DE102016202884A1

DE102016202884A1 - Dynamisches Justierungsverfahren mit mehreren Justierungsparametern

Info

Publication number: DE102016202884A1
Application number: DE102016202884.7A
Authority: DE
Inventors: Berthold Kiefer; Alto Stemmer
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: DE102016202884B4; US20170242089A1; US10705172B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von einer Justierung einer MR Anlage, in der ein Untersuchungsobjekt zur Erzeugung von MR Bildern des Untersuchungsobjekts in zumindest ein Anregungsvolumen unterteilt ist, mit den folgenden Schritten: Bestimmen von ersten Justierungsparameter für das zumindest ein Anregungsvolumen des Untersuchungsobjekts; Bestimmen von zweiten Justierungsparameter für das zumindest eine Anregungsvolumen des Untersuchungsobjekts, die sich von den ersten Justierungsparametern unterscheiden; Messen von ersten MR Signalen aus dem zumindest einen Anregungsvolumen, unter Verwendung der ersten; Messen von zweiten MR Signalen aus dem einen Anregungsvolumen, unter Verwendung der zweiten; Erstellen eines ersten MR Bildes des zumindest einen Anregungsvolumen mit Hilfe der ersten MR Signale; Erstellen eines zweiten MR Bildes des zumindest einen Anregungsvolumen mit Hilfe der zweiten MR Signale.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Justierung einer MR Anlage und zugehörige MR Anlage hierfür weiterhin ist ein Computerprogrammprodukt und ein elektronisch lesbarer Datenträger bereitgestellt.
Viele MR Methoden, wie spektrale Fettunterdrückung oder schnelle Bildgebungsverfahren, wie EPI (Echo Planar Imaging) oder Bildgebungsverfahren mit spiralen Trajektorien stellen hohe Anforderungen an die Homogenität des Grund- oder Polarisationsfeldes B0. Der individuelle Körper eines jeden Patienten verformt das lokale Feld. Um die genannten Methoden trotzdem anwenden zu können führt man patientenindividuell ein sogenanntes „In vivo shimming“ durch, d.h. es erfolgt eine Justierung der MR Anlage an die untersuchte Person. Hierbei wird zunächst das lokale B0-Feld in der Untersuchungsregion gemessen, zur Erstellung einer sogenannte B0-Karte oder Grundfeldkarte (engl. „B0-map“), und anschließend werden anhand der B0-Karte DC-Offset Ströme für die drei Gradientenspulen sowie Ströme für spezielle Shimspulen höherer Ordnung berechnet, derart, dass die lokalen Feldverzerrungen bestmöglich kompensiert werden. Nach Einstellung dieser Ströme wird in der Regel in einer Frequenzjustierung eine RF-Resonanzfrequenz für die gewünschte spektrale Komponente des untersuchten Gewebes (in der der Regel an Wasser gebundene Protonen) ermittelt.
Die Feinheit, mit der lokale B0-Feld Inhomogenitäten kompensiert werden, hängt primär von der Zahl und Ordnung der vorhandenen (und nutzbaren) Shimkanäle ab. Bei modernen MR Anlagen werden die linearen Terme x, y, und z in der Regel über statische Offsetströme der drei Gradientenspulen erzeugt. Wegen des linearen Feldverlaufs entlang der Gradientenrichtung spricht man auch von den Shimkanälen 1ster Ordnung.
Des Weiteren verfügen viele moderne MR Geräte über dedizierte Shimspulen. Diese Shimspulen sind häufig so konstruiert, dass die von ihnen erzeugten Felder durch Kugelflächenfunktionen beschrieben werden können. Die Shimkanäle zweiter Ordnung umfassen beispielsweise 5 Shimspulen die Felder erzeugen deren räumlicher Verlauf in guter Näherung durch z2 (Kanal M4/A20), xz (Kanal M5/A21), yz (Kanal M5/A21), x2 – y2/2 (Kanal M6/B21), xy (Kanal M8/B22) beschrieben werden kann.
Da die Ordnung der entsprechenden Kugelflächenfunktionen aber begrenzt ist, gelingt es in der Regel nicht schnell variierende Felder in der Nähe von Suszeptibilitäts-Grenzflächen komplett zu korrigieren.
In Mehrschicht 2D Messungen lassen sich in der Regel bessere Ergebnisse mit einem sogenannten dynamischen Shimmen erzielen, bei dem die optimalen DC-Offset- und Shimströme sowie eine RF Mittenfrequenz für jede Einzelschicht individuell berechnet werden und vor der Akquisition der Einzelschicht umgestellt werden. Allerdings können wegen langer Einschwingzeiten einiger Shimspulen auf derzeitigen klinischen Geräten in der Regel nicht alle Shimkanäle beim dynamischen Shimmen genutzt werden. Um die Messzeit nicht signifikant zu erhöhen schaltet man beim dynamischen Shimmen häufig nur die Shimkanäle erster Ordnung (Gradienten) und die RF Mittenfrequenz („RF center frequency“) dynamisch, also während der Laufzeit der Sequenz. Da der Verlauf der B0-Inhomogenitäten innerhalb einer Schicht nicht linear ist gelingt es in der Regel auch mit dem dynamischen Shimmen nicht, die B0-Inhomogenitäten innerhalb einer Schicht vollständig zu kompensieren.
