DE102016200889B4 - Rekonstruktion von Bilddaten - Google Patents

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Abstract

Verfahren zu einer Rekonstruktion von Bilddaten (52) eines Untersuchungsobjektes aus unterabgetasteten Bildrohdaten (51) und Referenzdaten (61), wobei die unterabgetasteten Bildrohdaten (51) mittels einer ersten MR-Steuerungssequenz (43), der ein erster Rekonstruktionsalgorithmus (41) für die Rekonstruktion von Bilddaten (52) aus Bildrohdaten (51) zugeordnet ist, in einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes aufgenommen wurden, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Bestimmung einer Störgröße (40) im Untersuchungsbereich, wobei die Störgröße (40) eine Frequenzabweichung ist, – Ermittlung einer ersten Modulationsfunktion (45), welche den Einfluss der Störgröße (40) auf die erste MR-Steuerungssequenz (43) beschreibt, – Erzeugung von modulierten Referenzdaten (64) auf Basis der ersten Modulationsfunktion (45) und der Referenzdaten (61) derart, dass die modulierten Referenzdaten (64) dem Einfluss der Störgröße (40) auf die mittels der ersten MR-Steuerungssequenz (43) aufgenommenen Bildrohdaten (51) unterworfen sind, – Ausführen eines Kombinationsalgorithmus, um die unterabgetasteten Bildrohdaten (51) mithilfe der modulierten Referenzdaten (64) zu Bilddaten (52) zu rekonstruieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Magnetresonanzgerät, ein Computerprogrammprodukt sowie einen computerlesbaren Datenträger zu einer Rekonstruktion von Bilddaten aus unterabgetasteten Bildrohdaten und Referenzdaten.
  • Bei Magnetresonanzgeräten wird üblicherweise das zu untersuchende Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein Patient, mit Hilfe eines Hauptmagneten einem relativ hohen Hauptmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 oder 3 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe einer Gradienteneinheit ein Magnetfeldgradient angelegt. Über eine Hochfrequenzantenneneinheit werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Anregungssignale (HF-Signale) ausgesendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Hauptmagnetfelds verkippt werden. Bei der resultierenden Präzession der Kernspins werden Hochfrequenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale (MR-Signale), abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Der Datenraum, in dem die MR-Signale vorliegen, wird als k-Raum bezeichnet. Die MR-Signale werden digitalisiert und als komplexe Zahlenwerte in einer k-Raum-Matrix abgelegt. Alle komplexen Zahlenwerte der k-Raum-Matrix werden als Bildrohdaten bezeichnet. Aus den Bildrohdaten können beispielsweise mittels einer mehrdimensionalen Fourier-Transformation zugehörige Bilddaten rekonstruiert werden.
  • Da die Bilddaten aus den Bildrohdaten mittels einer Fourier-Transformation rekonstruiert werden können, unterliegt die Rekonstruktion dem Nyquist-Kriterium. Der k-Raum geht durch Fourier-Transformation in den Bildraum über. Die k-Raum-Matrix ist derart ausgestaltet, dass bei ihrer vollständigen Belegung mit Bildrohdaten die Bilddaten aus den Bildrohdaten mittels einer, gegebenenfalls mehrdimensionalen, Fourier-Transformation gewonnen werden können. Das Nyquist-Kriterium ist dann typischerweise erfüllt. Ist die k-Raum-Matrix folglich nicht vollständig mit Bildrohdaten belegt, so resultiert eine Fourier-Transformation der Bildrohdaten in fehlerhaften Bilddaten.
  • Für eine bestimmte Messung ist eine bestimmte MR-Steuerungssequenz, auch Pulssequenz genannt, auszusenden, welche aus einer Folge von Hochfrequenzpulsen, insbesondere Anregungspulsen und Refokussierungspulsen, sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenpulsen besteht. Die Gradientenpulse erzeugen dynamische Magnetfeldgradienten in verschiedene Raumrichtungen, die zur Ortskodierung verwendet werden. Die Ortskodierung erfolgt typischerweise mittels einer Kombination verschiedener Kodierungsmethoden. Beispielweise können die Phasenkodierung und die Frequenzkodierung für solche Kodierungsmethoden genannt werden. Zeitlich passend hierzu müssen Auslesefenster gesetzt werden, welche die Zeiträume vorgeben, in denen die induzierten MR-Signale erfasst werden. Maßgeblich für die Bildgebung ist dabei insbesondere das Timing innerhalb der Sequenz, d. h. in welchen zeitlichen Abständen welche Pulse aufeinander folgen.
  • Das Ausspielen einer MR-Steuerungssequenz ist typischerweise umso zeitintensiver, je mehr Bildrohdaten aufgenommen werden. Eine größere k-Raum-Matrix kann beispielsweise für eine Erhöhung der Auflösung der Bilddaten eingesetzt werden. In der klassischen MR-Bildgebung, die eine reine Fourier-Transformation zur Rekonstruktion von vorzugsweise fehlerfreien Bilddaten einsetzt, bedeutet eine größere k-Raum-Matrix eine größere Menge an Bildrohdaten und somit meist eine Verlängerung der Dauer der MR-Steuerungssequenz.
  • Die parallele Bildgebung ist eine weit verbreitete Methode zur Verkürzung der Messzeit und/oder Verbesserung der Auflösung in der MR-Bildgebung. Die Methode beruht auf einer Unterabtastung des k-Raums, sodass nicht alle Einträge der k-Raum-Matrix mit Bildrohdaten belegt werden. Die zur Vervollständigung der k-Raum-Matrix fehlenden Bildrohdaten können beispielsweise aufgrund von Symmetrien oder aufgrund der Kenntnis räumlicher Sensitivitätsprofile der Empfangsantennen ergänzt werden. Symmetrien werden beispielsweise bei der „Virtual Conjugate Coils” Methode (z. B. Blaimer et al., „Comparison of phase-constrained parallel MRI approaches: Analogies and differences”, doi 10.1002/mrm.25685, MRM) oder bei „Partial Fourier” Rekonstruktionsverfahren, wie der „Phase Constrained” Parallelen Bildgebung (z. B. Willig-Onwuachi et al., „Phase-Constrained Parallel MR Image Reconstruction: Using Symmetry to Increase Acceleration and Improve Image Quality”, Proc. ISMRM 2003, S. 19), ausgenutzt. Räumliche Sensitivitätsprofile der Empfangsantennen setzen beispielsweise SENSE oder GRAPPA zur Beschleunigung der Aufnahme, Erhöhung der Auflösung und/oder Reduktion von Verzerrungen ein.
  • Sowohl bildbasierte (z. B. SENSE) als auch k-Raum-basierte (z. B. GRAPPA) Algorithmen zur parallelen Bildgebung erfordern die Aufnahme von Referenzdaten, die Rückschlüsse auf die Sensitivitätsprofile und/oder die Symmetrie der k-Raum-Daten erlauben: bei bildbasierten Verfahren werden repräsentative Spulen-Sensitivitätsprofile direkt aufgenommen, und bei k-Raum-basierten Verfahren wird ein repräsentativer Ausschnitt des k-Raums vollständig abgetastet. Die Referenzdaten werden folglich dazu verwendet, fehlende Bildrohdaten in der k-Raum-Matrix zu bestimmen. Zur Reduktion von Artefakten in den Bilddaten ist es vorteilhaft, wenn die Referenzdaten und die Bildrohdaten zumindest ähnliche Abbildungseigenschaften aufweisen. Eine Abbildungseigenschaft gibt an, wie ein äußerer Einfluss wie beispielsweise eine Inhomogenität des Hauptmagnetfeldes, die Akquisition und/oder die Rekonstruktion von Daten beeinflusst. Die Abbildungseigenschaft einer MR-Steuerungssequenz wird beispielsweise durch ein Abtastschema des k-Raums, also durch eine Reihenfolge der Akquisition der k-Raum-Daten, bestimmt. Da die Referenzdaten typischerweise ein MR-Signal an zumindest einer Position des k-Raums umfassen, an dem keine Bildrohdaten akquiriert werden, unterscheiden sich die Abtastschemata für die Aufnahme der Bildrohdaten und der Referenzdaten. Es ist folglich vorteilhaft, die Abtastschemata für die Aufnahme der Bildrohdaten und der Referenzdaten derart zu gestalten, dass die Daten von einem äußeren Einfluss wie beispielsweise einer Inhomogenität des Hautmagnetfeldes, also einer Frequenzabweichung, ähnlich beeinflusst werden. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig, wenn bei der Rekonstruktion zusätzlich zu der in den Referenzdaten enthaltenen Information über die Spulen-Sensitivitäten auch Symmetrie-Eigenschaften ausgenutzt werden, wie z. B. bei der oben erwähnten „Virtual Conjugate Coils” Methode.
