DE102016202669A1

DE102016202669A1 - Spiralförmiges MR-Erfassungsmuster

Info

Publication number: DE102016202669A1
Application number: DE102016202669.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Forman; Peter Speier; Jens Wetzl
Original assignee: Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU; Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2017-08-24
Also published as: US20170242086A1; US10416257B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen, eine Erfassungsmustererzeugungseinheit, eine Magnetresonanzvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt. Bei dem Verfahren wird mit einer Erfassungsmustererzeugungseinheit zumindest ein Erfassungsmuster erzeugt. Dabei weist das zumindest eine Erfassungsmuster mehrere spiralartige Speichen in einem k-Raum auf, wobei jede Speiche mehrere Spiralpunkte aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen, eine Erfassungsmustererzeugungseinheit, eine Magnetresonanzvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt.
Die Magnetresonanztomographie (MRT, engl. Magnetic Resonance Imaging, MRI) ist eine bildgebende Untersuchungsmethode, die vor allem in der medizinischen Diagnostik zur Darstellung von Struktur und Funktion von Geweben und/oder Organen in einem Untersuchungsobjekt, etwa einem Körper eines menschlichen oder tierischen Patienten, eingesetzt wird.
Dazu werden üblicherweise in einer Magnetresonanzvorrichtung einem statischen Grundmagnetfeld gemäß zumindest einem Erfassungsmusters schnell geschaltete Gradientenfelder überlagert, die von einem Gradientensystem der Magnetresonanzvorrichtung erzeugt werden. Die Schaltereignisse werden oftmals auch Gradientenpulse genannt.
Ferner werden von einer Hochfrequenzantenneneinheit der Magnetresonanzvorrichtung hochfrequente Pulse (HF-Pulse) in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt, welche eine Magnetisierung des Untersuchungsobjekts bewirken. Die zeitliche Abfolge von Gradientenpulsen und HF-Pulsen kann durch eine entsprechende Pulssequenz, oft auch abkürzend Sequenz bezeichnet, festgelegt werden. Die Pulssequenz ist also insbesondere abhängig von dem zumindest einen Erfassungsmuster.
In Folge der Magnetisierung werden Magnetresonanzsignale ausgelöst, die beispielsweise mit Hilfe von Lokalspulen und/oder einer Ganzkörperspule erfasst werden können. Anhand der erfassten Magnetresonanzsignale können Magnetresonanzabbildungen erstellt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters bereitgestellt werden, das insbesondere zur Verfolgung von Atem- und/oder Herzbewegungen geeignet ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Demnach wird ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen vorgeschlagen, wobei mit einer Erfassungsmustererzeugungseinheit zumindest ein Erfassungsmuster erzeugt wird. Dabei weist das zumindest eine Erfassungsmuster mehrere, also zwei oder mehr, spiralartige Speichen in einem k-Raum auf, wobei jede Speiche mehrere Spiralpunkte aufweist, d.h. die mehreren Spiralpunkte liegen üblicherweise auf den besagten Speichen im k-Raum.
Unter dem zumindest einen Erfassungsmuster kann eine Anordnung von Erfassungspunkten in einem k-Raum verstanden werden, wobei die Erfassungspunkte die mehreren Spiralpunkte umfasst. Unter einer Speiche kann insbesondere ein geometrisches Objekt verstanden werden, das mehrere Elemente, insbesondere Spiralpunkte, umfasst, die vorzugsweise einen unterschiedlichen Abstand zum Mittelpunkt aufweisen. Bevorzugt wird die Speiche nicht durch eine Gerade beschrieben, sondern die Speiche ist spiralförmig, d.h. die Spiralpunkte liegen auf einer Spirale. Vorzugsweise umfasst die Spirale einen Winkelbereich einen Winkelbereich von weniger als 360°, d.h. die Spirale vollzieht weniger als eine komplette Umdrehung.
Gemäß dem zumindest einen Erfassungsmuster werden vorzugsweise Magnetresonanzsignale mittels einer Magnetresonanzvorrichtung erfasst. Aus den erfassten Magnetresonanzsignalen können insbesondere Abbildungen zu beispielsweise diagnostischen Zwecken rekonstruiert werden.
Der k-Raum wird manchmal auch als Frequenzraum und/oder Ortsfrequenzraum bezeichnet. Üblicherweise sind die Koordinaten des k-Raums als Funktion eines Gradientenfeldes kodiert. Das Gradientenfeld verändert in der Regel eine Resonanzfrequenz und insbesondere auch eine Phasenlage einer durch einen HF-Puls ausgelenkten Magnetisierung ortsabhängig, so dass durch Identifikation von Phasenlage und Resonanzfrequenz der gemessenen Magnetresonanzsignale eine Ortsinformation ableitbar ist. Durch eine Variation des Gradientenfeldes können verschiedene Punkte des k-Raums abgetastet werden. Dabei wird der k-Raum vollständig oder vorzugsweise teilweise abgetastet.
Der Betrag der Magnetisierung an einem bestimmten Ort des Untersuchungsobjekts kann insbesondere mit Hilfe einer Fourier-Transformation ermittelt werden, die in der Regel aus einer Signalstärke des Magnetresonanzsignals, die einer bestimmten Frequenz, nämlich der Ortsfrequenz, zugeordnet ist, eine Signalstärke des Signals im Ortsraum berechnet. Bei einer nur teilweisen Abtastung, d.h. einer Unterabtastung, des k-Raums erfolgt vorzugsweise keine direkte Fourier-Transformation, sondern es wird beispielsweise eine Compressed-Sensing-Technik (CS) angewendet, die üblicherweise zusätzlich zur Fourier-Transformation weitere Schritte durchführt, um Informationsverlust aufgrund der Unterabtastung auszugleichen.
Unter dem k-Raum kann somit ein inverser Fourier-Raum zum Ortsraum des Untersuchungsobjekts verstanden werden, wobei die Magnetresonanzsignale mit Hilfe einer Fourier-Transformation in den Ortsraum zur Erstellung von Magnetresonanzabbildungen transformiert werden können. Das Gradientenfeld bestimmt dabei einen Punkt im k-Raum.