Dynamischen Shimmen geht zurück auf die Arbeiten von Blamire et al. (MRM 36 (1996) 159–165) und Morrell et al. (MRM 38 (1997) 477–483). Morrell et al. führen zunächst eine Shim Justierung für das komplette Zielvolumen durch. Diese optimiert die Shimströme also für das komplette Zielvolumen und schließt auch die Shimkanäle ein, die später individuell über für die einzelnen Sub-Zielvolumen dynamisch angepasst werden. Ferner wird die Mittenfrequenz für die Schicht optimiert, die dem Gradientenisozentrum am nächsten ist. Anschließend wird die B0-Karte akquiriert und optimale lineare Shimterme und Mittenfrequenz für jede Schicht (Sub-Zielvolumen) berechnet. Vor der Akquisition jeder Schicht werden die für diese Schicht optimierten linearen Shimströme und die Mittenfrequenz eingestellt.
Im Allgemeinen nehmen die nach der in-Vivo-Justierung verbleibenden Artefakte mit der Feldstärke zu.
Es besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Nachteile zu vermeiden und ein Justierungsverfahren bereitzustellen, das die Anpassung der MR Anlage an die Untersuchungsperson weiter verbessert.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Durchführung von einer Justierung eine MR Anlage bereitgestellt, in der ein Untersuchungsobjekt zur Erzeugung von MR Bildern des Untersuchungsobjekts eines oder in mehrere Anregungsvolumina unterteilt ist. In einem Schritt des Verfahrens werden erste Justierungsparameter für eines der Anregungsvolumina des Untersuchungsobjekts bestimmt. Weiterhin werden zweite Justierungsparameter für dieses eine Anregungsvolumen des Untersuchungsobjekts bestimmt, die sich von den ersten Justierungsparametern unterscheiden. Anschließend werden erste MR Signale aus dem einen Anregungsvolumen gemessen, unter Anwendung der ersten Justierungsparameter. Weiterhin werden zweite MR Signal aus dem einen Anregungsvolumen gemessen, unter Anwendung der zweiten Justierungsparameter. Anschließend wird ein erstes MR Bild des einen Anregungsvolumens mithilfe der ersten gemessenen MR Signale erzeugt, und es wird ein zweites MR Bild des einen Anregungsvolumens mithilfe der zweiten gemessenen MR-Signale erzeugt.
Die beiden MR Bilder können die beiden MR Bilder des Anregungsvolumens angezeigt werden, sodass der befundende Arzt mehr Informationen zur Verfügung hat. Dadurch erhöht sich die Chance, dass klinische Auffälligkeiten in den MR-Bildern, die sonst durch eine nicht optimale Justierung des B0 Feldes verdeckt werden, identifiziert werden können. Dabei kann man z.B. die Justierparameter derart wählen das die ersten Justierungsparameter für einen ersten Teilbereich des Anregungsvolumens optimiert sind, während die zweiten Justierungsparameter für einen zweiten Teilbereich des Anregungsvolumens optimiert sind, der sich vom ersten Teilbereich zumindest teilweise unterscheidet.
In einer Ausführungsform werden das erste MR Bild und das zweite MR Bild des einen Anregungsvolumens zu einem Gesamtbild des ersten Anregungsvolumens superpositioniert. Dieses Gesamtbild zeigt in der Regel weniger verbleibende Artefakte z.B. infolge der Inhomogenitäten des B0 Feldes als MR Bilder, die entsprechend oft mit denselben Justierungsparametern gemessen wurden.
Hierbei ist es möglich, dass das erste MR Bild und/oder das zweite MR Bild vor der Erstellung des Gesamtbildes korrigiert wird, d.h. der Einfluss aufgrund der unterschiedlichen Justierungsparameter wird korrigiert.
Vorzugsweise unterscheiden sich die ersten Justierungsparameter und die zweiten Justierungsparameter in zumindest einem der folgenden Parameter: einer RF-Mittenfrequenz, einem Strom durch eine der Gradienten und oder Shimspulen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird mindesten ein Anregungsvolumen in mehrere Teilbereiche unterteilt. Nachdem das Anregungsvolumen in zumindest zwei Teilbereiche unterteilt ist, werden HF Signale in das Anregungsvolumen eingestrahlt und erste MR Signale aus dem Anregungsvolumen empfangen. Bei dieser ersten Messung werden während des Einstrahlen der HF Signale und/oder zwischen Einstrahlen und Empfangen der MR Signal und/oder während des Empfangens der ersten MR Signale die ersten Justierparameter angewandt. Danach werden in einer zweiten Messung wiederum HF Signale in das Anregungsvolumen eingestrahlt und zweite MR Signale empfangen. Bei dieser zweiten Messung werden während des Einstrahlen der HF Signale und/oder zwischen Einstrahlen und Empfangen der zweiten MR Signal und/oder während des Empfangens der zweiten MR Signale die zweiten Justierparameter angewandt.