  • Ausgeprägte Artefakte können beispielsweise bei der echoplanaren Bildgebung (EPI) in Kombination mit paralleler Bildgebung auftreten. Die EPI ist im Vergleich zu anderen MR-Steuerungssequenzen besonders stark von Frequenzabweichungen (z. B. aufgrund von suszeptibilitätsinduzierten Störungen der Homogenität des Hauptmagnetfeldes) abhängig: bereits wenige zehn Hertz Frequenzabweichung können bei EPI in den Bilddaten zu einer Verschiebung von mehreren Pixeln führen, was im k-Raum typischerweise einer überlagerten Phasenvariation entspricht. Eine Frequenzabweichung ist ein typischer äußerer Einfluss auf eine Abbildungseigenschaft einer MR-Steuerungssequenz. Weisen beispielsweise die Referenzdaten eine geringere Empfindlichkeit auf Frequenzabweichungen auf als die Bildrohdaten, so kann es bei den Referenzdaten zu einer geringeren Phasenvariation kommen und der Algorithmus zur parallelen Bildgebung ist der geringeren Empfindlichkeit auf Frequenzabweichungen unterworfen. Dies kann bei der Rekonstruktion der Bilddaten mittels eines Algorithmus zur parallelen Bildgebung zu Artefakten in den Bildern führen. Es sind insbesondere für die EPI die folgenden Methoden zur Aufnahme von Referenzdaten bekannt:
    Das Abtastschema der EPI kann derart ausgestaltet sein, dass die Segmentierung des k-Raums, wie sie für die Akquisition der Bildrohdaten verwendet wird, auf die Akquisition der Referenzdaten übertragen wird. Werden beispielsweise für die parallele Bildgebung unterabgetastete Bildrohdaten mit einem Beschleunigungsfaktor zwei derart aufgenommen, dass Zeilen der k-Raum-Matrix mit geraden Nummern akquiriert werden, während Zeilen mit ungeraden Nummern ausgelassen werden, so kann diese Segmentierung des k-Raums auf die Akquisition der Referenzdaten übertragen werden. Der für die Referenzdaten aufzunehmende repräsentative Ausschnitt des k-Raums kann analog segmentiert werden, indem innerhalb eines ersten Blockes die Zeilen mit geraden Nummern des für die Referenzdaten aufzunehmenden repräsentativen Ausschnitts des k-Raums aufgenommen werden. Die Zeilen mit ungeraden Nummern werden in einem zweiten Block akquiriert. Eine MR-Steuerungssequenz kann in mehrere Blöcke eingeteilt werden, wobei die Dauer eines Blockes typischerweise der Repetitionszeit entspricht, welche die Dauer zwischen zwei Anregungspulsen angibt, denen die Akquisition von demselben Untersuchungsbereich zugehörigen MR-Signalen folgt. Nach Abschluss der MR-Steuerungssequenz enthält die Summe aller Segmente alle für die Rekonstruktion erforderlichen Referenzdaten. Die Phasenevolution der Referenzdaten und der Bildrohdaten stimmt vorzugsweise überein. Vorteil dieses Verfahrens ist, dass bei einer derartigen Segmentierung die Referenzdaten und die Bildrohdaten die gleichen Abbildungseigenschaften beispielsweise hinsichtlich einer Frequenzabweichung aufweisen und diesbezüglich keine Rekonstruktionsartefakte auftreten. Als Nachteil weist das Verfahren eine hohe Bewegungsempfindlichkeit auf, da sich die Aufnahme der Referenzdaten aufgrund der Segmentierung über mehrere Blöcke erstreckt. Die Bewegungsempfindlichkeit gibt an, wie sensitiv das Verfahren auf eine Bewegung des Untersuchungsobjektes, insbesondere des Untersuchungsbereichs ist.
  • Ein weiteres Verfahren zur Aufnahme der Referenzdaten sieht vor, dass der für die Referenzdaten aufzunehmende repräsentative Ausschnitt des k-Raums mittels EPI nach einer einzigen Anregung, also mittels eines Blockes der MR-Steuerungssequenz, aufgenommen wird. Beispielsweise werden alle Zeilen des repräsentativen Ausschnitts des k-Raums in aufsteigender Reihenfolge aufgenommen. Es erfolgt demnach keine Segmentierung der Referenzdaten analog zum Abtastschema für die Akquisition der Bildrohdaten. Die Bildrohdaten werden entsprechend ihres Beschleunigungsfaktors nicht vollständig aufgenommen. Vorteil des Verfahrens ist, dass es aufgrund der kompakten Akquisition der Referenzdaten eine geringe Bewegungsempfindlichkeit aufweist. Nachteil des Verfahrens ist, dass die Abbildungseigenschaften der Referenzdaten und der Bildrohdaten aufgrund der unterschiedlichen Segmentierung verschieden sein können, was bei äußeren Einflüssen wie einer Frequenzabweichung zu Rekonstruktionsartefakten führen kann.
  • FLEET („fast low-angle excitation echo-planar technique”, z. B. Polimeni et al., ”Reducing Sensitivity Losses Due to Respiration and Motion in Accelerated Echo Planar Imaging by Reordering the Autocalibration Data Akquisition”, doi 10.1002/mrm.25628, MRM 2015) beschreibt ein weiteres Verfahren zur Aufnahme der Referenzdaten. Die Referenzdaten werden, vorzugsweise analog zur Segmentierung der Bildrohdaten, segmentiert akquiriert, wobei die unterabgetasteten Segmente der Referenzdaten in kurzem zeitlichem Abstand nacheinander mittels eines echoplanaren Abtastschemas aufgenommen werden. Die Summe der Segmente enthält alle erforderlichen Referenzdaten. Hierbei werden die Flipwinkel der Anregungspulse von Segment zu Segment derart moduliert, dass Kontrastvariationen zwischen den Segmenten minimiert werden. Durch die schnelle Aufnahme der Referenzdaten ergibt sich eine geringe Bewegungsempfindlichkeit des Verfahrens. Des Weiteren weisen bei korrekter Segmentierung die Referenzdaten und die Bildrohdaten die gleichen Abbildungseigenschaften auf, weshalb diesbezüglich keine Rekonstruktionsartefakte auftreten. Allerdings können Kontrastvariationen zwischen den Segmenten nur für einen Gewebetyp, der durch dessen T1- und T2-Relaxationszeiten definiert ist, minimiert werden. Bei Geweben mit stark abweichenden Relaxationszeiten treten Segmentierungsartefakte auf, die zu Rekonstruktionsfehlern im Rahmen der parallelen Bildgebung führen.
  • US 2014 0 126 796 A1 beschreibt ein Verfahren zu einer Rekonstruktion von unterabgetasteten Magnetresonanzdaten.
  • US 2014 0 009 156 A1 beschreibt ein Verfahren zur Rekonstruktion von Magnetresonanzdaten mittels Compressed Sensing, wobei als Referenzdaten Messdaten einer früheren Messung herangezogen werden.
  • DE 10 2010 032 080 A1 offenbart ein Verfahren zur Magnetresonanzbildgebung auf der Grundlage einer partiellen parallelen Akquisition.
  • Van Gorp et al., ”Geometrically undistorted MRI in the presence of field inhomogeneities using compressed sensing accelerated broadband 30 phase encoded turbo spin-echo imaging”, Phys Med Biol, 60.2 (2015): 615–631, offenbart eine Studie, welche die Funktionalität einer mit Compressed Sensing beschleunigten 3D-phasenkodierten TSE Sequenz bei starken Frequenzabweichungen analysiert.
  • US 2015 0 130 461 A1 beschreibt ein Verfahren zu einer Steuerung eines Magnetresonanzgerätes und zu einer Aufnahme von Magnetresonanzdaten mittels Unterabtastung und Interpolation.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu einer Rekonstruktion von Bilddaten eines Untersuchungsobjektes aus unterabgetasteten Bildrohdaten und Referenzdaten anzugeben, das Rekonstruktionsartefakte aufgrund eines durch eine Störgröße erzeugten Unterschiedes zwischen Bildrohdaten und Referenzdaten besonders vorteilhaft reduziert. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Magnetresonanzgerät, ein Computerprogrammprodukt und einen computerlesbaren Datenträger, die zur Ausführung des Verfahrens ausgebildet sind, anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Rekonstruktion von Bilddaten eines Untersuchungsobjektes aus unterabgetasteten Bildrohdaten und Referenzdaten, wobei die unterabgetasteten Bildrohdaten mittels einer ersten MR-Steuerungssequenz, der ein erster Rekonstruktionsalgorithmus für die Rekonstruktion von Bilddaten aus Bildrohdaten zugeordnet ist, in einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes aufgenommen wurden, umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
    • – Bestimmung einer Störgröße im Untersuchungsbereich, wobei die Störgröße eine Frequenzabweichung ist,
    • – Ermittlung einer ersten Modulationsfunktion, welche den Einfluss der Störgröße auf die erste MR-Steuerungssequenz beschreibt,
    • – Erzeugung von modulierten Referenzdaten auf Basis der ersten Modulationsfunktion und der Referenzdaten derart, dass die modulierten Referenzdaten dem Einfluss der Störgröße auf die mittels der ersten MR-Steuerungssequenz aufgenommenen Bildrohdaten unterworfen sind,
    • – Ausführen eines Kombinationsalgorithmus, um die unterabgetasteten Bildrohdaten mithilfe der modulierten Referenzdaten zu Bilddaten zu rekonstruieren.
  • Das Verfahren dient der Rekonstruktion von Bilddaten aus Daten, die typischerweise mittels eines Magnetresonanzgerätes von einem Untersuchungsobjekt akquiriert wurden. Ein Untersuchungsobjekt kann beispielsweise eine Testperson, ein Patient oder ein Messphantom sein. Der anhand der Untersuchung bildlich darzustellende Bereich des Untersuchungsobjektes kann als Gesamtbereich bezeichnet werden. Der Untersuchungsbereich bildet vorzugsweise eine Teilmenge des Gesamtbereiches. Der Untersuchungsbereich ist vorzugsweise derart gewählt, dass die erforderlichen Bildrohdaten und Referenzdaten zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf den Untersuchungsbereich von denen des Gesamtbereichs separat vorliegen oder davon separiert werden können. Vorzugsweise ist der Untersuchungsbereich die kleinste derart definierbare Einheit des Gesamtbereichs. Typischerweise ist in der zweidimensionalen MR-Bildgebung der Untersuchungsbereich eine Schicht.
  • Zunächst wird eine Störgröße für den Untersuchungsbereich bestimmt. Die Störgröße ist typischerweise ein Maß für einen Einfluss auf die Abbildungseigenschaft einer MR-Steuerungssequenz. Beispielsweise kann die Störgröße ein Maß für die Homogenität des Hauptmagnetfeldes des Magnetresonanzgerätes im Untersuchungsbereich sein oder die Magnetfeldgradienten begleitende Magnetfelder höherer Ordnung widergeben. Die Störgröße kann beispielsweise ein für den Untersuchungsbereich repräsentativer Skalar oder eine räumliche Verteilung im Untersuchungsbereich sein.