Vorteilhafterweise umfasst jede Speiche zumindest einen Spiralpunkt im Zentrum des k-Raums. Das Zentrum des k-Raums enthält üblicherweise die wichtigsten Informationen über dynamische Kontraständerungen, so dass das vorgeschlagene Verfahren besonders gut für eine Verfolgung von Atem- und/oder Herzbewegungen geeignet ist. Es kann insbesondere eine Selbstnavigation ermöglichen, wobei beispielsweise auf hemidiaphragmatische Navigatoren, Balge und/oder externe EKG-Signale verzichtet werden kann.
Vorzugsweise liegen die Spiralpunkte der Speichen in einer Erfassungsmusterebene eines dreidimensionalen k-Raums. Die Erfassungsmusterebene kann beispielsweise eine, insbesondere kartesische, Phasenkodierebene sein. Das Erfassungsmuster kann insbesondere für eine dreidimensionale kartesische Akquisition von Magnetresonanzsignalen eingesetzt werden.
Bevorzugt ist jedem Spiralpunkt eine Auslesetrajektorie zugeordnet, gemäß derer die Magnetresonanzsignale erfasst werden, wobei jede Auslesetrajektorie die Erfassungsmusterebene in dem zugeordneten Spiralpunkt schneidet. Insbesondere könnten die mehreren Spiralpunkte Ausgangspunkte für die Auslesetrajektorien sein.
Eine Auslesetrajektorie kann als eine Folge von k-Raum-Punkten verstanden werden, welche einen Verlauf einer Änderung des Gradientenfeldes beschreibt. Die Erfassungsmusterebene kann beispielsweise eine k_y/k_z-Ebene eines dreidimensionalen k-Raums umfassen, in welcher die mehreren Spiralpunkte liegen, von wo aus jeweils in k_x-Richtung die Auslesetrajektorien verlaufen.
Vorzugsweise weist jede der mehreren Speichen eines Erfassungsmusters relativ zu zumindest einer weiteren Speiche desselben Erfassungsmusters einen Versatz entsprechend eines goldenen Winkels auf. Insbesondere liegen die Ausgangspunkte der Auslesetrajektorien also auf einer Reihe von spiralförmigen Speichen, wobei jede Speiche zu einer vorherigen Speiche einen Versatz um den goldenen Winkel aufweist, d.h. die (n + 1)-te Speiche ist gegenüber der n-ten Speiche um den goldenen Winkel verdreht.
Unter dem goldenen Winkel φ_golden kann insbesondere ein Winkel von φ_golden,s = π(3 – 5^0,5) im Bogenmaß und/oder etwa φ_golden,s ≈ 137,5° im Winkelmaß verstanden werden, der auch als kleiner goldener Winkel bezeichnet werden kann, und oder ein Winkel von φ_golden,b = π(5^0,5 – 1) im Bogenmaß und/oder etwa φ_golden,b ≈ 222,5° im Winkelmaß verstanden werden, der auch als großer goldener Winkel bezeichnet werden kann. Durch wiederholte Drehung um den goldenen Winkel ergeben sich Positionen, die sich niemals exakt überdecken. Zudem ermöglicht eine Drehung um den goldenen Winkel eine relativ gleichmäßige Abdeckung des k-Raums, da die (n + 1)-te Speiche ungefähr mittig in dem größten Bereich liegt, der durch die vorherigen n Speichen noch nicht abgedeckt ist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Anzahl der mehreren Spiralpunkte pro Speiche abhängig von einer zeitlichen Auflösung festgelegt. Aus einer gewünschten zeitlichen Auflösung kann insbesondere die Anzahl der mehreren Spiralpunkte abgeleitet werden.
Durch eine geringe Anzahl der mehreren Spiralpunkte kann eine Zeit, die zur Erfassung der Magnetresonanzsignale gemäß des zumindest einen Erfassungsmusters notwendig ist, gering gehalten werden, so dass eine hohe zeitliche Auflösung ermöglichst wird.
Für den Fall, dass jede Speiche zumindest einen Punkt im Zentrum des k-Raums umfasst, kann die zeitliche Auflösung dem zeitlichen Abstand wiederholter Messungen des k-Raum-Zentrums entsprechen. Je weniger Spiralpunkte von einer Speiche umfasst werden, desto schneller können üblicherweise die Messung der den Speichen zugeordneten Magnetresonanzsignale, und damit die wiederholte Messung des K-Raum-Zentrums, erfolgen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Anzahl an Speichen abhängig von einer Unterabtastung festgelegt. Aus einer gewünschten Unterabtastung kann insbesondere die Anzahl der Speichen abgeleitet werden. Vorzugsweise wird die Anzahl der Speichen festgelegt, nachdem die Anzahl der mehreren Spiralpunkte festgelegt wurde.
Im Gegensatz zu einem spiralförmigen phyllotaktischen Erfassungsmuster ist die Anzahl der Speichen nicht eingeschränkt auf eine Fibonacci-Zahl, sondern kann jede beliebige natürliche Zahl sein.
Insbesondere kann die Lage der mehreren Spiralpunkte einer Speiche abhängig von der Anzahl der mehreren Spiralpunkte pro Speiche N_p und/oder einem Unschärfewert ξ und/oder einem Winkelbereichswert φ_rotation und/oder einem goldenen Winkel φ_golden und/oder einem Winkelversatzwert φ_offset sein. Damit kann die Lage der mehreren Spiralpunkte in einfacher und effizienter Weise festgelegt werden.
Dabei kann der Winkelversatzwert φ_offset einen Versatzwinkel für die Gesamtheit der Speichen darstellen. Dadurch können insbesondere alle Speichen desselben Erfassungsmusters um φ_offset gedreht werden.
Der Winkelbereichswert φ_rotation kann eine Winkeldifferenz zwischen einem ersten und einem letzten Spiralpunkt einer Speiche beschreiben.
