ermittelt wird. Um eine ideale Kombination von Empfangskanälen zu ermitteln, kann mithin zum einen vorgesehen sein, eine komplexe Hauptkomponentenanalyse (principle component analysis – PCA) auf die Empfangssignale im Zeitraum anzuwenden. Die Hauptkomponentenanalyse behandelt die Daten als eine multivariate Gaußverteilung und berechnet die Hauptkomponenten entsprechend ihrer Beiträge zur Gesamtvarianz der Daten in absteigender Ordnung. Auf diese Weise können die unterschiedlichen Bewegungsanteile getrennt werden, solange sie unkorreliert sind. Die linearen Empfangskanalkombinationen werden als Hauptvektoren der Hauptkomponentenanalyse erhalten. Bekannt ist im Stand der Technik auch bereits die Unabhängigkeitsanalyse (independent component analysis – ICA). Die Unabhängigkeitsanalyse verstärkt die nicht-Gaußsche Natur der unabhängigen Signalanteile während der Trennung der unterschiedlichen Anteile eines gemischten Signals von verschiedenen unabhängigen Quellen.
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Die wenigstens eine als Bewegungsinformation zu verwendende Hauptkomponente bzw. Unabhängigkeitskomponente kann mittels eines Auswahlkriteriums und/oder manuell ausgewählt werden. Während es mithin zum einen denkbar ist, dass die korrekte Hauptkomponente bzw. Unabhängigkeitskomponente manuell durch einen Bediener, beispielsweise nach Anzeige aller Hauptkomponenten bzw. Unabhängigkeitskomponenten oder aller Hauptkomponenten bzw. Unabhängigkeitskomponente, deren Eigenwert einen Schwellwert übersteigt, auf einer Anzeigevorrichtung, erfolgen kann, ist es, je nachdem, wie viel über die gesuchte Bewegung bekannt ist, auch denkbar, diese bekannten Eigenschaften zu nutzen, um die wenigstens eine zu verwendende Hauptkomponente bzw. Unabhängigkeitskomponente zu identifizieren. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass bei einer eine zumindest im Wesentlichen periodische Bewegung, insbesondere den Herzschlag und/oder die Atmung eines Patienten, beschreibenden Bewegungsinformation das Auswahlkriterium einen den Frequenzbereich der periodischen Bewegung auswertenden Bandpassfilter und/oder die Ermittlung eines Verhältnisses der Signalenergie innerhalb des Frequenzbereichs zu der Signalenergie außerhalb des Frequenzbereichs umfasst. Gerade dann, wenn zumindest im Wesentlichen periodische Bewegungen in der Gesamtbewegung gesucht werden, um hierzu Bewegungsinformationen zu erhalten, ist häufig bekannt, in welchem Frequenzbereich die Periodizität der Bewegung liegt, beispielsweise bei der Atembewegung zwischen 0,1 und 1 Hz. Mithin können Bandpassfilter eingesetzt werden, wobei es zudem bevorzugt auch denkbar ist, die Signalenergie in dem Frequenzbereich der periodischen Bewegung mit der Signalenergie in anderen Frequenzbereichen zu vergleichen. Liegt ein weiteres, die Bewegung beschreibendes Vorgabesignal vor, kann vorzugsweise zudem auch die Korrelation der Hauptkomponenten bzw. Unabhängigkeitskomponenten mit diesem Vorgabesignal, welches selbstverständlich auch für den Zeitraum vorhanden sein sollte, als weiterer Teil eines Auswahlkriteriums betrachtet werden. Ein solches Vorgabesignal kann beispielsweise aus einer Navigatormessung mit einer bzw. der Magnetresonanzeinrichtung stammen.
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Jedoch auch allgemein kann in einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass bei Vorliegen eines weiteren, die Bewegung beschreibenden Vorgabesignals die Kombinationsvorschrift in einem die Korrelation der Kombination, insbesondere der Linearkombination, mit dem Vorgabesignal maximierenden Optimierungsverfahren bestimmt wird. In dieser Ausgestaltung kann also ein insbesondere lineares Optimierungsschema genutzt werden, wenn eine zusätzliche Signalquelle, die die gesuchte Bewegung bereits vermessen kann, vorliegt. So kann die Empfangskanalkombination, insbesondere als Linearkombination, bestimmt werden, die die Korrelation mit dem zusätzlichen Vorgabesignal maximiert. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Vorgabesignal aus einer mittels Magnetresonanzbildgebung während des Zeitraums ermittelten Navigatoraufnahme ermittelt wird. Gerade im Rahmen der Magnetresonanzbildgebung werden ohnehin häufig Navigatoren, beispielsweise Magnetresonanzbilder des Zwerchfells für die Atembewegung, genutzt, wenn gerade keine Magnetresonanzbildgebung vorliegt. Es ist dabei unschädlich, dass die Navigatorbildgebung während der eigentlichen Magnetresonanzmessung in den meisten Fällen nicht mehr möglich sein dürfte, da die Kombinationsvorschrift dann bereits bestimmt ist und mithin eingesetzt werden kann, um aus den aktuellen Empfangssignalen die aktuelle Bewegungsinformation bezüglich der gesuchten Bewegung zu erhalten.