  • Des Weiteren wird eine erste Modulationsfunktion ermittelt. Die erste Modulationsfunktion beschreibt den Einfluss der ermittelten Störgröße auf die erste MR-Steuerungssequenz. Dabei kann insbesondere die Modulation der Bildrohdaten aufgrund der Störgröße, also die Änderung der Bildrohdaten, die sich im Vergleich zu den mittels der ersten MR-Steuerungssequenz bei Abwesenheit der Störgröße aufgenommenen Bildrohdaten ergibt, berücksichtigt werden. Zusätzlich zum Einfluss der Störgröße auf die erste MR-Steuerungssequenz, also den Prozess zur Akquisition der Bildrohdaten, kann die erste Modulationsfunktion den Einfluss der Störgröße auf den Rekonstruktionsprozess berücksichtigen, indem die Auswirkungen der Störgröße auf den ersten Rekonstruktionsalgorithmus berücksichtigt werden. Vorzugsweise wird eine derartige erste Modulationsfunktion ermittelt, welche den Einfluss einer Störgröße auf die Akquisition mittels der ersten MR-Steuerungssequenz und auf die Rekonstruktion mittels des ersten Rekonstruktionsalgorithmus umfasst. Es ist beispielsweise bekannt, dass die aus den Maxwell-Gleichungen resultierenden, die Magnetfeldgradienten begleitenden Feldterme, temporäre, von der MR-Steuerungssequenz abhängige Magnetfelder erzeugen, die insbesondere bei der EPI zu Verzerrungen führen, also die Abbildungseigenschaften beeinflussen können. Die Auswirkung der die Magnetfeldgradienten begleitenden Feldterme auf die EPI als erste MR-Steuerungssequenz in diesem Beispiel würde typischerweise in der zugehörigen ersten Modulationsfunktion berücksichtigt werden.
  • Vorzugsweise ist die erste Modulationsfunktion derart ausgestaltet, dass sie einen ersten Parameter für eine Störgröße und/oder einen zweiten Parameter für Bildrohdaten aufweist, wobei individuell akquirierte und/oder ermittelte Werte für den ersten und/oder zweiten Parameter in die erste Modulationsfunktion eingefügt werden können, anhand derer die erste Modulationsfunktion aus den Referenzdaten die modulierten Referenzdaten erzeugt. Eine derartige erste Modulationsfunktion kann vorab einmalig für die erste MR-Steuerungssequenz bestimmt worden sein und dem Verfahren bereitgestellt werden. Alternativ kann dem Verfahren ein Ermittlungsalgorithmus zur Bestimmung der ersten Modulationsfunktion abhängig von der ermittelten Störgröße und/oder den akquirierten Bildrohdaten und optional abhängig von der ersten MR-Steuerungssequenz bereitgestellt werden. Dieser Ermittlungsalgorithmus kann zur Ermittlung der ersten Modulationsfunktion ausgeführt werden. Da die erste Modulationsfunktion insbesondere von der Störgröße abhängt, ist die erste Modulationsfunktion auf den Untersuchungsbereich abgestimmt. Wird das erfindungsgemäße Verfahren für einen weiteren Untersuchungsbereich angewendet, so kann sich die für den weiteren Untersuchungsbereich gültige erste Modulationsfunktion von der des Untersuchungsbereiches unterscheiden.
  • Wird die erste Modulationsfunktion auf die Referenzdaten angewendet, so werden modulierte Referenzdaten erzeugt. Die modulierten Referenzdaten weisen vorzugsweise derartige Verzerrungen auf, wie sie bei Aufnahme der Referenzdaten mittels der ersten MR-Steuerungssequenz entstanden wären. Durch die Anwendung der ersten Modulationsfunktion werden demnach für die Referenzdaten vorzugsweise die Abbildungseigenschaften der ersten MR-Steuerungssequenz nachgeahmt, bzw. reproduziert. Insbesondere die Sensitivität hinsichtlich einer Störgröße, die bei Datenakquisition mittels der ersten MR-Steuerungssequenz gültig ist, kann auf die Referenzdaten übertragen werden. Insbesondere kann den Referenzdaten die Phasenevolution der ersten MR-Steuerungssequenz aufgeprägt werden.
  • Der Kombinationsalgorithmus zur Rekonstruktion der Bilddaten aus den unterabgetasteten Bildrohdaten und den modulierten Referenzdaten ist typischerweise derart ausgestaltet, dass die vom Kombinationsalgorithmus rekonstruierten Bilddaten bestmöglich den Daten entsprechen, die sich bei Anwendung des ersten Rekonstruktionsalgorithmus auf vollständig abgetastete Bildrohdaten ergeben hätten. Entsprechend umfasst der Kombinationsalgorithmus typischerweise einen Vervollständigungsalgorithmus, der die Auswirkungen der aufgrund der Unterabtastung unvollständigen k-Raum-Matrix mittels der Referenzdaten reduzieren kann. Als Beispiel für einen Vervollständigungsalgorithmus können Algorithmen genannt werden, die beispielsweise in der parallelen Bildgebung oder bei „Partial Fourier” Rekonstruktionsverfahren eingesetzt werden. Des Weiteren umfasst der Kombinationsalgorithmus vorzugsweise einen auf dem ersten Rekonstruktionsalgorithmus basierenden weiteren Algorithmus, der vorzugsweise mittels des Vervollständigungsalgorithmus erzeugte Daten zu Bilddaten rekonstruiert. Der Vervollständigungsalgorithmus und der weitere Algorithmus können ineinander integriert sein.
  • Das Verfahren ist nicht auf die Ermittlung und die Verwendung einer einzigen Störgröße beschränkt. Es können auch zwei oder mehrere, die Abbildungseigenschaften beeinflussende, Störgrößen bestimmt werden. In diesem Fall wird vorzugsweise eine erste Modulationsfunktion ermittelt, welche den Einfluss der zwei oder mehreren Störgrößen auf die erste MR-Steuerungssequenz beschreibt. Die modulierten Referenzdaten sind in diesem Fall vorzugsweise dem Einfluss der zwei oder mehreren Störgrößen auf die mittels der ersten MR-Steuerungssequenz aufgenommenen Bildrohdaten unterworfen.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Rekonstruktion von Bilddaten aus unterabgetasteten Bildrohdaten und Referenzdaten liegt darin, dass die Abbildungseigenschaften der Referenzdaten an die Abbildungseigenschaften der ersten MR-Steuerungssequenz hinsichtlich einer Störgröße angeglichen werden können. Dadurch können insbesondere Rekonstruktionsartefakte aufgrund eines durch eine Störgröße erzeugten Unterschiedes zwischen Bildrohdaten und Referenzdaten reduziert werden. Es wird demnach ein Rekonstruktionsverfahren vorgeschlagen, welches Bilddaten hoher Qualität weitgehend unabhängig von einer Störgröße erzeugen kann. Möglicherweise auftretende abweichende Abbildungseigenschaften, die sich aus dem Akquisitions- und/oder Rekonstruktionsprozess für die Referenzdaten einerseits und dem Akquisitions- und/oder Rekonstruktionsprozess für die Bildrohdaten andererseits ergeben, können kompensiert werden. Die Kompensationsmöglichkeit einer unterschiedlichen Sensitivität der Bildrohdaten und der Referenzdaten hinsichtlich einer Störgröße kann zudem für eine höhere Flexibilität hinsichtlich der Wahl der Abtastschemata und/oder MR-Steuerungssequenzen für die Referenzdaten und für die Bildrohdaten eingesetzt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens sind die Referenzdaten Referenzbilddaten, die von mittels einer zweiten MR-Steuerungssequenz aufgenommenen Referenzrohdaten mittels einem der zweiten MR-Steuerungssequenz zugeordneten zweiten Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert wurden, und der Kombinationsalgorithmus umfasst den ersten Rekonstruktionsalgorithmus und einen Algorithmus für eine bildbasierte parallele MR-Bildgebungstechnik.
  • Die Akquisition der Referenzrohdaten erfolgt demnach im k-Raum, die vorzugsweise mittels des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus zu Referenzbilddaten in den Bildraum rekonstruiert werden. Die zweite MR-Steuerungssequenz bestimmt typischerweise den Akquisitionsprozess und die Abbildungseigenschaften der Referenzdaten. Die zweite MR-Steuerungssequenz kann in die erste MR-Steuerungssequenz integriert sein oder wird vorzugsweise von dieser aufgerufen und gestartet. Die zweite MR-Steuerungssequenz kann die gleichen Grundelemente wie die erste MR-Steuerungssequenz aufweisen. Ein Grundelement ist typischerweise durch die Abfolge von Pulsen einer bestimmten Art zur Akquisition eines MR-Signals bestimmt. Die zweite MR-Steuerungssequenz unterscheidet sich typischerweise von der ersten in den aufzunehmenden Punkten der k-Raum-Matrix. Im Allgemeinen kann die zweite MR-Steuerungssequenz unabhängig von der ersten MR-Steuerungssequenz gewählt werden. Aufgabe der zweiten MR-Steuerungssequenz ist die Akquisition der erforderlichen Referenzrohdaten.
  • Des Weiteren ist die zweite MR-Steuerungssequenz vorzugsweise derart gewählt, dass die Dauer der Akquisition der Referenzrohdaten im Vergleich zur Dauer der Akquisition der Bildrohdaten vernachlässigbar ist. Die zweite MR-Steuerungssequenz ist vorzugsweise derart gewählt, dass sie unempfindlich hinsichtlich einer Bewegung des Untersuchungsobjektes ist. Dies wird typischerweise durch eine kompakte, vorzugsweise nicht durch die Akquisition der Bildrohdaten unterbrochene, Akquisition der Referenzrohdaten erzielt. Vorzugsweise weisen die Referenzbilddaten keine Artefakte auf oder nur durch eine Störgröße induzierte Artefakte. Die zweite MR-Steuerungssequenz ist vorzugsweise derart gewählt, dass die mittels der Referenzdaten rekonstruierten Bilddaten nach Angleichung der Abbildungseigenschaften gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Artefakte aufweisen.