Der Unschärfewert ξ wird vorzugsweise randomisiert und/oder zufällig gewählt. Der Unschärfewert ξ kann sich beispielsweise auf eine Radialkoordinate r und/oder eine Winkelkoordinate φ beziehen. Bezieht sich der Unschärfewert ξ auf die Radialkoordinate r, so kann der Unschärfewert als ξ_r bezeichnet werden. Bezieht sich der Unschärfewert ξ auf eine Radialkoordinate φ, so kann der Unschärfewert als ξ_φ bezeichnet werden.
Durch den Unschärfewert kann die Unregelmäßigkeit des zumindest einen Erfassungsmusters gesteigert werden, so dass sich das zumindest eine Erfassungsmuster insbesondere besser für Compressed-Sensing-Techniken eignet. Auch bei einer direkten Rekonstruktion mittels Fourier-Transformation kann eine größere Unregelmäßigkeit des Musters vorteilhaft sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass bei einer geringen Unterabtastung, d.h. bei einer nahezu vollständigen Erfassung des k-Raums, Magnetresonanzabbildungen hoher Qualität auch ohne Compressed-Sensing-Techniken erzeugt werden können.
Die Berechnung der Lage eines Spiralpunktes i (i ∊ [0,N_p[) einer einzelnen Speiche s (s ∊ [0,N_s[) kann in Polarkoordinaten r_i,s und φ_i,s beispielsweise anhand folgender Formeln erfolgen:
Insbesondere können die Unschärfewerte ξ_r,i,s und/oder ξ_φ,i,s auch weggelassen werden. Bevorzugt ist ξ_r,i,s kleiner als der radiale Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Punkten, beispielsweise 1/(N_p – 1) gemäß der obigen Formel (1). Analog ist ξ_φ,i,s vorzugsweise kleiner als der Winkelabstand zwischen zwei aufeinander folgenden Punkten, beispielsweise φ_rotation/(N_p – 1) gemäß der obigen Formel (2).
Eine weitere Variante des Verfahrens sieht vor, dass die Lage der mehreren Spiralpunkte von einem polaren Koordinatensystem in ein kartesisches Koordinatensystem transformiert wird.
Unter einem polarem Koordinatensystem, das insbesondere auch Polarkoordinatensystem und/oder Kreiskoordinatensystem genannt werden kann, versteht man üblicherweise ein, insbesondere zweidimensionales, Koordinatensystem, in dem jeder Punkt in einer Ebene durch einen Abstand von einem vorgegebenen Punkt und einen Winkel zu einer vorgegebenen Richtung festgelegt wird. Der vorgegebene Punkt wird üblicherweise als Pol bezeichnet. Er entspricht in der Regel dem Ursprung bei einem kartesischen Koordinatensystem. Der Abstand vom Pol wird beispielsweise mit r bezeichnet und heißt Radialkoordinate und/oder Radius. Der Winkel wird beispielsweise mit φ bezeichnet und heißt Winkelkoordinate und/oder Polarwinkel und/oder Azimut.
Unter einem kartesischen Koordinatensystem versteht man üblicherweise ein, insbesondere zweidimensionales, orthogonales Koordinatensystem.
Vorzugsweise erfolgt die Transformation abhängig von zumindest einer Ausdehnung eines Bildbereichs (engl. Field of View, FoV) und/oder einer Punktdichteverteilung.
Unter dem Bildbereich kann hier ein, insbesondere zweidimensionaler, Bereich in einem k-Raum verstehen werden, der einem Abbildungsbereich des Untersuchungsobjekts entspricht. Dadurch kann das zumindest eine Erfassungsmuster individuell an die die gewünschte Untersuchung des Untersuchungsobjekts angepasst werden.
Unter der Punktdichteverteilung kann beispielsweise eine Verteilung verstanden werden, welche eine, insbesondere richtungsabhängige, Dichte an Spiralpunkten abhängig von einem Abstand zum Zentrum des k-Raums bestimmt.
Eine Umrechnung von Polarkoordinaten r_i,s und φ_i,s in kartesische Koordinaten y_i,s und z_i,s kann beispielsweise anhand folgender Formeln erfolgen:
In diesem Fall wird die Ausdehnung des Bildbereichs in Richtung der k_y-Achse des k-Raums durch w_y und in Richtung der k_z-Achse durch w_z angegeben. Die Punktdichteverteilung wird in Richtung der k_y-Achse durch v_y und in Richtung der k_z-Achse durch v_z beschrieben.
Vorzugsweise wird die Lage der mehreren Spiralpunkte gerastert. Dies erleichtert die weitere Verarbeitung und Anwendung des zumindest einen Erfassungsmusters, da insbesondere eine uniforme Fourier-Transformation ermöglicht wird.
Unter einer Rasterung kann eine Zuordnung der mehreren Spiralpunkt auf Gitterpunkte eines Gitters im k-Raum verstanden werden. Diese Gitterpunkte können als mögliche Abtastpunkte aufgefasst werden, d.h. wenn ein Spiralpunkt einem Gitterpunkt zugeordnet ist, kann dieser als Abtastpunkt bezeichnet werden. Unter einem Gitter im k-Raum kann eine mehrdimensional, insbesondere zweidimensionale, Anordnung verstanden werden. Beispielsweise kann ein zweidimensionales Gitter durch zwei k-Raum-Achsen, z.B. eine k_y-Achse und eine k_z-Achse aufgespannt werden. Die k-Raum-Achsen können in Gitterkoordinaten eingeteilt werden, d.h. die k-Raum-Achsen können diskretisiert werden. Dadurch ergeben sich im Falle eines zweidimensionalen Gitters Gitterpunkte, die jeweils durch zwei Gitterkoordinaten, z.B. eine k_y-Gitterkoordinate und eine k_z-Koordinate festgelegt werden können.
Die Rasterung kann beispielsweise durch folgende Formeln beschrieben werden: y ~_i,s = round(y_i,s) (5) z ~_i,s = round(z_i,s) (6)
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine anisotrope Bildbereichskorrektur durchgeführt.