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Dabei sei an dieser Stelle nochmals betont, dass, wenn die Kombinationsvorschrift erst anhand eines bestimmten Zeitraums ermittelt wurde, diese es nachfolgend zu jedem weiteren, aktuellen Zeitpunkt erlaubt, die aktuelle Bewegungsinformation durch ihre Benutzung zu ermitteln, ohne dass zwangsläufig mehrere aufeinander folgende Zeitpunkte betrachtet werden müssen. Nichtsdestotrotz sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass eine Aktualisierung der Kombinationsvorschrift durch Analyse für wenigstens einen weiteren, wenigstens teilweise aktuelleren Zeitraum erfolgt. Mithin kann, wenn mehr Daten vorliegen, selbstverständlich auch eine verfeinerte, aktualisierte Berechnung der Kombinationsvorschrift erfolgen, indem entweder der zuvor betrachtete Zeitraum ergänzt wird oder mitgeführt wird oder ein vollständig neuer Zeitraum für die Analyse gewählt wird, der bevorzugt aktuellere Empfangssignale enthält. Auf diese Weise ist nicht nur eine Verbesserung der Qualität der Kombinationsvorschrift möglich, sondern diese wird auch aktuell gehalten.
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Zweckmäßigerweise kann zur Vorbereitung der Analyse zur Ermittlung der Kombinationsvorschrift eine Vorverarbeitung der komplexen Empfangssignale erfolgen, wobei vorzugsweise ein Downsampling, insbesondere bezogen auf einen Frequenzbereich der zumindest im Wesentlichen periodischen Bewegung, und/oder eine Normalisierung der Phasen der komplexen Empfangssignale auf eine Referenzphase eines Referenzempfangskanals erfolgen kann. Durch ein Downsampling kann ein Glätten oder Reduzieren des Rauschanteils in den Empfangssignalen erreicht werden. Hierzu kann beispielsweise eine Zahl konsekutiver komplexer Abtastungen gemittelt werden, um eine geeignete Abtastrate zum Auffinden der gesuchten Bewegung durch Analyse zu erhalten, im Fall der Atmung beispielsweise 10 Hz. Die Abtastrate wird also auf die Zeitskala der gesuchten Bewegung angepasst. Dabei sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Messung der Empfangssignale mit der Empfangsspulenanordnung meist auf einer deutlich schnelleren Zeitskala stattfindet, indem beispielsweise über eine Vielzahl betrachteter, beispielsweise 2 bis 10 µs beabstandeter Abtastzeitpunkte in einer Abtastzeitspanne abgetastet wird und aus den Abtastergebnissen über die Abtastzeitspanne die jeweiligen Empfangssignale für einen der Abtastzeitspanne zugeordneten Messzeitpunkt ermittelt werden, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird. Beispielsweise können dann komplexe Empfangssignale aller 1 bis 10 ms insgesamt vorliegen, wobei selbst dann ein weiteres Downsampling auf eine tatsächlich zur Identifikation der gesuchten Bewegung geeignete Abtastrate sinnvoll sein kann.
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Ferner kann vorgesehen sein, alle Phasen auf eine Referenzphase eines ausgewählten Referenzempfangskanals zu normalisieren, so dass lediglich relative Phasenoffsets bezüglich dieses Referenzkanals im Weiteren betrachtet werden. Grund hierfür ist, dass die Oszillatoren zur Signalerzeugung des Anregungssignals und seitens der Ausleseelektronik üblicherweise nicht gekoppelt sind, es mithin zu einer möglichen Phasendrift bei jedem Ausleseintervall kommen kann. Während eine Kopplung der Oszillatoren grundsätzlich zwar denkbar wäre, ermöglicht die hier vorgeschlagene Beschränkung auf die relative Phase eine vereinfachter Realisierung von Prozessierung und Hardware. Es sei nochmals angemerkt, dass – zusätzlich zur Amplitude – auch die Phase durch Bewegungen moduliert wird, mithin bei der vorgenommenen Analyse eine nicht unwesentliche Rolle spielt. Eine Phasennormalisierung kann beispielsweise durch Multiplikation mit dem komplex Konjugierten der Phase im Referenzkanal erfolgen. Die in der Abtastrate reduzierten, normalisierten komplexen Empfangssignale werden dann zur Trennung von Bewegungsanteilen wie beschrieben weiterverarbeitet.
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Vorzugsweise können neben wenigstens einer auf eine zumindest im Wesentlichen periodische Bewegung, insbesondere den Herzschlag oder die Atmung eines Patienten, bezogenen Bewegungsinformation noch wenigstens eine weitere, auf sonstige Bewegungen des Patienten bezogene Bewegungsinformation ermittelt werden. Wie dargelegt wurde, bezieht sich die vorliegende Erfindung hauptsächlich auf die Extraktion von Bewegungsinformationen zur Atmung und/oder zum Herzschlag des Patienten, wobei jedoch auch sonstige Bewegungsanteile interessant sein können, insbesondere, wenn diese auf die laufende Untersuchung, insbesondere Bildgebung, Einfluss haben könnten. Tritt beispielsweise während der Untersuchung, insbesondere Bildgebung, eine ungewollte Bewegung des Patienten, beispielsweise eine Verlagerung des Gewichtes, eine Bewegung einer Extremität, des Kopfes oder dergleichen auf, können Ergebnisse der Untersuchung verfälscht werden, so dass eine Bewegungsinformation, die sich auf eine weitere Bewegung des Patienten neben der Atmung und dem Herzschlag bezieht, beispielsweise genutzt werden kann, um Entscheidungen wie eine Rekalibrierung, die Wiederholung einer Bildaufnahme oder die Neupositionierung des Patienten zu triggern bzw. zu beeinflussen, entweder automatisch oder auch zumindest teilweise manuell. Letzteres kann durch Anzeige dieser weiteren Bewegungsinformation und/oder daraus abgeleiteter Informationen für einen Bediener ermöglicht werden.