  • Die erste Modulationsfunktion ist in dieser Ausführungsform des Verfahrens derart ausgebildet, dass sie vorzugsweise auf die Referenzbilddaten im Bildraum angewendet werden kann. Die daraus resultierenden, modulierten Referenzdaten liegen vorzugsweise im Bildraum vor. Der Kombinationsalgorithmus umfasst einen Algorithmus, insbesondere einen Vervollständigungsalgorithmus, der vorzugsweise eine bildbasierte parallele MR-Bildgebungstechnik ausführen kann. Ein typisches Beispiel für einen Algorithmus für eine bildbasierte parallele MR-Bildgebungstechnik ist der SENSE-Algorithmus. Dabei wird die sich aus der Unterabtastung ergebende Unvollständigkeit der Bildrohdaten typischerweise im Bildraum korrigiert. Hierfür wird vorzugsweise vor Anwendung des Vervollständigungsalgorithmus der erste Rekonstruktionsalgorithmus auf die Bildrohdaten angewendet, sodass diese zu verzerrten, insbesondere fehlerbehafteten, Bilddaten rekonstruiert werden. Der Vervollständigungsalgorithmus ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die verzerrten Bilddaten anhand der Referenzdaten zu korrigieren. Diese Korrektur erfolgt gemäß dieser Ausführungsform im Bildraum.
  • Der Vorteil dieser Ausführungsform des Verfahrens liegt darin, dass bekannte bildbasierte Rekonstruktionsalgorithmen für unterabgetastete Bildrohdaten in das Verfahren integriert werden können. Da der erste Rekonstruktionsalgorithmus typischerweise für die Rekonstruktion vollabgetasteter Bildrohdaten verwendet wird und in dieser Ausführungsform des Verfahrens beispielsweise in der konventionellen bildbasierten parallelen Bildgebung eingesetzt wird, kann der Kombinationsalgorithmus typischerweise auch auf die Bildrohdaten und die Referenzdaten ohne Anwendung der Modulationsfunktion zur Erzeugung der modulierten Referenzdaten angewendet werden. Gegenüber diesem konventionellen Verfahren kennzeichnet das erfindungsgemäße Verfahren demnach die Bestimmung der Störgröße und der Modulationsfunktion, sowie die Erzeugung der modulierten Referenzdaten. Folglich ist das erfindungsgemäße Verfahren in der beschriebenen Ausführungsform leicht in ein konventionelles Verfahren zu integrieren. Im Vergleich zum konventionellen Verfahren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Kompensation von Rekonstruktionsartefakten, die auf einem durch eine Störgröße erzeugten Unterschied zwischen Bildrohdaten und Referenzdaten basieren. Demnach kann mehr Flexibilität bei der Auswahl der zweiten MR-Steuerungssequenz gewonnen werden. Die einheitliche Sensitivität hinsichtlich einer Störgröße der ersten und zweiten MR-Steuerungssequenz kann bei der Auswahl der MR-Steuerungssequenzen unberücksichtigt bleiben. Vielmehr kann die zweite MR-Steuerungssequenz derart gewählt werden, dass die Rekonstruktion der Bilddaten unempfindlich hinsichtlich weiterer äußerer Einflüsse, wie beispielsweise einer Bewegung des Untersuchungsobjektes, ist. Die zweite MR-Steuerungssequenz kann derart gewählt werden, dass Artefakte in den Bilddaten minimiert werden. Hierfür können die Referenzdaten beispielsweise segmentiert akquiriert werden. Beispielsweise kann aufgrund der flexiblen Wahlmöglichkeit eine derartige zweite MR-Steuerungssequenz gewählt werden, dass Kontrastvariationen abhängig von Relaxationszeiten eines Gewebetyps eliminiert werden können. Beispiele für eine derartige zweite MR-Steuerungssequenz sind Gradienten-Echo-Sequenzen oder echoplanare Bildgebungstechniken ohne Segmentierung.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens sind die Referenzdaten Referenzrohdaten, die mittels einer zweiten MR-Steuerungssequenz, der ein zweiter Rekonstruktionsalgorithmus für die Rekonstruktion von Referenzbilddaten aus Referenzrohdaten zugeordnet ist, aufgenommenen wurden, und der Kombinationsalgorithmus umfasst einen Algorithmus für eine k-Raum-basierte parallele MR-Bildgebungstechnik. Die Referenzdaten liegen demnach im k-Raum vor, vorzugsweise derart, wie sie mittels der zweiten MR-Steuerungssequenz akquiriert wurden. Es ist ein zweiter Rekonstruktionsalgorithmus zur Rekonstruktion der zugehörigen Referenzbilddaten vorhanden, der optional ausgeführt werden kann. Die zweite Magnetresonanzsequenz kann auch in dieser Ausführungsform unabhängig von der ersten MR-Steuerungssequenz bestimmt werden. Eigenschaften und Aufgaben der zweiten MR-Steuerungssequenz gelten analog zu der bereits vorgestellten Ausführungsform.
  • Die erste Modulationsfunktion ist dazu ausgebildet, den Referenzdaten die Abbildungseigenschaften der ersten MR-Steuerungssequenz aufzuprägen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Modulationsfunktion vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie die im k-Raum vorliegenden Referenzrohdaten moduliert. Die erste Modulationsfunktion kann die Modulation im k-Raum ausführen und/oder einen Transformationsalgorithmus zur Transformation der Referenzrohdaten in den Bildraum aufweisen. Gibt die Störgröße beispielsweise eine globale Frequenzabweichung, also eine für den gesamten Untersuchungsbereich einheitliche Frequenzabweichung wieder, so kann die Modulation für diese Störgröße intuitiv im k-Raum vorgenommen werden. Die modulierten Referenzdaten liegen gemäß dieser Ausführungsform vorzugsweise im k-Raum vor.
  • Der Kombinationsalgorithmus umfasst einen Algorithmus, insbesondere einen Vervollständigungsalgorithmus, der vorzugsweise eine k-Raum-basierte parallele MR-Bildgebungstechnik ausführen kann. Ein typisches Beispiel für einen Algorithmus für eine bildbasierte parallele MR-Bildgebungstechnik ist der GRAPPA-Algorithmus. Dabei wird die sich aus der Unterabtastung ergebende Unvollständigkeit der Bildrohdaten typischerweise im k-Raum korrigiert. Der k-Raum-basierte Vervollständigungsalgorithmus ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Bildrohdaten mit den modulierten Referenzdaten derart zu kombinieren, dass die k-Raum-Matrix vervollständigt werden kann. Die Daten der vervollständigten k-Raum-Matrix können beispielsweise mittels des ersten Rekonstruktionsalgorithmus zu Bilddaten rekonstruiert werden, vorausgesetzt, der Kombinationsalgorithmus umfasst den ersten Rekonstruktionsalgorithmus oder einen darauf basierenden Algorithmus.
  • Der Vorteil dieser Ausführungsform des Verfahrens liegt darin, dass bekannte k-Raum-basierte Rekonstruktionsalgorithmen für unterabgetastete Bildrohdaten in das Verfahren integriert werden können. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist leicht in ein konventionelles Rekonstruktionserfahren zu integrieren, insbesondere wenn die modulierten Referenzdaten im k-Raum vorliegen. Des Weiteren treffen die genannten Vorteile aufgrund der flexiblen Wahlmöglichkeit für die zweite MR-Steuerungssequenz zu.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden die Referenzbilddaten aus den Referenzrohdaten mittels des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert, aus denen auf Basis der ersten Modulationsfunktion modifizierte Referenzdaten erzeugt werden, und eine Inverse des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus erzeugt aus den modifizierten Referenzdaten die modulierten Referenzdaten.
  • Diese Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht die Anwendung der Modulationsfunktion im Bildraum auf die Referenzbilddaten. Liegen die Referenzdaten als Referenzrohdaten vor, so können diese mittels des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus zu Referenzbilddaten rekonstruiert werden. Die Modulationsfunktion kann demnach aus den Referenzbilddaten modifizierte Referenzdaten erzeugen, die im Bildraum vorliegen. Um die Funktionalität des k-Raum-basierten Kombinationsalgorithmus zu gewährleisten, erfolgt eine Rücktransformation der modifizierten Referenzdaten zu modulierten Referenzdaten, die im k-Raum vorliegen. Der Kombinationsalgorithmus kann demnach wie in der konventionellen parallelen Bildgebung angewendet werden, mit dem Unterschied, dass diesem modulierte Referenzdaten bereitgestellt werden.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann die erste Modulationsfunktion in der Bildbasis ausgeführt werden, auch wenn eine k-Raum-basierte parallele Rekonstruktionstechnik im weiteren Verfahren angewendet wird. Durch die Rücktransformation der modifizierten Referenzdaten in den k-Raum ist keine Anpassung der ersten Modulationsfunktion an den Kombinationsalgorithmus notwendig. Wie bei der Anwendung des bildbasierten Kombinationsalgorithmus kann die erste Modulationsfunktion in der Bildbasis wirken. Diese kann dem erfindungsgemäßen Verfahren demnach unabhängig vom verwendeten Kombinationsalgorithmus bereitgestellt werden. Ein weiterer Vorteil dieser die Ausführungsform ist, dass eine Anpassung der Abbildungseigenschaften im Bildraum typischerweise intuitiver erfolgen kann als im k-Raum. Beispielsweise lässt sich eine räumliche Verzerrung entlang einer Kodierungsrichtung im Bildraum intuitiver durchführen als im k-Raum. Abhängig von den anzupassenden Abbildungseigenschaften, also abhängig von der ersten und der zweiten MR-Steuerungssequenz, kann eine Transformation der Referenzrohdaten in den Bildraum unabhängig vom Kombinationsalgorithmus erforderlich sein, was die beschriebene Ausführungsform ermöglicht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird eine zweite Modulationsfunktion ermittelt, welche den Einfluss der Störgröße auf die zweite MR-Steuerungssequenz beschreibt und die modulierten Referenzdaten werden auf Basis der ersten Modulationsfunktion und auf Basis der zweiten Modulationsfunktion derart erzeugt, dass der Einfluss der Störgröße auf die Referenzdaten aufgrund der zweiten MR-Steuerungssequenz eliminiert wird.