Üblicherweise liegt ein anisotroper Bildbereich vor, falls der Bildbereich in einer Richtung, z.B. k_z, eine andere Ausdehnung aufweist als in einer anderen Richtung, z.B. k_y. Dadurch wird üblicherweise das zumindest eine Erfassungsmuster, das ursprünglich isotrop auf einem Einheitskreis erzeugt wurde, zu einer Ellipse gestreckt und/oder gestaucht. In der Folge, wäre eine Unterabtastung in der Richtung der größeren Ausdehnung größer als in der Richtung der geringeren Ausdehnung. Durch eine anisotrope Bildbereichskorrektur kann dieser Effekt ausgeglichen werden.
Bevorzugt entsprechen bei der anisotropen Bildbereichskorrektur gleichlange Winkelbereiche der ursprünglichen Winkelkoordinaten gleichlangen Bogenlängen der korrigierten Winkelkoordinaten.
Insbesondere schließen eine erste und eine zweite ursprünglichen Winkelkoordinate einen ersten Winkelbereich und die zweite und eine dritte ursprüngliche Winkelkoordinate einen zweiten Winkelbereich ein. Dabei sind der erste und der zweite Winkelbereich gleich groß. Dabei sind vorzugsweise die erste und dritte Winkelkoordinate nicht identisch. Zudem sind bevorzugt der ersten ursprünglichen Winkelkoordinate eine erste korrigierte Winkelkoordinate, der zweiten ursprünglichen Winkelkoordinate eine zweite korrigierte Winkelkoordinate und der dritten ursprünglichen Winkelkoordinate eine dritte korrigierte Winkelkoordinate zugeordnet. Dabei begrenzen die erste und die zweite korrigierte Winkelkoordinate eine erste Bogenlänge und die zweite und die dritte korrigierte Winkelkoordinate eine zweite Bogenlänge, wobei die erste und die zweite Bogenlänge gleich lang sind.
Insbesondere wird bei der anisotropen Bildbereichskorrektur eine Zuordnung gleichmäßig abgetasteter Polarwinkel zu korrespondierenden Segementlängen auf dem Umfang einer Bildbereichsellipse invertiert. Zu diesem Zweck, kann ein unvollständiges elliptisches Integral zweiter Art E(φ), das auf das vollständige Integral E_complete über die ganze Ellipse normiert wird, nummerisch auf gleichmäßig verteilte Winkel φ im Bereich [0,2π[ berechnet werden. Dies kann durch folgende Formeln beschrieben werden:
Bei der anisotropen Bildbereichskorrektur wird vorzugsweise einer ursprünglichen Winkelkoordinate φ eines Spiralpunkte s eine korrigierte Winkelkoordinate φ' zugeordnet. Diese Zuordnung kann mit Hilfe einer Zuordnungstabelle erfolgen.
Die Zuordnung kann beispielsweise durch φ' = E^–1(φ) erfolgen, woraus die Zuordnungstabelle abgeleitet werden kann. Diese Korrektur kann in die Gleichung (3) und (4) eingesetzt werden, indem der ursprüngliche Winkel φ_i,s durch E^–1(φ) ersetzt wird. Für einen isotropen Fall mit w_y = w_z ergibt die inverse Zuordnung die Identität φ = E^–1(φ).
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Lage zumindest eines der mehreren Spiralpunkte auf Duplizität überprüft wird. Vorteilhafterweise wird die Prüfung auf Duplizität nach einer etwaigen anisotrope Bildbereichskorrektur durchgeführt.
Eine direkte Duplizität einer Lage liegt insbesondere vor, wenn zwei oder mehrere Spiralpunkte im k-Raum auf demselben Gitterpunkt liegen.
Bei der Überprüfung nach Duplizität werden vorzugsweise Symmetrieeigenschaften des k-Raums berücksichtigt. Beispielsweise wird überprüft, ob zwei oder mehrere Spiralpunkte im k-Raum auf gespiegelten, insbesondere um das Zentrum des k-Raums gespiegelten, Gitterpunkten liegen. In diesem Fall kann von einer gespiegelten Duplizität gesprochen werden.
Vorteilhafterweise wird Duplizität, insbesondere direkte und/oder gespiegelte Duplizität, vermieden. Daher wird bei Vorliegen von Duplizität bevorzugt zumindest eine alternative Lage gesucht.
Vorzugsweise wird die Überprüfung alternativer Lagen durch einen Suchradius begrenzt. Somit kann die Suche effizient gestaltet werden. Zudem stellt die Begrenzung des Suchradius sicher, dass es durch eine mögliche Verschiebung eines Spiralpunkts nicht zu großen Sprüngen im Gradientenmagnetfeld kommt. Somit können etwaige daraus resultierende Artefakte in rekonstruierten Magnetresonanzabbildungen vermieden werden.
Der Suchradius gibt vorteilhafterweise vor, in welchem Bereich um einen ursprünglichen Gitterpunkt, für den Duplizität vorliegt, nach alternativen Gitterpunkten gesucht wird. Beispielsweise werden bei der Suche nur Gitterpunkte berücksichtigt, die parallel zu einer Gitterachse, insbesondere zur k_y-Achse und/oder k_z-Achse, und/oder diagonal, insbesondere parallel zu einer Winkelhalbierenden von k_y- und k_z-Achse, unmittelbar an den ursprünglichen Gitterpunkt angrenzen.
Vorzugsweise wird bei Auffinden zumindest zweier alternativer Lagen eine der zumindest zwei alternativen Lagen als neue Lage zufällig festgelegt, d.h. die Zuordnung der neuen Lage erfolgt randomisiert.
Beispielsweise kann zunächst für jedes des zumindest einen Erfassungsmusters jeweils ein vorläufiges Erfassungsmuster erzeugt werden, welches auf Duplizität geprüft werden. Insbesondere können dadurch etwaige gleiche und/oder gespiegelte Abtastpunkte des zumindest einen vorläufigen Erfassungsmusters identifiziert werden. Die Abtastpunkte können, wie bereits erläutert in randomisierter Weise auf benachbarte Gitterpunkte verschoben werden. Dieser Prozess kann iterativ erfolgen und beispielsweise abgebrochen werden, wenn keine gleichen und/oder gespiegelten Abtastpunkte mehr vorhanden sind oder wenn bereits alle benachbarten Gitterpunkte bereits besetzt sind.