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Es sei an dieser Stelle jedoch darauf hingewiesen, dass auch allgemein gesagt werden kann, dass Ausgestaltungen es erlauben, den Untersuchungsbetrieb in Abhängigkeit der Bewegungsinformation zu steuern, insbesondere einen Bildgebungsbetrieb. So können beispielsweise auf eine zumindest eine im Wesentlichen periodische Bewegung bezogene Bewegungsinformation genutzt werden, um einzelne Bildgebungsvorgänge zu triggern, Bewegungskorrekturen in aufgenommenen Bilddaten vorzunehmen und dergleichen, wie dies für bisherige, andersartig ermittelte Bewegungsinformationen bekannt ist. In diesem Fall wird die wenigstens eine Bewegungsinformation mithin automatisch ausgewertet.
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Es kann jedoch vorteilhafterweise auch, insbesondere zusätzlich, vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Bewegungsinformation in einer Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung dargestellt wird. Insbesondere kann hierbei die Darstellung der Bewegungsinformation auf der Amplitude und/oder dem Betrag der Kombination der komplexen Empfangssignale basieren. Nachdem die Kombinationsvorschrift nahezu in Echtzeit angewandt werden kann, ist ein schnelles visuelles Feedback der Bewegungsinformation möglich, wobei beispielsweise verschiedene Hauptkomponenten bzw. Unabhängigkeitskomponenten und/oder allgemein verschiedene Bewegungsinformationen auf einem Online-Display dargestellt werden können, wobei die Anzeige auf der Amplitude oder auch dem Betrag der Kombination der komplexen Empfangssignale basieren kann. Dieses Online-Display kann genutzt werden, um die Patientenbewegung zu überwachen und auch manuell Workflow-Entscheidungen zu treffen, insbesondere dann, wenn neben einer eine zumindest im Wesentlichen periodische Bewegung betreffenden Bewegungsinformation auch sonstige Bewegungen des Patienten betreffende, weitere Bewegungsinformationen ermittelt und dargestellt werden. Die Aktualisierung einer solchen Anzeige kann sich dabei an einem Bildaufnahmeabstand einer parallel benutzten Bildaufnahmeeinrichtung orientieren bzw. auf diesem angepasst sein.
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Zur Erzeugung zweckmäßiger Darstellungen der Bewegungsinformation sieht eine weitere, bevorzugte Ausgestaltung vor, dass aus einer auf eine zumindest im Wesentlichen periodische Bewegung, insbesondere den Herzschlag oder die Atmung eines Patienten, bezogenen Bewegungsinformation eine einen Zeitpunkt oder Abschnitt des periodischen Bewegungszyklus während der Aufnahme eines Bildes mit einer bzw. der parallel benutzten Bildaufnahmeeinrichtung beschreibende Zyklusinformation ermittelt wird und/oder die Bewegungsinformation während der Aufnahme des Bildes und/oder die Zyklusinformation mit dem Bild und/oder dem Bild zugeordnet abgespeichert wird. Es ist mithin denkbar, die Bewegungsinformation für einen Aufnahmezeitraum eines Bildes oder einen zeitlichen Abstand der Aufnahme von Bildern zu mitteln, mithin der Bildaufnahmerate anzupassen bzw. auf eine Bildaufnahme bezogene gemittelte Bewegungsinformationen zu erhalten, welche dann beispielsweise als Overlay und/oder Bildinhalt innerhalb des Bildes und/oder dem Bild zugeordnet abgespeichert werden können, was besonders vorteilhaft möglich ist, wenn das Bild im DICOM-Format abgespeichert wird. Bei einer wiederholten Aufnahme von Bildern, beispielsweise während einer Überwachungsaufgabe, ist es dann möglich, den resultierenden Bildstrom in einem Echtzeit-Fenster auf der Anzeigevorrichtung zur Anzeige zu bringen. Somit können nicht nur die Bildinformationen leicht ersehen werden, sondern auch die auf die zumindest im Wesentlichen periodische Bewegung bezogene Bewegungsinformation.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung werden die Empfangssignale überlagert mit wenigstens einem weiteren Nutzsignal, insbesondere einem Magnetresonanzsignal, als Gesamtsignal aufgenommen und aus dem Gesamtsignal extrahiert. Wie bereits erwähnt und einleitend geschildert wird das Grundverfahren, um die Empfangssignale zu erhalten, mit besonderem Vorteil in einer Magnetresonanzeinrichtung angewandt, in der deren ohnehin vorhandene Empfangsspulenanordnung genutzt werden kann, um die Empfangssignale zu erhalten. Übliche Empfangsspulenanordnungen für Magnetresonanzeinrichtungen weisen ohnehin mehrere Empfangskanäle auf und sind daher grundsätzlich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Ihr Empfangs-Frequenzband umfasst dann sowohl das erste Frequenzband als auch das weitere Frequenzband des Nutzsignals/Magnetresonanzsignals, welche bevorzugt nicht überlappen. Die bezüglich der Integration in eine Magnetresonanzeinrichtung und deren Betrieb beschriebenen Ausgestaltungen der nachveröffentlichten
DE 10 2015 203 385.6 lassen sich auch auf die vorliegende Erfindung übertragen, so dass die entsprechenden Ausführungen dieser Druckschrift durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen sind.