  • Sofern die Akquisition der Referenzrohdaten mittels der zweiten MR-Steuerungssequenz von einer Störgröße beeinflusst wird, kann die Auswirkung der Störgröße mittels der zweiten Modulationsfunktion revidiert werden. Analog zur ersten Modulationsfunktion beschreibt die zweite Modulationsfunktion typischerweise den Einfluss der ermittelten Störgröße auf die zweite MR-Steuerungssequenz. Die für die erste Modulationsfunktion beschriebene Methode für deren Ermittlung und deren bevorzugte Parameterabhängigkeit kann für die zweite Modulationsfunktion analog gelten.
  • Eine aufgrund einer Störgröße auftretende Verzerrung der Referenzdaten kann mittels der zweiten Modulationsfunktion bei Kenntnis der Störgröße aufgehoben werden. Die modulierten Referenzdaten weisen demnach nach Anwendung der ersten und der zweiten Modulationsfunkton vorzugsweise zusätzlich zu den Abbildungseigenschaften der ersten MR-Steuerungssequenz keine Auswirkungen einer Störgröße auf. Die erste und die zweite Modulationsfunktion können unabhängig voneinander angewendet werden. Es ist auch denkbar, dass anstelle der ersten Modulationsunktion die zweite Modulationsfunktion angewendet wird. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Bilddaten vorzugsweise nicht durch die aufgrund einer Störgröße auftretende Veränderung der Referenzdaten beeinflusst werden. Das Rekonstruktionsverfahren kann durch diese Methode verbessert werden, indem Rekonstruktionsartefakte aufgrund von verzerrten Referenzdaten eliminiert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens weist die erste MR-Steuerungssequenz im Vergleich zur zweiten MR-Steuerungssequenz eine höhere Sensitivität hinsichtlich einer Störgröße auf. Die Sensitivität einer MR-Steuerungssequenz hinsichtlich einer Störgröße gibt an, mit welcher Intensität die Akquisition der Rohdaten durch die Störgröße beeinflusst wird. Weist die erste MR-Steuerungssequenz beispielsweise eine überdurchschnittlich hohe Sensitivität auf, so ist es für die Vervollständigung der k-Raum-Matrix besonders wichtig, dass die verwendeten Referenzdaten die gleiche Sensitivität aufweisen. Dies wird insbesondere durch die Übertragung der Abbildungseigenschaften der ersten MR-Steuerungssequenz auf die Referenzdaten, beispielsweise mittels der ersten Modulationsfunktion, erzielt. Je größer der Unterschied der Sensitivitäten der ersten und der zweiten MR-Steuerungssequenz ist, desto stärker sind typischerweise die Artefakte in den Bilddaten nach deren Rekonstruktion mittels des Kombinationsalgorithmus aus den Referenzdaten und den Bildrohdaten. Folglich kann eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für diese MR-Steuerungssequenzen besonders vorteilhaft sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die erste MR-Steuerungssequenz dazu ausgebildet, eine EPI auszuführen, und/oder die zweite MR-Steuerungssequenz ist eine Gradienten-Echo-Sequenz. Die EPI ist ein typisches Beispiel für eine MR-Steuerungssequenz, die im klinischen Alltag beispielsweise mit parallelen Bildgebungstechniken beschleunigt wird. Es ist bekannt, dass die Abbildungseigenschaften der EPI aufgrund deren Abtastschemata überdurchschnittlich stark von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise einer Inhomogenität des Hauptmagnetfeldes oder die Magnetfeldgradienten begleitende Feldterme, beeinflusst werden können. Würde eine EPI als zweite MR-Steuerungssequenz zur Akquisition der Referenzdaten eingesetzt werden, so wäre keine weitere Modulation zur Anpassung der Abbildungseigenschaften notwendig, vorausgesetzt, die Segmentierung der Referenzrohdaten erfolgte analog zur Segmentierung der Bildrohdaten. Dies ist jedoch mit einer hohen Bewegungsempfindlichkeit verbunden. Eine weitere Methode (FLEET) ändert typischerweise den Kontrast der Bilddaten. Des Weiteren wurde erkannt, dass die für die EPI typischen alternierenden Magnetfeldgradienten zur Frequenzkodierung residuale Asymmetrien in den Referenzdaten erzeugen können. Diese residualen Asymmetrien können bei Rekonstruktion der Referenzrohdaten zu Referenzbilddaten Geistbilder erzeugen und/oder Rekonstruktionsartefakte in den Referenzbilddaten erzeugen. Des Weiteren wurde erkannt, dass bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die erste und die zweite MR-Steuerungssequenz verschieden sein können. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass das erfindungsgemäße Verfahren die verschiedenen Abbildungseigenschaften kompensieren kann.
  • Eine Gradienten-Echo-Sequenz ist typischerweise durch eine kurze Aufnahmedauer bei kurzer Repetitionszeit und folglich durch eine im Vergleich zur segmentierten EPI geringe Bewegungsempfindlichkeit gekennzeichnet. Ebenso können die Referenzdaten eine geringe Bewegungsempfindlichkeit aufweisen, wenn diese mit einer Gradienten-Echo-Sequenz mit einer langen Repetitionszeit aufgenommen werden und eine Mittelung über einen größeren Zeitraum erfolgt. Eine Gradienten-Echo-Sequenz erzeugt typischerweise Magnetfeldgradienten zur Frequenzkodierung gleicher Polarität, wodurch residuale Asymmetrien vermieden werden können. Des Weiteren kann eine Kontrastvariation der Bilddaten vermieden werden und die Abbildung wird mittels einer Gradienten-Echo-Sequenz im Vergleich zur EPI typischerweise weniger stark durch eine Störgröße beeinflusst. Folglich ist die Verwendung einer Gradienten-Echo-Sequenz für die Akquisition von Referenzdaten besonders vorteilhaft.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Störgröße im Untersuchungsbereich in Form einer räumlichen Verteilung bestimmt. Die für den Untersuchungsbereich repräsentative Störgröße umfasst demnach zumindest zwei Werte, die jeweils einem Teilbereich des Untersuchungsbereiches zugeordnet sind. Vorzugsweise umfasst die Störgröße für jeden im Untersuchungsbereich darzustellenden Pixel einen Wert, der ein repräsentatives Maß für den durch die Störgröße beschriebenen äußeren Einfluss an der Position des Pixels angibt. Bei Bestimmung der Modulationsfunktion können demnach lokal unterschiedliche Werte der Störgröße berücksichtigt werden. Dadurch können die Abbildungseigenschaften der ersten MR-Steuerungssequenz exakter bestimmt werden, wodurch die Qualität der Bilddaten verbessert werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wurde die Störgröße vor Aufnahme der Bildrohdaten bei einer Justierungs-Messung ermittelt und wird dem Verfahren bereitgestellt. Typischerweise wird vor dem Ausspielen einer MR-Steuerungssequenz, insbesondere einer EPI, eine Justierungs-Messung durchgeführt, um eine Korrektur zur Homogenisierung des Hauptmagnetfeldes vorzunehmen und/oder um die Mittenfrequenz für die Hochfrequenzantenneneinheit basierend auf der mittleren Stärke des Hauptmagnetfeldes im Untersuchungsbereich zu bestimmen. Diese Daten enthalten typischerweise Informationen, aus denen eine typische Störgröße, beispielsweise eine Frequenzabweichung, gegebenenfalls als räumliche Verteilung, bestimmt werden kann. Der Vorteil einer derartigen Bestimmung der Störgröße liegt darin, dass keine separate Messung erforderlich ist, wodurch die Dauer der Untersuchung verkürzt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Störgröße aus den Bildrohdaten ermittelt. Abhängig von der ersten MR-Steuerungssequenz können die Bildrohdaten derart beschaffen sein, dass eine für den Untersuchungsbereich repräsentative Störgröße ermittelt werden kann. Beispielsweise können Bildrohdaten mittels einer ersten MR-Steuerungssequenz mit verschieden orientierten Richtungen der Phasenkodierung aufgenommen werden, woraus beispielsweise gemäß „A Technique for Accurate Magnetic Resonance Imaging in the Presence of Field Inhomogeneities” (H. Chang, J. Fitzpatrick, IEEE Trans. Med. Imaging, 11: 319 (1992)) eine Frequenzabweichung ermittelt werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel können die Bildrohdaten mittels des ersten Rekonstruktionsalgorithmus und die Referenzrohdaten können mittels des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert werden. Die resultierenden Daten liegen typischerweise im Bildraum vor, sind jedoch gemäß der ersten und der zweiten MR-Steuerungssequenz unterschiedlichen Abbildungseigenschaften unterworfen. Durch einen Vergleich der aus den Referenzrohdaten und Bildrohdaten resultierenden Daten kann der Einfluss der Störgröße auf die erste und die zweite MR-Steuerungssequenz bestimmt werden, woraus gegebenenfalls die ursächliche Störgröße bestimmt werden kann.
  • Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Bestimmung der Störgröße auf Basis vorhandener Daten erfolgen kann. Da keine separate Messung erforderlich ist, wird die Untersuchungsdauer bei Anwendung dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise beibehalten.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Störgröße aus verzerrten Bilddaten, die aus unterabgetasteten Bildrohdaten und Referenzdaten mittels des Kombinationsalgorithmus rekonstruiert werden, bestimmt. Dieses Verfahren ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Störgröße auf Basis der im Rahmen des Verfahrens ermittelten Referenzdaten und Bildrohdaten zu bestimmen. Die verzerrten Bilddaten können durch die konventionelle Anwendung des Kombinationsalgorithmus unter Ausschluss der Modulationsfunktion erzeugt werden. Aus den verzerrten und gegebenenfalls mit Artefakten behafteten Bilddaten kann die Störgröße bestimmt werden. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise für eine räumlich verteilte Störgröße, die beispielsweise eine Inhomogenität des Hauptmagnetfeldes quantifiziert, angewendet. Beispielsweise kann eine erste MR-Steuerungssequenz, welche für die Akquisition der Bildrohdaten eine mehrmalige Aufnahme der Bildrohdaten vorsieht, die mehreren Aufnahmen der Bildrohdaten mit geringfügig verschiedenen Echozeiten ausführen. Aus den resultierenden Phasendifferenzen können Rückschlüsse auf lokale Abweichungen der Homogenität des Hauptmagnetfeldes vorgenommen werden, wie beispielsweise in „Correction for Geometric Distortion and N/2 Ghosting in EPI by Phase Labeling for Additional Coordinate Encoding (PLACE)” (Q-S. Xiang, F. Q. Ye, MRM 57: 731 (2007)) beschrieben. Die Störgröße kann im weiteren Verfahren verwendet werden.
  • Die Störgröße kann basierend auf diesem Verfahren auch iterativ bestimmt werden. Nach Rekonstruktion der Bilddaten werden diese zur Bestimmung einer weiteren Störgröße herangezogen. Basierend auf der weiteren Störgröße können mittels einer vorzugsweise neu bestimmten Modulationsfunktion die weiteren Bilddaten rekonstruiert werden. Dieser Vorgang kann iterativ wiederholt werden.
  • Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Störgröße besonders genau ermittelt werden kann, wobei keine weitere Messung erforderlich ist. Die Qualität der Bilddaten kann dadurch erhöht werden. Eine iterative Wiederholung des Verfahrens kann die Genauigkeit der bestimmten Störgröße zusätzlich ohne Verlängerung der Dauer der Untersuchung erhöhen.
  • Erfindungsgemäß ist die Störgröße eine Frequenzabweichung. Die Frequenzabweichung ist ein typisches Maß für eine Abweichung der Homogenität des Hauptmagnetfeldes des Magnetresonanzgerätes, mit der sie linear korreliert. Die bestimmte Frequenzabweichung umfasst einen oder mehrere Werte, welcher oder welche vorzugsweise repräsentativ für den betrachteten Untersuchungsbereich sind. Die Frequenzabweichung liegt vorzugsweise in Form einer räumlichen Verteilung, also im Untersuchungsbereich örtlich aufgelöst vor.
  • Eine Frequenzabweichung kann die MR-Bildgebung verschiedenartig beeinflussen, wobei insbesondere verschiedene Kodierungsmethoden davon betroffen sind. Beispielsweise kann bei der EPI eine lokale Frequenzabweichung Δf zu einer lokalen Bildverschiebung Δy = Δf/BW entlang der Richtung der Phasenkodierung führt. BW steht in diesem Beispiel für die Pixelbandbreite entlang der Richtung der Phasenkodierung, die bei EPI durch die reziproke Dauer des Auslesezuges gegeben ist. Weitere Verzerrungen können bei der Frequenzkodierung oder Schichtselektion in der zweidimensionalen MR-Bildgebung auftreten. Der Einfluss einer Frequenzabweichung auf die Abbildungseigenschaften einer MR-Steuerungssequenz ist demnach vielfältig. Eine Berücksichtigung der Frequenzabweichung in Form einer Störgröße gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann demnach weitreichende Rekonstruktionsartefakte reduzieren.
  • Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Magnetresonanzgerät mit einer Recheneinheit, die eine Rekonstruktionseinheit umfasst. Die Rekonstruktionseinheit ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einer Rekonstruktion von Bilddaten eines Untersuchungsobjektes aus unterabgetasteten Bildrohdaten und Referenzdaten auszuführen. Dafür weist die Rekonstruktionseinheit typischerweise einen Eingang, eine Prozessoreinheit und einen Ausgang auf. Über den Eingang können der Rekonstruktionseinheit die unterabgetasteten Bildrohdaten, die Referenzdaten, der erste und gegebenenfalls der zweite Rekonstruktionsalgorithmus bereitgestellt werden. Weitere, im Verfahren benötigte Funktionen, Algorithmen oder Parameter können der Rekonstruktionseinheit über den Eingang bereitgestellt werden. Die Prozessoreinheit ist dazu ausgebildet, eine Störgröße zu bestimmen, eine erste Modulationsfunktion zu ermitteln, modulierte Referenzdaten zu erzeugen und einen Kombinationsalgorithmus auszuführen. Die rekonstruierten Bilddaten können über den Ausgang bereitgestellt werden. Die Rekonstruktionseinheit kann in das Magnetresonanzgerät integriert sein. Die Rekonstruktionseinheit kann auch separat von dem Magnetresonanzgerät installiert sein. Die Rekonstruktionseinheit kann mit dem Magnetresonanzgerät verbunden sein.
  • Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes sind analog zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Das Magnetresonanzgerät kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nötig und/oder vorteilhaft sind. Auch kann das Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet sein, Steuerungssignale zu senden und/oder Steuerungssignale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Vorzugsweise ist die Rekonstruktionseinheit Teil der Recheneinheit des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts. Auf einer Speichereinheit der Rekonstruktionseinheit können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer die Prozessoreinheit der Rekonstruktionseinheit einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuert und/oder ausführt.
  • Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit 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 Recheneinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Recheneinheit 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 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 lesbarer Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinheit 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, gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung und/oder Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
  • Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem computerlesbarer Datenträger, auf dem ein Programm hinterlegt ist, das zu einer Ausführung eines Verfahrens zu einem Ausspielen einer MR-Steuerungssequenz, vorgesehen ist.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts, des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts und des erfindungsgemäßen computerlesbaren Datenträgers entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Rekonstruktion von Bilddaten eines Untersuchungsobjektes aus unterabgetasteten Bildrohdaten und Referenzdaten, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät in einer schematischen Darstellung,
  • 2 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 4 ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 5 ein detailliertes Ablaufdiagramm eines Verfahrensschrittes der dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 6 ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 11 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung. 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 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 Patiententisch 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 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 11 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 Hochfrequenz-Pulse in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Patientenaufnahmebereich 14 gebildet ist, ein.
  • Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 17, der Gradientensteuereinheit 28 und der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Recheneinheit 24 auf. Die Recheneinheit 24 steuert zentral das Magnetresonanzgerät 11, wie beispielsweise das Durchführen von MR-Steuerungssequenzen. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Bilddaten 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 Bildgebungsparameter während eines Messvorgangs von einem Benutzer eingegeben werden können. Die Recheneinheit 24 kann die Gradientensteuereinheit 28 und/oder Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und/oder die Anzeigeeinheit 25 und/oder die Eingabeeinheit 26 umfassen. Die Recheneinheit 24 umfasst weiterhin eine Rekonstruktionseinheit 33. Das Magnetresonanzgerät 11 ist somit zusammen mit der Rekonstruktionseinheit 33 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.
  • Ein hierin beschriebenes Verfahren kann auch in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, das das jeweilige Verfahren auf einer Recheneinheit 24 implementiert, wenn es auf der Recheneinheit 24 ausgeführt wird. Ebenso kann ein computerlesbarer Datenträger 21 mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein solches eben beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 21 in einer Recheneinheit 24 eines Magnetresonanzgeräts 11 das beschriebene Verfahren durchführen.
  • Die in den 2 bis 6 dargestellten Ausführungsformen eins bis vier des Verfahrens verwenden erfindungsgemäß als zu ermittelnde und im Verlauf des Verfahrens zu verwendende Störgröße 40 eine Frequenzabweichung 40.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Rekonstruktion von Bilddaten 52 aus unterabgetasteten Bildrohdaten 51 und Referenzdaten 61. Das Verfahren wird typischerweise von der vom Magnetresonanzgerät 11 umfassten Rekonstruktionseinheit 33 ausgeführt. Zu Beginn des Verfahrens liegen dabei die Referenzdaten 61 und die unterabgetasteten Bildrohdaten 51 vor, die mittels einer ersten MR-Steuerungssequenz 43, der ein erster Rekonstruktionsalgorithmus 41 für die Rekonstruktion von Bilddaten 52 aus Bildrohdaten 51 zugeordnet ist, in einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes aufgenommen wurden. Die Aufnahme der Bildrohdaten 51 erfolgt vorzugsweise in einem dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Rekonstruktion vorgelagerten Verfahrensschritt 80. Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit Verfahrensschritt 100, der Bestimmung einer Frequenzabweichung 40 im Untersuchungsbereich. Die Frequenzabweichung 40 im Untersuchungsbereich kann in Form einer räumlichen Verteilung bestimmt werden. Die Frequenzabweichung 40 kann auch vor Aufnahme der Bildrohdaten bei einer Justierungs-Messung ermittelt worden sein und dem Verfahren in Verfahrensschritt 100 bereitgestellt werden. Im Allgemeinen kann ein Maß für die Homogenität des Hauptmagnetfeldes 18, insbesondere auch für einen größeren Bereich als den Untersuchungsbereich, vorab ermittelt worden sein. Dieses Maß kann der Rekonstruktionseinheit 33 bereitgestellt werden, die in Verfahrensschritt 100 anhand des bereitgestellten Maßes die Frequenzabweichung 40 für den Untersuchungsbereich ermittelt. Das Maß kann beispielsweise die räumliche Verteilung der Feldstärke des Hauptmagnetfeldes 18 sein. Anhand der mittleren Feldstärke des Hauptmagnetfeldes 18 im Untersuchungsbereich, welches mit der eingestellten Mittenfrequenz der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 korrespondiert, kann die Frequenzabweichung 40 aus der Differenz aus dem Maß und der mittleren Feldstärke ermittelt werden.