Damit kann insbesondere erreicht werden, dass ein über die mehreren Erfassungsmuster hinweg vollständig abgetasteter, insbesondere rechteckiger, Bereich des k-Raums, der sich üblicherweise im Zentrum des k-Raums befindet, maximiert wird.
Durch das Vermeiden von Duplizität, insbesondere einer randomisierten Bestimmung neuer Lagen, kann vorteilhafterweise die Inkohärenz des zumindest einen Erfassungsmusters erhöht werden.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass mehrere, also zumindest zwei, Erfassungsmuster erzeugt werden. Mehrere Erfassungsmuster sind insbesondere bei einer zeitaufgelösten Messung von Vorteil. Unter einer zeitaufgelösten Messung kann insbesondere eine dynamische Messung verstanden werden, die beispielsweise einen Bewegungsvorgang des Untersuchungsobjekts und/oder in dem Untersuchungsobjekt abbildet.
So kann beispielsweise ein erstes Erfassungsmuster zu einem ersten Zeitpunkt angewendet werden und ein weiteres Erfassungsmuster zu einem weiteren Zeitpunkt, d.h. einem ersten Zeitpunkt ist ein erstes Erfassungsmuster zugeordnet, einem zweiten Zeitpunkt ein zweites Erfassungsmuster usw.
Die Zeitpunkte können absolute und/oder relative Zeitpunkte sein. Sind die Erfassungsmuster absoluten Zeitpunkten zugeordnet, so wird üblicherweise das jeweilige Erfassungsmuster vollständig aufgenommen, d.h. zunächst beispielsweise ein komplettes erstes Erfassungsmuster zu einem ersten absoluten Zeitpunkt, dann ein komplettes zweites Erfassungsmuster zu einem zweiten absoluten Zeitpunkt usw.
Relative Zeitpunkte beziehen sich in der Regel auf Zeitpunkte innerhalb eines sich periodisch wiederholenden Vorgangs, wie z.B. Herzschläge und/oder Atembewegungen. So kann beispielsweise zu einem ersten relativen Zeitpunkt eine Speiche eines ersten Erfassungsmusters, dann zu einem zweiten relativen Zeitpunkt eine Speiche eines zweiten Erfassungsmusters, usw. aufgenommen werden. Darauf folgend wird wieder zu dem ersten relativen Zeitpunkt eine zweite Speiche des ersten Erfassungsmuster, dann zu dem zweiten relativen Zeitpunkt eine zweite Speiche des zweiten Erfassungsmusters usw. aufgenommen.
Beispielsweise wird bei einer Aufnahme von unterschiedlichen Herzphasen über mehrere Herzschläge hinweg mit EKG-Triggerung nach jeder R-Zacke des EKG-Signals eine Speiche des ersten Erfassungsmusters, dann eine Speiche des zweiten Erfassungsmusters aufgenommen usw. Bei der nächsten R-Zacke wiederholt sich dieser Vorgang entsprechend. So kann mit jedem Erfassungsmuster jeweils eine Herzphase aufgenommen werden. Unter einem relativen Zeitpunkt kann also insbesondere eine Phase eines periodischen Vorgangs verstanden werden.
Bevorzugt weist eine Speiche eines, insbesondere jedes, der mehreren Erfassungsmuster relativ zu einer Speiche eines weiteren der mehreren Erfassungsmuster einen Versatz um einen goldenen Winkel auf. Dadurch kann eine gleichmäßige Abtastung des k-Raums, insbesondere über die Zeit bei zeitaufgelösten Messungen, erreicht werden.
Der Versatz der Speichen zwischen den mehreren Erfassungsmustern kann insbesondere anhand eines Winkelversatzwerts φ_offset,p eines Erfassungsmusters t beschrieben werden. Dabei ist t vorzugsweise eine natürliche Zahl mit Null mit t ∊ [0,T[, wobei T die Anzahl der mehreren Erfassungsmuster ist. Der Winkelversatzwerts φ_offset,t eines Erfassungsmusters t kann dabei den Winkelversatzwert φ_offset in Gleichung (2) ersetzen.
Der Winkelversatzwert φ_offset,p eines Erfassungsmusters p lässt sich beispielsweise mit folgender Formel ausdrücken: φ_offset,t = t·N_s·φ_golden (9)
Hiermit kann gewährleistet werden, dass die erste Speiche des Erfassungsmusters t zu der letzten Speiche des Erfassungsmusters t – 1 um den goldenen Winkel versetzt ist. Dies ermöglicht, dass jede Speiche einzigartig ist gegenüber allen anderen Speichen aller Erfassungsmuster.
Die Prüfung auf Duplizität, die vorab bereits erläutert wurde, kann bei mehr als nur einem Erfassungsmuster natürlich analog auch auf die Speichen zumindest eines Teils der mehreren, insbesondere aller, Erfassungsmuster angewendet werden. Somit kann ermöglicht werden, dass über alle Phasen hinweg keine und/oder möglichst wenige gleiche und/oder gespiegelte Abtastpunkte auftreten.
Ferner wird eine Erfassungsmustererzeugungseinheit vorgeschlagen, die ausgebildet ist, ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen auszuführen. Die Erfassungsmustererzeugungseinheit kann insbesondere einen oder mehrere Prozessoren und/oder einen Speicher umfassen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen, 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.
Die Erfassungsmustererzeugungseinheit kann insbesondere ausgestaltet sein, in eine Magnetresonanzvorrichtung integriert zu werden und/oder eine Datenschnittstelle umfassen, die ausgestaltet ist, Daten an eine Magnetresonanzvorrichtung zu übermitteln. Es ist auch denkbar, dass die Erfassungsmustererzeugungseinheit unabhängig von einer Magnetresonanzvorrichtung arbeitet.
Außerdem wird eine Magnetresonanzvorrichtung mit einer Erfassungsmustererzeugungseinheit vorgeschlagen, die ausgebildet ist, ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen auszuführen. Die Magnetresonanzvorrichtung kann beispielsweise eine Systemsteuereinheit zur Steuerung der Magnetresonanzvorrichtung umfassen, welche wiederum die Erfassungsmustererzeugungseinheit umfasst.