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Da die Bewegungen des Patienten (bzw. im allgemeinen Untersuchungsbereichs) das Anregungssignal bei dessen Grundfrequenz modulieren, muss diese Grundfrequenz des Anregungssignals zum Zeitpunkt der Aufnahme der Empfangssignale möglichst genau bekannt sein, um auch die korrekten Informationen als Empfangssignale aus dem Gesamtsignal extrahieren zu können. Dabei kann es vorkommen, dass die Angabe seitens einer Sendeeinrichtung für das Anregungssignal nicht immer ausreichend ist.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass zunächst in einem Kalibrierungsschritt die Grundfrequenz der Empfangssignale ermittelt wird, welche in einem Extraktionsschritt zur Extraktion der komplexen Empfangssignale verwendet wird. Dabei kann zur möglichst genauen Bestimmung der Grundfrequenz bevorzugt vorgesehen sein, dass diese aus einer Auswertung der Gesamtsignale selber ermittelt wird. Dabei kann Hintergrundwissen über das Anregungssignal (und somit das Empfangssignal) im Vergleich zu dem Nutzsignal ausgenutzt werden. Für die Magnetresonanzbildgebung ist die Annahme zulässig, dass der Betrag (die Magnitude) des Empfangssignals, wie es aufgrund des Anregungssignals entsteht, nur schwach variiert, vergleicht man mit den Magnetresonanzsignalen, die über die Zeit und verschiedene Kanäle im allgemeinen nicht konstante Beträge aufweisen werden. Während das Anregungssignal nur leicht durch die Bewegung moduliert wird, beispielsweise im Bereich weniger Prozent, wird das Magnetresonanzsignal spätestens durch die Ortskodierung stark moduliert.
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Mithin sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass in dem Kalibrierungsschritt, insbesondere nach einer Vorabfilterung mit einem Fensterfilter, über alle Empfangskanäle gemittelte Signalmagnituden der Gesamtsignale für vorbestimmte Frequenzintervalle durch die entsprechende Abweichung, insbesondere Varianz, der Signalmagnitude über betrachtete Abtastzeitpunkte in einer Abtastzeitspanne und Empfangskanäle geteilt wird und aus einen Schwellwert überschreitenden Divisionsergebnissen die Grundfrequenz ermittelt wird. Dabei sei zunächst angemerkt, dass abhängig von der Art des Auslesens in der Abtastzeitspanne unterschiedliche Vorfilterungen sinnvoll sein können, um fehlerhaft entstehende Störfrequenzen/Überschwinger zu vermeiden. So ist es beispielsweise bekannt, nicht über die gesamte Abtastzeitspanne, das heißt nicht für alle Abtastzeitpunkte, tatsächlich auszulesen, sondern einen Teil nicht ausgelesener Messwerte, beispielsweise ab einem bestimmten Unterzeitpunkt, auf null zu setzen (asymmetrische Abtastung). In diesem Fall hat sich zusätzlich als Fensterfilter ein Hanning-Fensterfilter als nützlich erwiesen, um den sogenannten „Frequency Leakage“-Effekt zu unterdrücken, der durch die finite Abtastung entsteht. Mit der gemachten Annahme, dass der Betrag der Empfangssignale über die Abtastzeitspanne vergleichsweise konstant ist, wird mithin vorgeschlagen, insbesondere nach einer Fourier-Transformation und Eliminierung von unterschiedlichen Signalphasen, z.B. durch Magnitudenbildung, die Beträge der Signalanteile für einzelne Frequenzintervalle über alle Empfangskanäle zu mitteln und eine Art Magnitudenbild zu erzeugen, in dem durch die Varianz der Beträge der Frequenzintervalle über die Zeit und über alle Empfangskanäle dividiert wird. Auf diese Weise werden effektiv alle nicht konstanten Signalanteile unterdrückt, so dass nur vom Anregungssignal herrührende Signalanteile erhalten bleiben.
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Konkret kann dabei die Grundfrequenz im Rahmen einer Interpolation, insbesondere mittels des ersten Moments, der verbleibenden Divisionsergebnisse bestimmt werden, das bedeutet, nach Verwendung des Schwellwerts und somit Wegfall anderer Signalanteile wird durch entsprechend gewichtete Betrachtung der verbliebenen Signalanteile ein insbesondere bezüglich der Einteilung in die Frequenzintervalle fraktionaler Wert für das Frequenzmaximum bestimmt, welcher mithin die Lage der Grundfrequenz unabhängig von der digitalen Rasterung des Frequenzintervalls angibt. Nachdem häufig, was allgemein gültig ist, die Frequenzen relativ zur aktuellen Mittelfrequenz der Magnetresonanzeinrichtung betrachtet werden, sollte gegebenenfalls eine entsprechende Rückrechnung auf einen absoluten Wert für die Grundfrequenz erfolgen, was jedoch unter Kenntnis der Aufnahmebedingungen problemlos möglich ist.