Weiterhin kann eine Feldkarte ermittelt werden, die die Inhomogenitäten des Grundfeldes B0 in Anwesenheit des Untersuchungsobjekts in der MR Anlage innerhalb des Anregungsvolumens wiedergibt. Mit Hilfe der Feldkarte kanneine erste verbleibende Feldkarte ermittelt werden die Restinhomogenitäten des Grundfeldes B0 innerhalb des Anregungsvolumens nach Einstellung der ersten Justierungsparameter wiedergibt. Diese erste verbleibende Feldkarte kann entweder berechnet werden unter Verwendung der Feldkarte und der ersten Justierparameter oder gemessen werden indem während der Messung die ersten Justierparameter angewandt werden. Entsprechend kann eine zweite verbleibende Feldkarte ermittelt werden die Restinhomogenitäten des Grundfeldes B0 innerhalb des Anregungsvolumens nach Einstellung der zweiten Justierungsparameter wiedergibt. Die Ermittlung erfolgt wiederum rechnerisch unter Verwendung der Feldkarte und der zweiten Justierparameter oder durch eine Messung während der die zweiten Justierparameter angewandt werden.
Das aus den ersten MR Signalen berechnete erste MR Bild und das aus den zweiten MR Signalen berechnete zweite MR Bild des Anregungsvolumens kann zu einem Gesamtbild superpositioniert werden.
Diese erste verbleibende Feldkarte und/oder die zweite verbleibende Feldkarte können dann bei der Superpositionierung zur Erstellung des Gesamtbildes verwendet werden. Hierbei kann z.B. das erste MR Bild unter Verwendung der ersten verbleibenden Feldkarte aus den ersten MR Signalen berechnet werden oder es kann zunächst aus den ersten MR Signalen ein erstes Zwischenbild berechnet werden das anschließend mit Hilfe der ersten verbleibenden Feldkarte korrigiert wird zum Erstellen des ersten MR Bildes. Entsprechend kann das zweite MR Bild unter Verwendung der zweiten verbleibenden Feldkarte aus den zweiten MR Signalen berechnet werden oder es kann zunächst aus den zweiten MR Signalen ein zweites Zwischenbild berechnet das anschließend mit Hilfe der zweiten verbleibenden Feldkarte korrigiert wird zum Erstellen des zweiten MR Bildes. Anschließend kann erstes und zweites MR Bild zu einem Gesamtbild superpositioniert werden. korrigiert werden.
Die Superpositionierung von ersten und zweiten MR Bild zu einem Gesamtbild kann erfolgen idem Bildpunkten, die in dem ersten Teilbereich des Anregungsvolumen liegen, Signalwerte aus dem ersten MR Bild zugewiesen werden, während Bildpunkten, die im zweiten Teilbereich liegen Signalwerte aus dem zweiten MR Bild zugewiesen werden. Hierdurch erhält man ein Gesamtbild, das insgesamt weniger Artefakte aufweist als erstes und zweites MR Bild, da das erste MR Bild aus den ersten MR Signalen berechnet wurde die die unter Anwendung der ersten Justierparameter gemessen wurden und diese ersten Justierparameter derart ermittelt wurde das die Restinhomogenitäten des Grundfeldes im ersten Teilbereich bestmöglich kompensiert werden und das zweite MR Bild aus den zweiten MR Signalen berechnet wurde die die unter Anwendung der zweiten Justierparameter gemessen wurden und diese zweiten Justierparameter derart ermittelt wurde das die Restinhomogenitäten des Grundfeldes im zweiten Teilbereich bestmöglich kompensiert werden.
Bei der Superpositionerung vom ersten und zweiten MR Bild ist es weiterhin möglich, dass Bildpunkten, die in einem Grenzbereich zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich liegen, Signalwerte zugewiesen werden, die beide Signalwerte berücksichtigen, die das erste und das zweite MR Bild im entsprechenden MR Bildpunkt haben.
Beispielsweise können sich die beiden Justierungsparameter in der Mittenfrequenz unterscheiden. Hierbei wird eine Mittenfrequenz als Referenzfrequenz verwendet während für die andere Mittenfrequenz eine Differenzfrequenz berechnet wird zur Referenzfrequenz. Aus der Differenzfrequenz wird eine Verschiebung der Bildpunkte im entsprechenden MR Bild bestimmt, das nach Anwenden der anderen Justierungsparameter erstellt wurde, wobei die Verschiebung rückgängig gemacht wird vor der Superpositionierung der beiden MR Bilder.