Ferner wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit einer Erfassungsmustererzeugungseinheit ladbar ist und Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, aufweist, um ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Erfassungsmustererzeugungseinheit ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann dabei eine Software mit einem Quellcode, der noch kompiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder einen ausführbaren Softwarecode umfassen, der zur Ausführung nur noch in die Erfassungsmustererzeugungseinheit zu laden ist. Durch das Computerprogrammprodukt kann das Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Erfassungsmustererzeugungseinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Erfassungsmustererzeugungseinheit 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 Erfassungsmustererzeugungseinheit geladen werden kann, der mit der Erfassungsmustererzeugungseinheit direkt verbunden oder als Teil der Erfassungsmustererzeugungseinheit ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Erfassungsmustererzeugungseinheit 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 von dem Datenträger gelesen und in eine Erfassungsmustererzeugungseinheit gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. So kann die Erfindung auch von dem besagten computerlesbaren Medium und/oder dem besagten elektronisch lesbaren Datenträger ausgehen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Magnetresonanzvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
2 ein Blockdiagramm einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 ein Blockdiagramm einer möglichen Ausgestaltung eines Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 eine Prinzipskizze einer Erzeugung von Spiralpunkten,
5 eine Darstellung eines Erfassungsmusters,
6 eine Darstellung mehrerer Erfassungsmuster,
7 eine Darstellung eines Erfassungsmusters vor einer anisotropen Bildbereichskorrektur,
8 eine Darstellung eines Erfassungsmusters nach einer anisotropen Bildbereichskorrektur,
9 eine Prinzipskizze für eine anisotrope Bildbereichskorrektur,
10 eine Darstellung einer Zuordnungstabelle für eine anisotrope Bildbereichskorrektur,
11 eine Prinzipskizze für eine Überprüfung einer Lage eines Spiralpunkts auf Duplizität und einer Suche nach alternativen Lagen.
In 1 ist eine Magnetresonanzvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Die Magnetresonanzvorrichtung 10 umfasst eine Magneteinheit 11, die einen supraleitenden Hauptmagneten 12 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 13 umfasst. Zudem weist die Magnetresonanzvorrichtung 10 einen Patientenaufnahmebereich 14 auf zu einer Aufnahme eines Patienten 15. Der Patientenaufnahmebereich 14 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zylinderförmig ausgebildet und in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 11 zylinderförmig umgeben. Grundsätzlich ist jedoch eine davon abweichende Ausbildung des Patientenaufnahmebereichs 14 jederzeit denkbar. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 der Magnetresonanzvorrichtung 10 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen innerhalb des Patientenaufnahmebereichs 14 bewegbar ausgestalteten Patiententisch 17 auf.
Die Magneteinheit 11 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 18 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 18 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 19 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gesteuert. Die Magneteinheit 11 umfasst weiterhin eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als fest in die Magnetresonanzvorrichtung 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist zu einer Anregung einer Magnetisierung, die sich in dem von dem Hauptmagneten 12 erzeugten Hauptmagnetfeld 13 einstellt, ausgelegt. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von einer Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gesteuert und strahlt HF-Pulse, insbesondere Anregungspulse und/oder Refokussierungspulse, gemäß einer vorbestimmten Pulssequenz in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von einem Patientenaufnahmebereich 14 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gebildet ist, ein. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist weiterhin zum Empfang von Magnetresonanzsignalen ausgebildet.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 12, der Gradientensteuereinheit 19 und zur Steuerung der Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 weist die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Systemsteuereinheit 22 auf. Die Systemsteuereinheit 22 steuert zentral die Magnetresonanzvorrichtung 19, wie beispielsweise das Durchführen der Pulssequenz. Um die Pulssequenz zu erstellen, weist die Systemsteuereinheit vorteilhafterweise eine Erfassungsmustererzeugungseinheit 26 auf, die ausgebildet ist, ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen auszuführen. Die Erfassungsmustererzeugungseinheit 26 kann insbesondere eine hier nicht dargestellte programmierbare Recheneinheit umfassen, die insbesondere einen oder mehrere Prozessoren und/oder einen Speicher aufweist.
In den Speicher der programmierbaren Recheneinheit ist ein Programm ladbar, mit Programmmitteln, um ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen auszuführen, wenn das Programm in der Recheneinheit ausgeführt wird.
Zudem umfasst die Systemsteuereinheit 22 eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit zu einer Auswertung von medizinischen Bilddaten, die während der Magnetresonanzuntersuchung erfasst werden. Des Weiteren umfasst Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Benutzerschnittstelle 23, die mit der Systemsteuereinheit 22 verbunden ist. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanzbilder können auf einer Anzeigeeinheit 24, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, der Benutzerschnittstelle 23 für ein medizinisches Bedienpersonal angezeigt werden. Weiterhin weist die Benutzerschnittstelle 23 eine Eingabeeinheit 25 auf, mittels der Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von dem medizinischen Bedienpersonal eingegeben werden können.
In 2 ist ein beispielhaftes Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen dargestellt. In einem Schritt 110 wird mit der Erfassungsmustererzeugungseinheit 26 zumindest ein Erfassungsmuster mit mehreren Spiralpunkten erzeugt. In diesem Fall handelt es sich um ein vorläufiges Erfassungsmuster, da in einem darauf folgenden Schritt 120 eine anisotrope Bildbereichskorrektur durchgeführt wird. Nach der anisotropen Bildbereichskorrektur werden schließlich in Schritt 130 die Lagen der mehreren Spiralpunkte auf Duplizität überprüft und gegebenenfalls korrigiert.
Die Prüfung und Korrektur der Lagen der mehreren Spiralpunkte in Schritt 130 erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung aller zuvor erzeugen Erfassungsmuster, d.h. wird in Schritt 110 mehr als nur ein Erfassungsmuster erzeugt, werden in Schritt 130 die Spiralpunkte jedes Erfassungsmusters nicht einzeln, sondern miteinander betrachtet.