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Ist die Grundfrequenz erst bekannt, können bekannte Möglichkeiten eingesetzt werden, um die Empfangssignale zu extrahieren und zu werten für das komplexe Empfangssignal für die Abtastzeitspanne bzw. einen diesen zugeordneten Messzeitpunkt zu erhalten. So kann vorgesehen sein, dass zur Extraktion der komplexen Empfangssignale für einen der Abtastzeitspanne zugeordneten Messzeitpunkt aus dem Gesamtsignal ein Referenzsignal der Grundfrequenz erzeugt und für jeden Empfangskanal die komplexe Amplitude ermittelt wird, das heißt, das Gesamtsignal mit dem komplex konjungierten des Referenzsignals multipliziert und über alle Abtastzeitpunkte gemittelt wird. Es wird mithin ein komplexes, harmonisches Referenzsignal der Grundfrequenz und mit Einheitsbetrag mit der Grundfrequenz und mit Einheitsbetrag mit der Abtastrate des Auslesens erzeugt, so dass die Amplitude und die Phase der Empfangssignale zunächst für jeden Abtastzeitpunkt durch Multiplikation des Gesamtsignals mit dem komplex konjungierten des Referenzsignals multipliziert werden und dann über die Abtastzeitspanne gemittelt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass hierbei selbstverständlich, gerade bei der Magnetresonanzbildgebung, bezüglich der Grundfrequenz auf die aktuellen Auslesebedingungen zu achten ist, insbesondere die Mittenfrequenz und den Schicht-Offset, die Auslesebandbreite, die Grundauflösung oder Ausleseasymmetrien.
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Nachdem die Empfangssignale auf diese Art und Weise bestimmt werden konnten, ist es selbstverständlich auch möglich, das Magnetresonanzsignal (oder allgemein das Nutzsignal) auf einfache Art und Weise zu extrahieren, indem zur Extraktion des getrennt weiter zu verarbeitenden Nutzsignals von dem Gesamtsignal das komplexe Empfangssignal multipliziert mit dem Referenzsignal subtrahiert wird. Aus einem Magnetresonanzsignal als Nutzsignal, das so erhalten wurde, können somit problemlos hochqualitative Magnetresonanzbilder rekonstruiert werden.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Magnetresonanzeinrichtung, aufweisend eine Empfangsspulenanordnung und eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung übertragen, mit welcher mithin die bereits genannten Vorteile ebenso erhalten werden können. Insbesondere kann die Steuereinrichtung mithin eine Analyseeinheit zur Ermittlung der Kombinationsvorschrift und eine Kombinationseinheit zur Anwendung der Kombinationsvorschrift zum Erhalt wenigstens einer Bewegungsinformation umfassen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, welches die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt, wenn es auf einer Recheneinrichtung, insbesondere der Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung, ausgeführt wird. Schließlich betrifft die Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger mit einem erfindungsgemäßen, darauf gespeicherten Computerprogramm, bei dem es sich insbesondere um einen nicht transienten Datenträger, beispielsweise eine CD-ROM, handeln kann. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren und zur Magnetresonanzeinrichtung gelten selbstverständlich auch für das Computerprogramm und den elektronisch lesbaren Datenträger fort.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung,
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2 einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 einen Graphen zur Erläuterung der Ermittlung der Grundfrequenz,
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4 Hauptkomponenten einer Hauptkomponentenanalyse, und
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5 eine Möglichkeit zur Darstellung von Bewegungsinformationen.
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1 zeigt eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung 1. Diese umfasst eine hier als Ganzkörperspule ausgebildete Hochfrequenzspule 2 und eine Empfangsspulenanordnung 3 in Form eines Spulenarrays, wobei hier vier Spulen 4, 5, 6 und 7 dargestellt sind, jedoch auch weitere Spulen vorhanden sein können. Die Empfangsspulenanordnung stellt eine Mehrzahl von Empfangskanälen zur Verfügung, vorliegend beispielhaft 32 Empfangskanäle. Eine Ganzkörperspule wie die Hochfrequenzspule 2 wird zur Anregung von Spins im Untersuchungsbereich verwendet, indem ein Hochfrequenzsignal 9 bei der Resonanzfrequenz, vorliegend von Protonen, ausgegeben wird. Das Hochfrequenzsignal 9 wird dabei vorliegend 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 Magnetresonanzeinrichtung 1 ab. Bei Protonen und einer Magnetfeldstärke von 1,5 Tesla liegt die Resonanzfrequenz und damit die Mittenfrequenz des Hochfrequenzsignals 9 üblicherweise bei 63,9 MHz. Die Empfangsspulenanordnung 3 ist zum Auslesen der Magnetresonanzsignale vorgesehen. Dabei messen die Spulen 4, 5, 6 und 7 des Spulenarrays das Magnetresonanzsignal gleichzeitig.