Vorzugsweise wird das oben beschriebene Verfahren bei der Aufnahme von MR-Signalen mit der Echoplanartechnik angewendet. Bei MR Aufnahmen mit der dieser Technik ist eine Justierung des Grundfeldes an die Untersuchungsperson besonders von Bedeutung, da diese bei der EPI Bildgebungssequenz Inhomogenitäten des Grundfeldes zu Verschiebungen der Pixel in Phasenkodierrichtung führen. Die Verschiebung eines Pixels ist dabei abhängig von der Abweichung der verbleibenden Inhomogenität des Grundfeldes am Ort des Pixels und Bildgebungsparameters der EPI Sequenz, beispielweise einem Echoabstand (Zeit zwischen der Akquisition von zwei Phsenkodierzeilen) und einen physikalischen Gesichtsfeld („field of view“) in Phasenkodierrichtung. Diese Bildgebungsparameter sind in der Regel bekannt. Des Weiteren wird die verbleibende Inhomogenität des Grundfeldes innerhalb des Anregungsvolumens während der Anwendung der ersten Justierparameter durch die erfindungsgemäß ermittelte erste verbleibende Feldkarte wiedergeben. Bei EPI kann man also bei der Berechnung des ersten MR Bildes aus den ersten MR Signalen erfindungsgemäß eine Verschiebungskorrektur durchführen, die die mit Hilfe der ersten verbleibenden Feldkarte und der bekannten Bildgebungsparameter berechnete Verschiebung pixelweise rückgängig macht. Entsprechend kann man bei der Berechnung des zweiten MR Bildes aus den zweiten MR Signalen erfindungsgemäß eine Verschiebungskorrektur durchführen, die die mit Hilfe der zweiten verbleibenden Feldkarte und der bekannten Bildgebungsparameter berechnete Verschiebung pixelweise rückgängig macht..
Die Erfindung kann selbstverständlich auch bei anderen Aufnahmetechniken verwendet werden, insbesondere immer dann wenn eine gute Homogenität des Grundfeldes notwendig ist, wie bei der Unterdrückung des Fettsignals mit spektral sensitiven Pulsen oder bei der MR Bildgebung mit Spiralsequenzen.
Weiterhin wird eine MR Anlage bereitgestellt mit einer MR Steuereinheit die ausgebildet ist, die obigen Schritte durchzuführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 schematisch eine MR Anlage, mit der eine Justierung erfindungsgemäß durchgeführt werden kann.
2 ein Teil eines Flussdiagramm mit Schritten zur Durchführung einer Justierung eine MR Anlage gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
3 einen weiteren Teil des Flussdiagramm von 2 zur Durchführung der Justierung.
4 einen weiteren Teil des Flussdiagramm von 2 und zur Durchführung der Justierung.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung erweitert das dynamische Shimmen dahingehend, dass verschiedene Justierungsparameter für mindestens eine Anregungsschicht bestimmt werden. Jede Schicht wird anschließend mehrfach gemessen, wobei jeweils eine der für diese Schicht ermittelten Justierungsparameter (angewendet wird. Die Justierparameter umfassen dabei ein RF-Mittenfrequenz und/oder statische Offsetströme für die Gradientspulen der Anlage und/oder Ströme für deduzierte Shimspulen der Anlage. Aus den Messdaten jeder Einzelmessung werden zunächst Einzelbilder der Schicht berechnet. Anschließend können die Einzelbilder korrigiert werden derart, dass Artefakte in Folge der verschieden Shimeinstellungen bzw. der verschiedene RF-Mittenfrequenz kompensiert oder zumindest zwischen den Schichten angeglichen werden. In einer Ausführungsform werden die korrigierten Einzelbilder zu einem Gesamtbild superpositioniert. Dieses zeigt in der Regel weniger verbleibende Artefakte in Folge der B0-Inhogenitäten als Bilder die entsprechend oft mit jeweils derselben Shim-Einstellung/RF-Mittenfrequenz gemessen wurden. Die vor der Superposition durchzuführende Korrektur hängt von der verwendeten Bildgebungstechnik ab. Bei EPI beispielsweise bewirken die verschiedenen Shim-Einstellungen/RF-Mittenfrequenzen verschiedene Verschiebungen in Phasenkodier-Richtung. Die Erfindung führt trotz der Mehrfachmessung nicht notwendig zu einer Messzeitverlängerung, da bei der Verwendung von EPI jede Einzelschicht häufig ohnehin mehrfach gemessen wird zur Verbesserung des Signal-zu-Rauschverhältnisses (SNR).
Eine Anwendung der Erfindung sind Ganzkörperuntersuchungen mit diffusionsgewichteter single-shot EPI. Diese Technik wird klinisch zum Screening von Metastasen z.B. bei der Therapiekontrolle eingesetzt.
Neben den bereits erwähnten Verzeichnungen kann es bei EPI in Bereichen mit hoher magnetischer Suszeptibilität zu kompletten Signalauslöschungen kommen, wenn der Feldgradient so groß wird, dass die Phase des Pixels entlang des Feldgradienten um 2 PI oder mehr variiert. Des Weiteren können Verfahren mit hoher B0 Sensitivität, wie die Gradienten Inversionstechnik („gradient reversal technique“) zur Fettunterdrückung, zu kompletten Signalauslöschung in Bereichen mit großer absoluter Off-Resonanz führen.