  • Im Verfahrensschritt 200 wird eine erste Modulationsfunktion 45 ermittelt, welche den Einfluss der Frequenzabweichung 40 auf die erste MR-Steuerungssequenz 43 beschreibt. Auf Basis der ersten Modulationsfunktion 45 und der Referenzdaten 61 werden in Verfahrensschritt 300 derart modulierte Referenzdaten 64 erzeugt, dass die modulierten Referenzdaten 64 dem Einfluss der Frequenzabweichung 40 auf die mittels der ersten MR-Steuerungssequenz 43 aufgenommenen Bildrohdaten 51 unterworfen sind. Im abschließenden Verfahrensschritt 400 wird ein Kombinationsalgorithmus ausgeführt, wobei die unterabgetasteten Bildrohdaten 51 mithilfe der modulierten Referenzdaten 64 zu Bilddaten 52 rekonstruiert werden.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Rekonstruktion von Bilddaten 52 aus unterabgetasteten Bildrohdaten 51 und Referenzdaten 61. Hierbei sind die die Referenzdaten 61 Referenzbilddaten 63. Die Erzeugung der Referenzbilddaten 63 erfolgt vorzugsweise in den dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Rekonstruktion vorgelagerten Verfahrensschritten 81 und 82. Es liegt vorzugsweise eine zweite MR-Steuerungssequenz 44 vor, der ein zweiter Rekonstruktionsalgorithmus 42 zugeordnet ist. In Verfahrensschritt 81 werden Referenzrohdaten 62 mittels der zweiten MR-Steuerungssequenz 44 aufgenommen, welche in Verfahrensschritt 82 mittels des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus 42 zu Referenzbilddaten 63 rekonstruiert werden. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Referenzbilddaten 63 anstelle der Referenzdaten 61 für die Erzeugung der modulierten Referenzdaten 64 verwendet.
  • Das Verfahren beginnt mit Verfahrensschritt 100, der Bestimmung einer Frequenzabweichung 40 im Untersuchungsbereich. In Verfahrensschritt 200 wird eine erste Modulationsfunktion 45 ermittelt, welche den Einfluss der Frequenzabweichung 40 auf die erste MR-Steuerungssequenz 43 beschreibt.
  • Darüber hinaus kann optional in Verfahrensschritt 210 basierend auf der Frequenzabweichung 40 und der zweiten MR-Steuerungssequenz 44 eine zweite Modulationsfunktion 46 ermittelt werden, welche den Einfluss der Frequenzabweichung 40 auf die zweite MR-Steuerungssequenz 44 beschreibt. Im folgenden Verfahrensschritt 300 werden die modulierten Referenzdaten 64 auf Basis der ersten Modulationsfunktion 45 wie in 2 beschrieben und zusätzlich optional auf Basis der zweiten Modulationsfunktion 46 erzeugt. Die zweite Modulationsfunktion 46 kann in Verfahrensschritt 300 bewirken, dass der Einfluss der Frequenzabweichung 40 auf die Referenzdaten 61, also auf die Referenzbilddaten 63, aufgrund der zweiten MR-Steuerungssequenz 44 eliminiert wird.
  • In Verfahrensschritt 400 wird der Kombinationsalgorithmus, der die unterabgetasteten Bildrohdaten 51 mithilfe der modulierten Referenzdaten 64 zu Bilddaten 52 rekonstruiert, ausgeführt. Der Kombinationsalgorithmus umfasst den ersten Rekonstruktionsalgorithmus 41 und einen Algorithmus für eine bildbasierte parallele MR-Bildgebungstechnik, beispielsweise einen SENSE-Algorithmus. Weisen die erste MR-Steuerungssequenz 43 und die zweite MR-Steuerungssequenz 44 verschiedene Abbildungseigenschaften hinsichtlich einer Frequenzabweichung 40 auf, so können Rekonstruktionsartefakte aufgrund der verschiedenen Abbildungseigenschaften eliminiert werden.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Rekonstruktion von Bilddaten 52 aus unterabgetasteten Bildrohdaten 51 und Referenzdaten 61. Hierbei sind die Referenzdaten 61 Referenzrohdaten 62. Die Erzeugung der Referenzrohdaten 62 erfolgt vorzugsweise in den dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Rekonstruktion vorgelagerten Verfahrensschritt 81. Es liegt vorzugsweise eine zweite MR-Steuerungssequenz 44 vor, der ein zweiter Rekonstruktionsalgorithmus 42 zugeordnet ist. In Verfahrensschritt 81 werden Referenzrohdaten 62 mittels der zweiten MR-Steuerungssequenz 44 aufgenommen. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Referenzrohdaten 62 anstelle der Referenzdaten 61 verwendet.
  • Das Verfahren beginnt mit Verfahrensschritt 100, der Bestimmung einer Frequenzabweichung 40 im Untersuchungsbereich. In Verfahrensschritt 200 wird eine erste Modulationsfunktion 45 ermittelt, welche den Einfluss der Frequenzabweichung 40 auf die erste MR-Steuerungssequenz 43 beschreibt. Auf Basis der ersten Modulationsfunktion 45 und der Referenzbilddaten 62 werden in Verfahrensschritt 300 derart modulierte Referenzdaten 64 erzeugt, dass die modulierten Referenzdaten 64 dem Einfluss der Frequenzabweichung 40 auf die mittels der ersten MR-Steuerungssequenz 43 aufgenommenen Bildrohdaten 51 unterworfen sind. Im abschließenden Verfahrensschritt 400 wird ein Kombinationsalgorithmus ausgeführt, wobei die unterabgetasteten Bildrohdaten 51 mithilfe der modulierten Referenzdaten 64 zu Bilddaten 52 rekonstruiert werden. Der Kombinationsalgorithmus umfasst einen Algorithmus für eine k-Raumbasierte parallele MR-Bildgebungstechnik. Weisen die erste MR-Steuerungssequenz 43 und die zweite MR-Steuerungssequenz 44 verschiedene Abbildungseigenschaften hinsichtlich einer Frequenzabweichung 40 auf, so können Rekonstruktionsartefakte aufgrund der verschiedenen Abbildungseigenschaften eliminiert werden.
  • Es wird im Folgenden die dritte Ausführungsform anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die unterabgetasteten Bildrohdaten 51 können beispielsweise im Rahmen einer EPI in Verfahrensschritt 80 akquiriert werden. Die erste MR-Steuerungssequenz 43 ist demnach dazu ausgebildet, eine EPI auszuführen. Bei der EPI wird die Unterabtastung typischerweise eingesetzt, um zumindest einen der folgenden Vorteile zu realisieren:
    • – Erhöhung der effektiven Bandbreite für ein Pixel entlang der Richtung der Phasenkodierung,
    • – Reduzierung der Anzahl der aufgenommenen MR-Signale und/oder der Dauer für das Abtasten der k-Raum-Matrix, um insbesondere den Einfluss von Relaxationseffekten zu minimieren,
    • – Verkürzung der Echozeit, also Verkürzung des Zeitintervalls zwischen Anregung und desjenigen MR-Signals, welches das Zentrum der k-Raum-Matrix kodiert,
    • – Verkürzung der Repetitionszeit, also Verkürzung der Dauer zwischen zwei Anregungspulsen, denen die Akquisition von demselben Untersuchungsbereich zugehörigen MR-Signalen folgt.
  • Die unterabgetasteten Bildrohdaten 51 werden in Verfahrensschritt 80 beispielsweise mit einer zweifachen Unterabtastung aufgenommen. Die effektive Bandbreite für ein Pixel entlang der Richtung der Phasenkodierung beträgt beispielsweise 10 Hz/Pixel. Zur Kompensation der Auswirkung der durch die Unterabtastung unvollständigen k-Raum-Matrix auf die Rekonstruktion der Bilddaten werden typischerweise Referenzdaten 61 benötigt. Bereits die für die EPI typischen alternierenden Magnetfeldgradienten zur Frequenzkodierung können residuale Asymmetrien in den Referenzdaten 61 erzeugen, welche bei Rekonstruktion der Referenzrohdaten 62 zu Referenzbilddaten Geistbilder und/oder Artefakte in den Referenzbilddaten erzeugen können. Für die Akquisition der Referenzdaten 61 ist zudem eine bewegungsunempfindliche MR-Steuerungssequenz vorteilhaft.
  • Um den Einfluss der residualen Asymmetrien auf die Referenzdaten 61 zu eliminieren, können die Referenzdaten 61 beispielsweise mit einem Gradienten-Echo-Verfahren aufgenommen werden. Eine schnelle Gradienten-Echo-Sequenz mit kurzer Repetitionszeit ist ein Beispiel für eine bewegungsunempfindliche MR-Steuerungssequenz, welche vorteilhafterweise als zweite MR-Steuerungssequenz 44 verwendet werden kann. Wird eine solche zweite MR-Steuerungssequenz 44 beispielsweise mit einer hohen Bandbreite pro Pixel, z. B. wenige hundert Hertz, gewählt, so sind die Referenzdaten 61 nahezu frei von Verzerrungen. Eine Berücksichtigung des Einflusses der Frequenzabweichung 40 auf die zweite MR-Steuerungssequenz 44 anhand einer zweiten Modulationsfunktion 46 ist somit in einem solchen Fall nicht erforderlich. Des Weiteren ist eine solche zweite MR-Steuerungssequenz 44 unempfindlich hinsichtlich einer Bewegung des Patienten 15. In diesem Beispiel weist die erste MR-Steuerungssequenz 41 im Vergleich zur zweiten MR-Steuerungssequenz 44 eine höhere Sensitivität hinsichtlich der Frequenzabweichung 40 auf.