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Die Hochfrequenzspule 2 wird vorliegend auch zur Ausgabe, also zum Aussenden, eines Anregungssignals verwendet, weshalb sie vertunt werden kann, so dass das Frequenzband des Hochfrequenzsignals 9 und das Frequenzband des Anregungssignals 10 voneinander beabstandet sind. In einer alternativen, hier nur gestrichelt dargestellten Ausgestaltung kann das Anregungssignal 10 auch von einer externen Sendeeinheit 11 ausgegeben werden, insbesondere als Continuous Wave-Signal, nachdem die externe Sendeeinheit 11 nicht von einer Umschaltung von Sende- zu Empfangskette der Spulen der Magnetresonanzeinrichtung 1 betroffen ist.
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Unabhängig von der Ausgestaltung der Einheit zur Ausgabe des Anregungssignals
10 werden durch das Anregungssignal
10 entstehende Empfangssignale von der Empfangsspulenanordnung
3 der Magnetresonanzeinrichtung
1 erfasst. Mögliche Ausgestaltung zur Nutzung der Empfangsbandbreite der Empfangsspulenanordnung
3 sind der bereits genannten
DE 10 2015 203 385.6 zu entnehmen.
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Während des Messbetriebs der Magnetresonanzeinrichtung wird durch die Empfangsspulenanordnung 3 ein Gesamtsignal aufgenommen, welches neben den Empfangssignalen auch die Magnetresonanzsignale für die einzelnen Empfangskanäle enthält. Auf die Verarbeitung und Auswertung eines solchen Gesamtsignals bezieht sich das im Folgenden mit Bezug auf 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches durch die Steuereinrichtung 8 der Magnetresonanzeinrichtung 1, die ebenso in 1 angedeutet ist, ausgeführt werden kann.
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In einem Schritt S1 wird als Kalibrierschritt zunächst die Grundfrequenz des Anregungssignals 10 und somit die Frequenz, bei der die gesuchten Empfangssignale im Gesamtsignal liegen, aus den Gesamtsignalen der Empfangskanäle ermittelt. Hierzu wird zunächst ein insbesondere eine asymmetrische Abtastung und/oder sonstige Abtasteigenschaft berücksichtigender Fensterfilter auf die Gesamtsignale der Empfangskanäle in einer Abtastzeitspanne, in der eine sehr häufige Abtastung des Gesamtsignals zu Abtastzeitpunkten erfolgt, angewandt. Es sei angemerkt, dass solche Abtastzeitspannen jeweils einen Messzeitpunkt definieren, da sich die Empfangssignale, wie im Folgenden noch näher dargestellt werden wird, jeweils über eine solche Abtastzeitspanne gemittelt ergeben, nachdem die Bewegung letztlich durch deren auf einer langsameren Zeitskala stattfindende Modulation beschrieben wird.
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Um die Grundfrequenz zu ermitteln, wird zunächst eine Fourier-Transformation durchgeführt, wobei sich die Beträge (Magnituden) des Gesamtsignals aufgeschlüsselt nach Frequenzintervallen („Frequenzpixeln“) ergeben. Während für das Magnetresonanzsignal davon ausgegangen werden kann, dass dieses durch häufige Magnitudenschwankungen ausgezeichnet ist, kann bezüglich der aus dem Anregungssignal resultierenden Empfangssignale davon ausgegangen werden, dass die Magnitude über die Abtastzeitspanne nur schwach variiert. Mithin werden die über alle Empfangskanäle gemittelten Magnituden pro Frequenzintervall ins Verhältnis zur Varianz dieser Magnituden über die Zeit und alle Empfangskanäle gesetzt. Das Ergebnis einer solchen Vorgehensweise lässt sich der 3 entnehmen, wo zunächst Magnitudenverläufe 12 für verschiedene Empfangskanäle gegen die Frequenz aufgetragen gezeigt sind. Ferner ist dicker gedruckt der Verlauf 13 der Divisionsergebnisse dargestellt. Es ist deutlich zu erkenne, dass durch die Division die im zweiten Frequenzband 14 der Magnetresonanzsignale liegenden Anteile der Magnetresonanzsignale aufgrund der hohen Varianz unterdrückt werden, während der für alle Empfangskanäle und Abtastzeitpunkte im Wesentlichen unveränderliche Peak 15 bei der Grundfrequenz betont wird.
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Entsprechend werden im Schritt S1 nun durch eine Schwellwertoperation die unterdrückten Magnetresonanzsignal-Anteile entfernt und die Grundfrequenz kann durch das erste Moment der verbleibenden Divisionsergebnisse recht genau bestimmt werden. Mit der Kenntnis über die aktuellen Aufnahmebedingungen (Mittenfrequenz, Schicht-Offset, ...) lässt sich so ein absoluter Wert für die Grundfrequenz ermitteln, wenn die Betrachtung bislang relativ durchgeführt wurde.
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Dabei ist es ausreichend, den Wert für die Grundfrequenz einmalig während einer Untersuchung und/oder zyklisch in größeren Zeitabständen zu bestimmen, da er üblicherweise im Wesentlichen unverändert bleibt; es ist jedoch je nach konkreter Ausgestaltung der Auswertungs- und Berechnungsvorgänge darauf zu achten, dass die jeweils aktuellen Aufnahmebedingungen, falls notwendig, adäquat berücksichtigt werden.