1 zeigt schematisch eine MR-Anlage, mit der erfindungsgemäß eine verbesserte Justierung der MR Anlage nachdem eine Untersuchungsperson in den Tunnel der Anlage gefahren wurde möglich ist. Die Magnetresonanzanlage weist einen Magneten 10 zur Erzeugung eines Grundfeldes B0 auf, wobei eine auf einer Liege 11 angeordnete Untersuchungsperson 12 in das Zentrum des Magneten gefahren wird, um dort ortscodierte Magnetresonanzsignale aus einem Untersuchungsabschnitt aufzunehmen. Durch Einstrahlen von Hochfrequenzpulsfolgen und Schalten von Magnetfeldgradienten kann die durch das Grundfeld B0 erzeugte Magnetisierung gestört werden durch Auslenkung der Kernspins aus der Gleichgewichtslage, und die sich bei der Rückkehr in die Gleichgewichtslage in den nicht gezeigten Empfangsspulen induzierten Ströme können in Magnetresonanzsignale umgewandelt werden. Die allgemeine Funktionsweise zur Erstellung von MR-Bildern und die Detektion der Magnetresonanzsignale sind dem Fachmann bekannt, sodass auf eine detaillierte Erläuterung hiervon verzichtet wird.
Die Magnetresonanzanlage weist weiterhin eine MR-Steuereinheit 13 auf, die zur Steuerung des MR-Geräts verwendet wird. Die zentrale MR-Steuereinheit 13 weist eine Gradientensteuerung 14 zur Steuerung und Schaltung der Magnetfeldgradienten auf und eine HF-Steuerung 15 zur Steuerung und Einstrahlung der HF-Pulse zur Auslenkung der Kernspins aus der Gleichgewichtlage. In einer Speichereinheit 16 können beispielsweise die für die Aufnahme der MR-Bilder notwendigen Bildgebungssequenzen abgespeichert werden, sowie alle Programme, die zum Betrieb der MR-Anlage notwendig sind. Eine Aufnahmeeinheit 17 steuert die Bildaufnahme und steuert damit in Abhängigkeit von den gewählten Bildgebungssequenzen die Abfolge der Magnetfeldgradienten und HF-Pulse und die Empfangsintervalle vom MR Signalen. Somit steuert die Aufnahmeeinheit 17 auch die Gradientensteuerung 14 die HF-Steuerung 15. In einer Recheneinheit 20 können MR-Bilder berechnet werden, die auf eine Anzeige 18 angezeigt werden können, wobei eine Bedienperson über eine Eingabeeinheit 19 die MR-Anlage bedienen kann. Eine nicht gezeigte Speichereinheit kann Bildgebungssequenzen und Programmmodule aufweisen, die bei Ausführung in einer nicht gezeigten Recheneinheit von einem der gezeigten Module, das nachfolgend und oben beschriebene Verfahren durchführen. Die MR Steuereinheit kann weiterhin ausgebildet sein, eine Justierung der MR Anlage zu verbessern wie nachfolgend im Detail erläutert wird. Insbesondere die Aufnahmeeinheit 17 kann derart ausgebildet sein, dass sie die nachfolgend beschriebene Justierung durchführen kann. Die Korrektur und Superposition der MR-Bilder wie nachfolgend erläutert, kann in der Recheneinheit durchgeführt werden.
Hier und im Folgenden wird die RF Mittenfrequenz als ein Justierungsparameter wie ein Shimkanal 0-ter Ordnung behandelt. D.h. eine Shimeinstellung umfasst nicht nur die Werte der Ströme in den Shim-Gradientensspulen der Anlage sondern auch den Wert der RF-Mittenfrequenz. Zwei Shimeinstellungen oder Justierungsparameter sind verschieden, wenn sie sich im Wert von mindestens einem Shimkanal unterscheiden. Also insbesondere auch dann, wenn sie sich lediglich bezüglich der RF-Mittenfrequenz unterscheiden.
Zunächst wird eine Grundfeldkarte berechnet, die z.B. als B0-Karte ΔB0(x, y, z) die lokale Abweichung des Feldes von dem B0-Feld der Anlage oder als Frequenzkarte Δf0(x, y, z) die lokale Abweichung der Resonanzfrequenz einer spektralen Komponente des Untersuchungsgewebes jeweils innerhalb des Untersuchungsbereiches wiedergibt. Wie diese Feldkarte gemessen wird ist für das Verfahren nicht relevant, es sind jedoch unterschiedliche Verfahren hierfür bekannt, unter anderem das in der DE 102014210778 A1 .