  • In dem genannten Ausführungsbeispiel kann zunächst in Verfahrensschritt 100 die für den Untersuchungsbereich relevante Frequenzabweichung 40 bestimmt werden. Hierfür kann die Frequenzabweichung 40 beispielsweise den Mittelwert der räumlichen Verteilung der Frequenzabweichung innerhalb des Untersuchungsbereiches angeben. Dieser Mittelwert würde bei Anwendung des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus 42 auf die Referenzrohdaten 62 in eine globalen Verschiebung der Referenzbilddaten 63 entlang der Richtung der Phasenkodierung entsprechend der effektiven Bandbreite resultieren. Beispielsweise eine Frequenzabweichung 40 von 50 Hertz würde eine Verschiebung um 5 Pixel verursachen. Die erste Modulationsfunktion 45 sieht für eine solche Verschiebung typischerweise die Aufprägung einer linearen Phase auf die Referenzrohdaten 62 vor, wodurch in Verfahrensschritt 300 modulierten Referenzdaten 64 erzeugt werden. Eine Rekonstruktion der Referenzrohdaten 62 zu Referenzbilddaten 63 ist nicht erforderlich.
  • 5 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm eines Verfahrensschrittes der dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Es wird eine Ausführungsform des Verfahrensschrittes 300 für die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Erzeugung der modulierten Referenzdaten 64 auf Grundlage der ersten Modulationsfunktion 45 und der Referenzrohdaten 62 unter zusätzlicher Berücksichtigung des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus 42, angegeben. Verfahrensschritt 300 umfasst hierbei die Verfahrensschritte 82, 310 und 320.
  • Zunächst werden in Verfahrensschritt 82 die Referenzbilddaten 63 aus den Referenzrohdaten 62 mittels des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus 42 rekonstruiert. Basierend auf der ersten Modulationsfunktion 45 werden modifizierte Referenzdaten 65 in Verfahrensschritt 310 erzeugt. In Verfahrensschritt 320 folgt eine Rücktransformation der modifizierten Referenzdaten 65 aus dem Bildraum in den k-Raum, indem die Inverse des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus 42 aus den modifizierten Referenzdaten 65 die modulierten Referenzdaten 64 erzeugt. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht es, dass der vom Kombinationsalgorithmus umfasste Algorithmus für eine k-Raum-basierte parallele MR-Bildgebungstechnik unabhängig von einer in der Bildbasis wirkenden ersten Modulationsfunktion 45 angewendet werden kann.
  • 6 zeigt ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das dargestellte Ablaufdiagramm zeigt ein Verfahren zu einer Rekonstruktion von Bilddaten 52 aus unterabgetasteten Bildrohdaten 51 und Referenzdaten 61, das weitgehend der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform des Verfahrens entspricht. Es umfasst zusätzlich ein Verfahren zur Bestimmung der Frequenzabweichung 40 basierend auf den unterabgetasteten Bildrohdaten 51. In der dargestellten Ausführungsform werden zusätzlich die Referenzdaten 61 zur Bestimmung der Frequenzabweichung 40 verwendet. Auf eine Erläuterung der in der ersten Ausführungsform des Verfahrens auftretenden Bestandteile wird verzichtet.
  • Die in Verfahrensschritt 80 mittels der ersten MR-Steuerungssequenz 43 aufgenommen unterabgetasteten Bildrohdaten 51 werden zusammen mit den Referenzdaten 61 mittels des Kombinationsalgorithmus gemäß Verfahrensschritt 400 rekonstruiert. Dadurch werden verzerrte Bilddaten 53 erzeugt. Basierend auf den verzerrten Bilddaten 53 wird die Frequenzabweichung 40 in Verfahrensschritt 100 bestimmt. Die so ermittelte Frequenzabweichung 40 ist typischerweise eine erste Näherung der realen Frequenzabweichung. Anschließend werden gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Rekonstruktion der Bilddaten 52 auf Basis der ermittelten Frequenzabweichung 40 die Verfahrensschritte 200, 300 und 400 ausgeführt.
  • Für eine genauere Bestimmung der Frequenzabweichung 40 kann optional erneut Verfahrensschritt 100 auf die Bilddaten 52 angewendet werden, wobei sich die daraus resultierende Frequenzabweichung 40 von der vorherig bestimmten insbesondere bei großen Frequenzabweichungen unterscheiden kann. Im weiteren Verlauf des Verfahrens werden gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Rekonstruktion der Bilddaten 52 auf Basis der ermittelten Frequenzabweichung 40 die Verfahrensschritte 200, 300 und 400 ausgeführt. Dieser Vorgang kann iterativ wiederholt werden.

Claims (14)

  1. Verfahren zu einer Rekonstruktion von Bilddaten (52) eines Untersuchungsobjektes aus unterabgetasteten Bildrohdaten (51) und Referenzdaten (61), wobei die unterabgetasteten Bildrohdaten (51) mittels einer ersten MR-Steuerungssequenz (43), der ein erster Rekonstruktionsalgorithmus (41) für die Rekonstruktion von Bilddaten (52) aus Bildrohdaten (51) zugeordnet ist, in einem Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjektes aufgenommen wurden, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Bestimmung einer Störgröße (40) im Untersuchungsbereich, wobei die Störgröße (40) eine Frequenzabweichung ist, – Ermittlung einer ersten Modulationsfunktion (45), welche den Einfluss der Störgröße (40) auf die erste MR-Steuerungssequenz (43) beschreibt, – Erzeugung von modulierten Referenzdaten (64) auf Basis der ersten Modulationsfunktion (45) und der Referenzdaten (61) derart, dass die modulierten Referenzdaten (64) dem Einfluss der Störgröße (40) auf die mittels der ersten MR-Steuerungssequenz (43) aufgenommenen Bildrohdaten (51) unterworfen sind, – Ausführen eines Kombinationsalgorithmus, um die unterabgetasteten Bildrohdaten (51) mithilfe der modulierten Referenzdaten (64) zu Bilddaten (52) zu rekonstruieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei – die Referenzdaten (61) Referenzbilddaten (63) sind, die von mittels einer zweiten MR-Steuerungssequenz (44) aufgenommenen Referenzrohdaten (62) mittels einem der zweiten MR-Steuerungssequenz (44) zugeordneten zweiten Rekonstruktionsalgorithmus (42) rekonstruiert wurden, und – der Kombinationsalgorithmus den ersten Rekonstruktionsalgorithmus (41) und einen Algorithmus für eine bildbasierte parallele MR-Bildgebungstechnik umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei – die Referenzdaten (61) Referenzrohdaten (62) sind, die mittels einer zweiten MR-Steuerungssequenz (44), der ein zweiter Rekonstruktionsalgorithmus (42) für die Rekonstruktion von Referenzbilddaten (63) aus Referenzrohdaten (62) zugeordnet ist, aufgenommenen wurden, und – der Kombinationsalgorithmus einen Algorithmus für eine k-Raum-basierte parallele MR-Bildgebungstechnik umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei – die Referenzbilddaten (63) aus den Referenzrohdaten (62) mittels des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus (42) rekonstruiert werden, – aus denen auf Basis der ersten Modulationsfunktion (45) modifizierte Referenzdaten (65) erzeugt werden, und – eine Inverse des zweiten Rekonstruktionsalgorithmus (42) aus den modifizierten Referenzdaten (65) die modulierten Referenzdaten (64) erzeugt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei eine zweite Modulationsfunktion (46) ermittelt wird, welche den Einfluss der Störgröße (40) auf die zweite MR-Steuerungssequenz (44) beschreibt und die modulierten Referenzdaten (64) auf Basis der ersten Modulationsfunktion (45) und auf Basis der zweiten Modulationsfunktion (46) derart erzeugt werden, dass der Einfluss der Störgröße (40) auf die Referenzdaten (61) aufgrund der zweiten MR-Steuerungssequenz (44) eliminiert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die erste MR-Steuerungssequenz (43) im Vergleich zur zweiten MR-Steuerungssequenz (44) eine höhere Sensitivität hinsichtlich der Störgröße (40) aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die erste MR-Steuerungssequenz (43) dazu ausgebildet ist, eine echoplanare Bildgebung auszuführen, und/oder die zweite MR-Steuerungssequenz (44) eine Gradienten-Echo-Sequenz ist
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Störgröße (40) im Untersuchungsbereich in Form einer räumlichen Verteilung bestimmt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Störgröße (40) vor Aufnahme der Bildrohdaten (51) bei einer Justierungs-Messung ermittelt wurde und dem Verfahren bereitgestellt wird.
  10. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 8, wobei die Störgröße (40) aus den Bildrohdaten (51) ermittelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Störgröße (40) aus verzerrten Bilddaten (53), die aus unterabgetasteten Bildrohdaten (51) und Referenzdaten (61) mittels des Kombinationsalgorithmus rekonstruiert werden, bestimmt wird.
  12. Magnetresonanzgerät (11), das zu einer Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche zu einer Rekonstruktion von Bilddaten (52) eines Untersuchungsobjektes aus unterabgetasteten Bildrohdaten (51) und Referenzdaten (61) ausgelegt ist.
  13. Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einem Speicher einer programmierbaren Recheneinheit (24) eines Magnetresonanzgerätes (11) ladbar ist, mit Programmmitteln, um ein Verfahren zu einer Rekonstruktion von Bilddaten (52) eines Untersuchungsobjektes aus unterabgetasteten Bildrohdaten (51) und Referenzdaten (61) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn das Programm in der Recheneinheit (24) des Magnetresonanzgerätes (11) ausgeführt wird.
  14. Computerlesbarer Datenträger (21), auf dem ein Programm hinterlegt ist, das zu einer Ausführung eines Verfahrens zu einer Rekonstruktion von Bilddaten (52) eines Untersuchungsobjektes aus unterabgetasteten Bildrohdaten (51) und Referenzdaten (61) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen ist.
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