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In einem Schritt S2 wird die bestimmte Grundfrequenz genutzt, um die Magnetresonanzsignale zu extrahieren. Hierzu wird ein Referenzsignal mit der Grundfrequenz und Einheitsbetrag bei der Abtastrate des Auslesens erzeugt, welches als ein Modell für das erwartete komplexe Empfangssignal verstanden werden kann. Die Amplituden und Phasen der Empfangssignale, also das komplexe Empfangssignal, zu jedem Abtastzeitpunkt kann dann durch Multiplikation des Gesamtsignals für den Empfangskanal mit dem komplex Konjungierten des Referenzsignals erhalten werden, wobei über alle Abtastzeitpunkte gemittelt wird, um komplexe Empfangssignale für jeden Empfangskanal an einem Messzeitpunkt zu erhalten, der der Abtastzeitspanne zugeordnet ist.
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Gleichzeitig ist es möglich, die Magnetresonanzsignale zu extrahieren, indem ebenso für jeden konkret abgetasteten Messwert das nun erhaltene komplexe Empfangssignal multipliziert mit der Referenzfunktion zum Abtastzeitpunkt von dem Gesamtsignal subtrahiert wird. Ergebnis des Schrittes S2 sind also separiert die Empfangssignale 16 für alle Empfangskanäle und die Magnetresonanzsignale 17 für alle Empfangskanäle. Die weitere Auswertung der Magnetresonanzsignale 17 ist nicht Gegenstand der aktuellen Darstellung und kann wie im Stand der Technik grundsätzlich bekannt erfolgen.
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In einem Schritt S3 soll nun durch Analyse der komplexen Empfangssignale 16 für einen mehrere, beispielsweise 100 oder mehr Messzeitpunkte, umfassenden Zeitraum eine Kombinationsvorschrift ermittelt werden, die eine Kombination der Empfangskanäle derart beschreibt, dass die aus der Kombination resultierende Bewegungsinformation eine gesuchte Bewegung als Teilbewegung der Gesamtbewegung des Patienten beschreibt, wobei selbstverständlich auch mehrere gesuchte Bewegungen betrachtet werden können, beispielsweise Atmung und Herzschlag. Mit anderen Worten können die gesuchten (Teil-)Bewegungen (der Gesamtbewegung) zumindest im Wesentlichen periodische Bewegungen sein. Im Folgenden soll beispielhaft als gesuchte, vorbestimmte Bewegung die Atembewegung des Patienten durch die Bewegungsinformation abgebildet werden.
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Um die Kombinationsvorschrift zu ermitteln, erfolgen in einem Vorverarbeitungsschritt des Schrittes S3 zunächst ein Downsampling der komplexen Empfangssignale 16 und eine Phasennormalisierung der Empfangssignale 16. Das Downsampling dient dazu, eine geeignete Abtastrate für die gesuchte Atembewegung zu wählen, beispielsweise 10 Hz. So können Rauschanteile in den Empfangssignalen 16 geglättet werden. Zur Phasennormalisierung wird eine Referenzphase eines ausgewählten Empfangskanals (Referenzkanal) herangezogen, um lediglich relative Phasenoffsets zu dieser Referenzphase weiter zu betrachten. So kann eine Kopplung von Oszillatoren vermieden und eine einfachere Ausgestaltung sowohl der Berechnungen als auch der Hardware erreicht werden. Zur Phasennormalisierung erfolgt eine Multiplikation mit dem komplex Konjungierten der Phase des Messzeitpunkts im Referenzkanal.
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Vorliegend soll nun eine Linearkombination der Empfangssignale der verschiedenen Empfangskanäle aufgefunden werden, die die Atmung ideal beschreibt, wozu verschiedene Möglichkeiten existieren. Bevorzugt werden eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) oder eine Unabhängigkeitsanalyse (ICA) angewandt, um verschiedene Bewegungsanteile der Gesamtbewegung beschreibende Hauptkomponenten oder Unabhängigkeitskomponenten aufzufinden. Die korrekten, hier die Atmung beschreibenden Hauptkomponenten bzw. Unabhängigkeitskomponenten können dann entweder manuell durch einen Bediener ausgewählt werden, es ist jedoch auch denkbar, Hintergrundwissen über die gesuchte Bewegung, hier die Atembewegung, zu nutzen, um zu dieser gehörige Hauptkomponenten bzw. Unabhängigkeitskomponenten identifizieren zu können. Nachdem die Periodizität der Atmung in einem bestimmten Frequenzband liegt, kann beispielsweise ein entsprechender Bandfilter verwendet werden, insbesondere, um die Signalenergie in dem Frequenzbereich, in dem üblicherweise die Atmung erfolgt, mit der Signalenergie in anderen Frequenzbereichen zu vergleichen. Ein Auswahlkriterium kann die Ergebnisse einer solchen Betrachtung auswerten und eine entsprechende Linearkombination (die gegebenenfalls der Auswahl einer bestimmten Hauptkomponente bzw. Unabhängigkeitskomponente entspricht, aber auch mehrere Hauptkomponenten bzw- Unabhängigkeitskomponenten umfassen kann) als Kombinationsvorschrift zu ermitteln. Ein solches Auswahlkriterium kann mit besonderem Vorteil auch andere, den Zeitraum betreffende Vorgabesignale, die die gesuchte Bewegung, hier die Atmung, beschreiben, berücksichtigen, indem die Korrelation von Hauptkomponenten bzw. Unabhängigkeitskomponenten mit diesem Vorgabesignal betrachtet wird, um zu der gesuchten Bewegung beitragende Bewegungsanteile auffinden zu können. Ein solches Vorgabesignal kann im Rahmen der Magnetresonanzbildgebung beispielsweise aus einem (oder mehreren) beispielsweise das Zwerchfell und/oder die Bauchdecke und/oder das Sternum beobachtenden Navigator abgeleitet werden, jedoch sind auch andere Möglichkeiten denkbar, beispielsweise die Verwendung eines Atemgürtels oder dergleichen.