In 3 wird der Schritt 110 in weitere Unterschritte unterteilt dargestellt. In Schritt 111 werden zunächst Spiralpunkte generiert, die auf spiralartigen Speichen angeordnet sind. Beispielhaft werden in 4 drei Speichen s0, s1, s2 damit jeweils vierzehn Spiralpunkten dargestellt, die exemplarisch für die Speiche s0 mit i0,0, i1,0, i2,0, i3,0, i4,0, i5,0, i6,0, i7,0, i8,0, i9,0, i10,0, i11,0, i12,0, i13,0 mit Bezugszeichen versehen sind. Dabei weisen die Speiche s0 relativ zur Speiche s1 und die Speiche s1 relativ zur Speiche s2 einen Versatz um den goldenen Winkel φ_golden auf.
Die Lage der Spiralpunkte i wird hier abhängig von einer Anzahl von Spiralpunkten pro Speiche N_p, einem Winkelbereichswert φ_rotation, dem goldenen Winkel φ_golden, einem Winkelversatzwert φ_offset und einem Unschärfewert ξ gemäß der den Gleichungen (1) und (2) berechnet, wobei hier φ_offset = ξ = 0 gewählt wurde.
In einem Schritt 112 wird die Lage der Spiralpunkte von einem polaren Koordinatensystem in ein kartesisches Koordinatensystem transformiert. Dies geschieht beispielsweise anhand der Gleichungen (3) und (4), wobei die Transformation abhängig von zumindest einer Ausdehnung eines Bildbereichs und/oder zumindest einer Punktdichte erfolgt. In Schritt 113 wird die Lage der mehreren Spiralpunkte gerastert. Dies geschieht beispielsweise anhand der Gleichungen (5) und (6).
Die anisotrope Bildbereichskorrektur wird durch die 7 bis 10 illustriert. So wird in 7 in ein unkorrigiertes Erfassungsmuster 700 in einer k_y/k_z-Ebene eines k-Raums dargestellt sowie ein zugehöriges Histogramm, das die Verteilung der Spiralpunkte entlang der k_y-Achse zeigt. Dabei ist zu erkennen, dass eine starke Ungleichverteilung der Spiralpunkte vorliegt. Um die Ungleichverteilung der Spiralpunkte zu reduzieren, wird die anisotrope Bildbereichskorrektur durchgeführt, welche zu dem korrigierten Erfassungsmuster 800 führt, das in 8 dargestellt ist.
Ein mögliches Prinzip der anisotropen Bildbereichskorrektur wird in 9 illustriert. Auf der linken Seite wird ein (isotroper) Einheitskreis dargestellt, auf dem exemplarisch acht ursprüngliche Punkte P0, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 eingezeichnet sind. Jedem dieser ursprünglichen Punkte kann eine ursprüngliche Winkelkoordinate zugewiesen werden, z.B. wird dem Punkt P1 die Winkelkoordinate α₁, dem Punkt P2 die Winkelkoordinate α₂ und dem Punkt P0 die hier nicht dargestellte Winkelkoordinate α₀ = 0. Die ursprünglichen Winkelkoordinaten α₀ und α₁ schließen dabei einen ersten Winkelbereich der Größe δ ein. Die ursprünglichen Winkelkoordinaten α₁ und α₂ schließen einen zweiten Winkelbereich derselben Größe wie der ersten Winkelbereich δ ein.
Auf der rechten Seite wird eine aus dem Einheitskreis transformierte (anisotrope) Ellipse dargestellt, die um einen Anisotropiefaktor W/W‘ gestaucht ist. Dabei ergeben sich aus den ursprünglichen Punkten P0, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 korrigierte Punkte P0‘, P1‘, P2‘, P3‘, P4‘, P5‘, P6‘, P7. Der korrigierte Punkt P0‘ wird durch eine hier nicht dargestellte erste korrigierte Winkelkoordinate α₀‘ = 0 beschrieben, analog P1‘ durch eine zweite korrigierte Winkelkoordinate α₁‘ und P2‘ durch eine dritte korrigierte Winkelkoordinate α₂‘. Dabei begrenzen die erste und die zweite korrigierte Winkelkoordinate α₀‘, α₁‘ eine erste Bogenlänge und die zweite und die dritte korrigierte Winkelkoordinate α₁‘, α₂‘ eine zweite Bogenlänge, wobei die erste und die zweite Bogenlänge jeweils eine gleiche Länge Δ aufweisen.
Nach diesem Prinzip kann einer ursprünglichen Winkelkoordinate α eine korrigierte Winkelkoordinate α‘ zugeordnet werden und somit das Erfassungsmuster mit einer anisotropen Bildbereichskorrektur korrigiert werden. Vorteilhafterweise geschieht dies mit Hilfe einer Zuordnungstabelle, wie sie für einen exemplarischen Anisotropiefaktor in 10 abgebildet ist. Diese Zuordnungstabelle ermöglicht somit eine Zuordnung von gleichmäßigen Polarwinkeln zu gleichmäßigen elliptischen Segmentlängen.
In 11 wird eine Überprüfung einer Lage zumindest eines der mehreren Spiralpunkte auf Duplizität illustriert. Dabei ist der k-Raum 200 gerastert durch ein Gitter 210, d.h. die mehreren Spiralpunkte liegen auf Gitterpunkten des Gitters 210. In diesem Beispiel soll der Gitterpunkt 201 mit den Koordinaten (k_y,k_z) = (3,3) auf Duplizität überprüft werden.
In diesem Beispiel sei gegeben, dass die Gitterpunkte 203 bereits besetzt sind, d.h. die Gitterpunkte 203 bereits durch Spiralpunkte abgetastet werden. Die Überprüfung ergibt also, dass der zu überprüfende Gitterpunkt (3,3) bereits besetzt ist, d.h. der Gitterpunkt (3,3) wird bereits durch einen anderen Spiralpunkt abgetastet.
Folglich liegt hier eine Duplizität vor, so dass nach einer alternativen Lage gesucht wird. Diese Suche wird durch einen Suchradius 202 begrenzt, d.h. es werden in diesem Fall nur die direkt benachbarten Gitterpunkte berücksichtigt. Parallel zur k_y-Achse sind dies die Gitterpunkte (2,3) und (4,3), parallel zur k_y-Achse sind dies die Gitterpunkte (3,2) und (3,4), parallel zu einer Winkelhalbierenden von k_y- und k_z-Achse sind dies die Gitterpunkte (2,4) und (4,2) sowie (2,2) und (4,4).