Aufgabe des Shimmen ist es mit der B0-Karte Shimströme und die RF Mittenfrequenz derart zu bestimmen das die von den Shimströmen erzeugten Felder zusammen mit der gewählten RF-Mittenfrequenz die von der Feldkarte wiedergegeben Feldabweichungen innerhalb eines Zielvolumens bestmöglich kompensieren. Das Zielvolumen ist dabei der Teilbereich des Untersuchungsbereiches in dem die Feldabweichungen minimiert werden sollen. Dynamisches Shimmen unterscheidet sich von konventionellen In vivo Shimmen im Wesentlichen dadurch das beim konventionellen In vivo Shimmen nur ein Zielvolumen für den gesamten Untersuchungsbereich festgelegt wird, während beim dynamischen Shimmen für jedes Anregungsvolumen (also z.B. jede Schicht einer 2D Sequenz) ein individuelles (schichtspezifisches) Zielvolumen festgelegt wird.
Das dynamische Shimmen ist dem konventionellen Shimmen in der Regel deshalb überlegen, da die individuellen Zielvolumen in der Regel kleiner sind als das beim konventionellen Shimmen für den gesamten Untersuchungsbereich festgelegte Zielvolumen. Je kleiner das Zielvolumen desto besser gelingt es in der Regel mit den zur Verfügung stehenden Shimkanälen die gemessen Feldabweichungen zu kompensieren.
Das erfinderische Verfahren unterscheidet sich von dem dynamischen Shimmen nach dem Stand der Technik unter anderem dadurch, dass für jedes Anregungsvolumen(also z.B. für jede Schicht) mehrere verschiedene Shimeinstellungen und/oder verschiedene RF Mittenfrequenzen (Justierparameter) festgelegt werden. Für die Ermittlungen der mehreren Justierparameter gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten:
In einer ersten Ausführungsform wird jedes der individuellen Zielvolumen in mehrere Teilbereiche unterteilt. Anschließend wird für jeden Teilbereich getrennt eine Shimeinstellung bzw. einen Satz von Justierungsparametern ermittelt, die die Feldabweichung innerhalb des Teilbereiches bestmöglich kompensiert.
Dabei stellt der Teilbereich jeweils das Zielvolumen für die zu ermittelnde Shim-Einstellung des Anregungsvolumens dar. Für die Bestimmung der Teilbereiche gibt es wiederum eine Vielzahl von Möglichkeiten. So kann z.B. das individuelle Zielvolumen in einen zentralen oder peripheren Bereich unterteilt werden oder die Bereichsgrenze können dort gewählt werden wo der Feldgradient besonders groß ist. Auch die Einteilung durch einen Anwender (z.B. graphisch) ist denkbar.
In allen Ausführungsformen können die Teilbereiche auch überlappen.
In einer weiteren Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens erfolgt nicht notwendig die Unterteilung des Anregungsvolumens in Teilbereiche. Vielmehr werden die Shimströme individuell für jedes Anregungsvolumen bestimmt und es werden mehrere RF Mittenfrequenzen pro Anregungsvolumen bestimmt.
Es ergeben sich also mehrere Justierparametersätze pro Anregungsvolumen die sich nur durch die RF-Mittenfrequenz (Shimkanal 0-ter Ordnung) unterscheiden. Für die Bestimmungen der mehreren RF-Mittenfrequenzen gibt es wiederum eine Vielzahl von Möglichkeiten. Beispielweise kann für jeden Pixel im individuellen Zielvolumen des Anregungsvolumens die verbleibende Feldabweichung nach Einstellung der Shimströme berechnet werden. Dadurch ergibt sich ein Histogramm von Feldabweichungen. Dieses Histogramm kann dann dazu benutzt werden um RF-Mittenfrequenzen derart festzulegen, dass alle oder eine gewisser Prozentsatz der Bildpunkte im Zielvolumen zumindest in einer der Wiederholung mit geringer Feldabweichung gemessen werden kann.
Ein erstes Merkmal des Verfahrens ist also, dass mehrere verschiedene Justierungsparameter (Shimeinstellungen) pro Anregungsvolumen der bildgebenden Sequenz festgelegt werden. Ein weiteres Merkmal des Verfahrens ist, dass jede Schicht (also jedes Anregungsvolumen) mehrfach gemessen wird und zwar mindestens einmal mit jeder der verschieden Justierungsparameter.
In einer Ausführungsform werden aus den Daten jeder Einzelmessung dann zunächst Bilder berechnet, d.h. ein erstes MR Bild wird aus ersten MR-Daten die während der Anwendung der ersten Justierungsparameter gemessen werden berechnet, sowie ein zweites MR Bild, wird aus zweiten MR Daten berechnet die während der Anwendung der zweiten Justierungsparameter gemessen werden. Von jedem Anregungsvolumen entstehen derart mehrere Einzelbilder.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die mehreren Bilder jedes Anregungsvolumens dem Anwender (also z.B. den diagnostizierten Arzt) direkt zur Anzeige gebracht. Jedes der individuellen Bilder stellt dann in der Regel einen Bereich des Anregungsvolumens besonders genau da, nämlich den Bereich in dem die jeweilige Shimeinstellung die B0-Abweichungen besonders gut kompensiert hat. In einer weiteren Ausführungsform werden die Einzelbilder jedes Anregungsvolumens zu einem Gesamtbild superpositioniert.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass die verschiedenen Justierungsparameter zu verschieden Artefakten in den Einzelbildern führen können. Die Art der Artefakte hängt dabei von der jeweiligen zur Bildgebung eingesetzten Sequenz ab und werden im Folgenden am Beispiel einer kartesischen Echoplanarsequenz (kurz EPI-Sequenz) erläutert. Bei EPI führt jede lokale Abweichung von der Resonanzfrequenz zu einer Verschiebung des jeweiligen Pixels in Phasenkodierrichtung die proportional zur Feldabweichung ist. Die Proportionalitätskonstante kann aus den Parametern der EPI-Messung berechnet werden.