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Dies sei im Hinblick auf 4 näher erläutert, die den Verlauf von mehreren Hauptkomponenten 18, 19, 20 und 21, deren Eigenwerte beispielsweise einen Schwellwert überschreiten, gegen die Zeit darstellt. Die Atembewegung ist hier durch die Hauptkomponente 20, ersichtlich einen im Wesentlichen periodischen Bewegungsanteil, gegeben. Äußerst bemerkenswert in diesem Kontext ist auch die Hauptkomponente 21, die sich im Wesentlichen um null herum bewegt, bis sie zu einem späteren Zeitpunkt 22 auf einen höheren Wert springt. Dies ist ein Anzeichen dafür, dass der Patient selbst hier eine Positionsveränderung vorgenommen hat.
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Deshalb kann es insgesamt sinnvoll sein, auch Bewegungsinformationen abzuleiten bzw. zu betrachten, die sich nicht auf eine gesuchte, zumindest im Wesentlichen periodische Bewegung, hier die Atembewegung beziehen, da solche Bewegungsinformationen, hier die Kombination gemäß der Hauptkomponente 21, Hinweise auf ungewollte Patientenbewegungen geben können. Gleiche Betrachtungen können natürlich auch bei Unabhängigkeitskomponenten angestellt werden.
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Ist die wenigstens eine Kombinationsvorschrift für die wenigstens eine Bewegungsinformation im Schritt S3 ermittelt worden, kann sie im Schritt S4 auf aktuelle komplexe Empfangssignale angewendet werden, um eine aktuelle Bewegungsinformation zu erhalten. Selbstverständlich ist es möglich, die Kombinationsvorschriften unter Hinzunahme weiterer und/oder aktueller Messungen jederzeit zu aktualisieren, um die Gesamtqualität der Bewegungsinformationen zu erhöhen.
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Im Schritt S5 können die ermittelten Bewegungsinformationen dann verwendet werden, zum einen zur Steuerung des Betriebs der Magnetresonanzeinrichtung 1 durch automatische Auswertung, zum anderen aber auch zur visuellen Auswertung, wozu die Bewegungsinformationen bevorzugt auf einer hier nicht näher dargestellten Anzeigevorrichtung der Magnetresonanzeinrichtung 1 dargestellt werden können.
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Eine mögliche Darstellung 23 ist in 5 dargestellt, wobei in Unterfenstern 24 die einzelnen Bewegungsinformationen 25, 26 in einer Echtzeit-Darstellung visualisiert sind, wobei diese nicht zwangsläufig als durchlaufende Graphen gezeigt werden müssen, sondern auch farbkodiert oder dergleichen wiedergegeben werden können. Beispielhaft entspricht hier die Bewegungsinformation 25 im Wesentlichen der Hauptkomponente 20, die Bewegungsinformation 26 im Wesentlichen der Hauptkomponente 21. Als Reaktion auf die durch die Bewegungsinformation 26 beschriebene ungewollte Bewegung des Patienten kann beispielsweise eine Repositionierung des Patienten, eine Wiederholung einer Magnetresonanzbildgebungssequenz und dergleichen durch einen Bediener angeordnet werden.
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Es sei angemerkt, dass zur Darstellung der Bewegungsinformationen 25, 26, heute bereits bezüglich der Atmung und/oder des Herzschlags verwendete UI-Elemente, insbesondere Darstellungsfenster, weiterverwendet werden können, wie sie beispielsweise zur Darstellung eines EKG und/oder der Signale eines Navigators/Atemgurts genutzt wurden.
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Bewegungsinformationen können auch, insbesondere bei Überwachungsvorgängen, in denen mit einer bestimmten Bildaufnahmerate Bilder aufgenommen werden, in Bildern visualisiert bzw. in diese integriert werden. Hierzu wird zweckmäßigerweise die Bewegungsinformation bezüglich der Bildaufnahmerate gemittelt betrachtet und beispielsweise in einem DICOM-Bild als Overlay, Graustufeninformation und/oder Metainformation abgespeichert. Der entsprechende resultierende Bildstrom kann in Echtzeit mit einer Visualisierung der Bewegungsinformation dargestellt werden.
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Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die vorliegende Erfindung auch in Hybrid-Bildgebungseinrichtungen, die eine Magnetresonanzanlage umfassen, verwendet werden kann, beispielsweise bei Kombinationen der Magnetresonanzbildgebung mit der PET-Bildgebung und/oder bei Kombinationen der Röntgenbildgebung mit der Magnetresonanzbildgebung.
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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, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015203385 [0004, 0022, 0040]