Ebenso wie der Punkt (3,3) scheiden bei dieser Suche die Gitterpunkte (2,3) und (4,3) aus, da auch diese bereits besetzt sind. Bei der Überprüfung auf Duplizität werden Symmetrieeigenschaften des k-Raums 200 berücksichtigt, beispielsweise bei Anwendung einer Partial-Fourier-Methode. Insbesondere scheiden bei der Suche nach alternativen Lagen diejenigen Gitterpunkte aus, deren am Zentrum 206 des k-Raums punktegespiegelte Gitterpunkte 204 bereits besetzt sind. Als Kandidaten für eine alternative Lage bleiben die Gitterpunkte 205 übrig. Davon wird ein Gitterpunkt, z.B. (3,4), als neuer Gitterpunkt zufällig festgelegt.
5 zeigt beispielhaft ein Erfassungsmuster 220, das sich aus einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben kann. Hierbei weist das Erfassungsmuster acht Speichen s0, s1, s2, s3, s4, s5, s6, s7 mit jeweils vierzehn Spiralpunkten. Es kann aber auch mehr als nur ein Erfassungsmuster erzeugt werden, wie beispielhaft in 6 dargestellt wird. Durch geeignete Versatzwinkel zwischen jedem Erfassungsmuster können die Speichen gleichmäßig über den k-Raum 200 verteilt werden und keine Speiche wird vorteilhafterweise öfter als einmal abgetastet.
Insbesondere weist die Speiche s8 des Erfassungsmusters 230 relativ zur Speiche s7 des Erfassungsmusters 220 einen Versatz um den goldenen Winkel auf. Ferner weist auch die Speiche s16 des Erfassungsmusters 240 relativ zur Speiche s15 des Erfassungsmusters 230 einen Versatz um den goldenen Winkel auf.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei der dargestellten Erfassungsmustererzeugungseinheit und Magnetresonanzvorrichtung lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Erfassungsmusters für eine Erfassung von Magnetresonanzsignalen, wobei mit einer Erfassungsmustererzeugungseinheit zumindest ein Erfassungsmuster erzeugt wird, wobei das zumindest eine Erfassungsmuster mehrere spiralartige Speichen in einem k-Raum aufweist, wobei jede Speiche mehrere Spiralpunkte aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest einer der Spiralpunkte jeder Speiche im Zentrum des k-Raums liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Spiralpunkte der Speichen in einer Erfassungsmusterebene eines dreidimensionalen k-Raums liegen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jedem Spiralpunkt eine Auslesetrajektorie zugeordnet ist, gemäß derer die Magnetresonanzsignale erfasst werden, wobei jede Auslesetrajektorie die Erfassungsmusterebene in dem zugeordneten Spiralpunkt schneidet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede der mehreren Speichen eines Erfassungsmusters relativ zu zumindest einer weiteren Speiche desselben Erfassungsmusters einen Versatz um einen goldenen Winkel aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der mehreren Spiralpunkte pro Speiche abhängig von einer zeitlichen Auflösung festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Anzahl an Speichen abhängig von einer Unterabtastung festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lage der mehreren Spiralpunkte einer Speiche abhängig von einer Anzahl von Spiralpunkten pro Speiche und/oder einem Unschärfewert und/oder einem Winkelbereichswert und/oder einem goldenen Winkel und/oder einem Winkelversatzwert sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lage der mehreren Spiralpunkte von einem polaren Koordinatensystem in ein kartesisches Koordinatensystem transformiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Transformation abhängig von zumindest einer Ausdehnung eines Bildbereichs und/oder zumindest einer Punktdichte erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lage der mehreren Spiralpunkte gerastert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine anisotrope Bildbereichskorrektur durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine erste und eine zweite ursprünglichen Winkelkoordinate einen ersten Winkelbereich einschließt, wobei die zweite und eine dritte ursprüngliche Winkelkoordinate einen zweiten Winkelbereich einschließt, wobei der erste und der zweite Winkelbereich gleich groß sind, wobei der ersten ursprünglichen Winkelkoordinate eine erste korrigierte Winkelkoordinate, der zweiten ursprünglichen Winkelkoordinate eine zweite korrigierte Winkelkoordinate und der dritten ursprünglichen Winkelkoordinate eine dritte korrigierte Winkelkoordinate zugeordnet sind, wobei eine erste und die zweite korrigierte Winkelkoordinate eine erste Bogenlänge und die zweite und die dritte korrigierte Winkelkoordinate eine zweite Bogenlänge begrenzen, wobei die erste und die zweite Bogenlänge gleich lang sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei einer ursprünglichen Winkelkoordinate eines Spiralpunktes eine korrigierte Winkelkoordinate zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Zuordnung mit Hilfe einer Zuordnungstabelle erfolgt.
Verfahren nach einem der einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lage zumindest eines der mehreren Spiralpunkte auf Duplizität überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei Symmetrieeigenschaften des k-Raums berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei bei Vorliegen von Duplizität zumindest eine alternative Lage gesucht wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Suche alternativer Lagen durch einen Suchradius begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei bei Auffinden zumindest zweier alternativer Lagen eine der zumindest zwei alternativen Lagen zufällig festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere Erfassungsmuster erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei eine Speiche eines der mehreren Erfassungsmuster relativ zu einer Speiche eines weiteren Erfassungsmusters einen Versatz um einen goldenen Winkel aufweist.
Erfassungsmustererzeugungseinheit mit Mitteln, die dazu ausgebildet sind, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 auszuführen.
Magnetresonanzvorrichtung mit einer Erfassungsmustererzeugungseinheit nach Anspruch 23.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit einer Erfassungsmustererzeugungseinheit ladbar ist, mit Programmmitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 auszuführen, wenn das Programm in der Recheneinheit der Erfassungsmustererzeugungseinheit ausgeführt wird.