Da die Einzelbilder mit verschiedenen Shimeinstellungen gemessen werden unterscheiden sich die lokale Abweichung von der Resonanzfrequenz am Ort eines bestimmten Pixels und somit auch die jeweilige Verzerrung des Pixels in den Einzelbildern. Erfolgte die Superpositionierung der Einzelbilder durch eine einfache Mittelung der Einzelbilder würden die verschiedenen Verschiebungen in den Einzelbildern zu einem verwaschenen Eindruck des Gesamtbildes („blurred“) und damit einem Auflösungsverlust führen.
Deshalb werden in einer bevorzugten Ausführungsform die Einzelbilder derart korrigiert, dass Artefakte in Folge der unterschiedlichen Shimeinstellungen kompensiert werden entweder absolut oder relativ zu einer Referenzeinstellung.
Bei EPI kann diese Korrektur beispielsweise dadurch erfolgen, dass zunächst für jede Shimeinstellung ein verbleibendes Feld nach Einstellung der jeweiligen Shimströme und der RF-Mittenfrequenz berechnet wird. Dies erfolgt derart, dass die Feldbeiträge der jeweiligen Shimkanäle zu der gemessene Feldkarte addiert werden. Mit Hilfe dieser virtuellen Feldkarte die die verbleibenden Feldabweichungen nach Einstellung der Shimkanäle wiedergibt kann anschließend die Verzerrungen im Einzelbild korrigiert werden. Superpositioniert werden dann die korrigierten Einzelbilder.
Es sind aber auch einfachere Verfahren denkbar die ohne die Kenntnis des verbleibenden Feldes auskommen. Beispielsweise kann in der Ausführungsform bei der nur die RF-Mittenfrequenz zwischen den Einstellungen variiert wird eine Einstellung als Referenzeinstellung festgelegt werden. Für die anderen Einstellungen wird eine Differenzfrequenz aus der RF-Mittenfrequenz der jeweiligen Einstellung und der RF-Mittenfrequenz der RF-Mittenfrequenz der Referenzeinstellung berechnet. Die jeweilige Differenzfrequenz entspricht einer konstanten Verschiebung des Einzelbildes gegenüber dem Referenzbild. Um diese Konstante wird das Einzelbild vor der Superposition verschoben. Das superpositionierte Bild wird also weiterhin Verzerrungen aufweisen aber die Verschmierungen durch verschiedene Verzerrungen der Einzelbilder werden vermieden.
Bei der vorangegangen Ausführungsform können auch Shimkanäle höherer Ordnung relativ zu der Referenz-Einstellung variiert werden, sofern der Feldverlauf des variierten Shimkanals als Funktion des Shim-Stroms bekannt ist.
In eine weiteren Variante werden die Einzelbilder vor der Superposition mit Hilfe von Bildverarbeitungsmethoden einander angeglichen, durch sogenanntes „Matching“.
Auch für die Superposition der Einzelbilder nach der individuellen Korrektur der Einzelbilder gibt es verschiedene Möglichkeiten: Wie oben bereits erwähnt erfolgt die Superposition im einfachsten Fall durch eine Mittelung der Einzelbilder. Insbesondere bei EPI ist diese Vorgehensweise aber nicht optimal. Eine weitere Besonderheit von EPI ist, dass an Fettmoleküle gebundene Protonen gegenüber an Wasser gebundenen Protonen in Phasenkodierrichtung verschoben sind. Deshalb ist bei EPI ein Verfahren zur Fettunterdrückung vorteilhaft. Die meisten dieser Verfahren, wie spektrale Fettunterdrückung, SPAIR, Gradienten Inversionstechnik (engl. „gradient reversal“), Wasseranregung mit spektralen Pulsen, sind B0 sensitiv. Es ist also davon auszugehen dass in Bereichen eines Einzelbildes, in dem die Feldabweichung bei der jeweiligen Shimeinstellung hoch ist, die Fettunterdrückung nicht funktioniert und der Fettgeist sichtbar ist. Bei einer Mittelung der Einzelbilder würde der Fettgeist zwar abgeschwächt aber nicht eliminiert. Insbesondere bei den Ausführungsformen bei denen eine Einteilung des Anregungsvolumens in Teilbereiche erfolgt, kann es deshalb günstiger sein, wenn zum Signal eines Pixels im superpositionierten Bild nur solche Einzelbilder beitragen, deren Shimeinstellung für den Teilbereich in dem der Pixel liegt optimiert wurde. Allerdings kommt es dann an den Grenzflächen zwischen den Bereichen in der Regel zu Diskontinuitäten des Signals. Diese kann man vermeiden oder stark abschwächen in dem man beispielsweise die Teilbereiche teilweise überlappend wählt und bei der Superposition von einem Pixel im Überlappungsbereich die Einzelbilder beitragen die für einen der beiden Bereiche optimiert gemessen wurden.
Nachfolgend wird in Zusammenhang mit den 2–4 eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. In der 2 ist jeweils nur ein Anregungsvolumen einer Bildgebungssequenz gezeigt. Sind mehrere verschiedene Anregungsvolumen vorhanden – was in der 2D Bildgebung die Regel ist – können diese entsprechend gemessen werden. Wie in 2 zu erkennen ist wird von dem Anregungsvolumen der nachfolgenden Bildgebungssequenz, hier eine EPI Sequenz eine Grundfeldkarte generiert. Diese Grundfeldkarte kann beispielsweise mit gleicher Orientierung aber nicht notwendig gleicher Schichtdicke oder Pixelgröße mit einer Multiechogradientensequenz gemessen werden. Ein Verfahren, wie aus Phasenkarten 20 von Echos mit verschiedener Echozeit eine absolute B0 Feldkarte erzeugt werden kann, ist in der oben erwähnten DE 102014210778 A offenbart. In Schritt 21 kann wie in DE 102014210778 A beschrieben eine Nachverarbeitung notwendig sein, beispielsweise müssen üblicherweise Phasenumschläge um 2Π entfernt werden, so dass sich die Grundfeldkarte 22 ergibt. Weiterhin müssen Bildpunkte, die primär Rauschen enthalten, ausgeschlossen werden, da hier keine realistische Grundfeldbestimmung aus den Messdaten möglich ist.
Im Schritt 23 erfolgt dann Aufteilung Grundfeldkarte entsprechend der Teilbereiche des Anregungsvolumens in mehrere Teilbereiche. Für ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel werden hier zwei verschiedene Teilbereiche verwendet. Die Grundfeldkarte 22 wird somit in einen Bereich 24 und einen Bereich 25 unterteilt, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Bereich 24 ein zentraler Bereich ist und der Bereich 25 die beiden peripheren Bereiche des Anregungsvolumen umfasst. Hierbei kann eine Maskierung verwendet werden zur Abtrennung der Bildpunkte außerhalb des Bereichs 24 bzw. außerhalb des Bereichs 25, sodass die beiden Phasenkarten 24a und 25a übrig bleiben, die jeweils nur noch nichtmaskierte Bildpunkte aus den Bereich 24 bzw. 25 aufweisen.
Die Phasenkarten 24a und 25a können in eine Frequenzkarte umgerechnet werden die die Abweichung der lokalen Resonanzfrequenz von der Anlagenfrequenz während der Akquisition der Grundfeldkarte pixelweise wiedergibt. Die Frequenzkarte kann wiederum über Δf(x, y, z) = (γ/(2π))·ΔB0(x, y, z) in eine B0-Karte umgerechnet werden. Darin ist γ/(2π) das gyromagnetische Verhältnis (engl. „gyromagnetic ratio“), welches für Protonen 42.576 MHz/T beträgt. Im Folgenden wird angenommen dass die Karten 24/25 in den jeweils in den Formeln verwendeten Einheiten vorliegen ohne das speziell darauf eingegangen wird.
Für den Bereich 24 kann dann in Schritt 26a ein erster Satz von Justierungsparameter ermittelt werden. Dieser erste Satz von Justierparametern umfasst beispielsweise eine Frequenz Δf₀(1, die die Änderung der RF-Mittenfrequenz von der Einstellung während der Akquisition der Grundfeldkarte angibt. Weiterhin kann der erste Satz von Jusitierungsparametern Gradientenfelder ΔGx(1), ΔGy(1), ΔGz(1) für die drei Gradientenspulen enthalten, die die Änderung der Gradientenfelder entlang der x-, y-, bzw. z-Richtung gegenüber der Einstellung während der Akquisition der B0-Karte angeben.
Für die Ermittlung des ersten Satzes von Justierparametern für den Teilbereich 24 kann man für jeden Bildpunkt mit Koordinaten (x, y, z) der Grundfeldkarte der innerhalb des Teilbereichs 24 liegt, folgende Gleichung (1) aufstellen: –ΔB₀(x, y, z) = 2π / γΔf (1) / 0 + ΔG (1) / x(x – x₀) + ΔG (1) / y(1)(y – y₀) + ΔG (1) / z(1)(z – z₀) (1)
Hierbei ist (x₀, y₀, z₀) die Koordinate des Isozentrums der Gradientenspulen innerhalb der Grundfeldkarte. Das Isozentrum ist der Ort an dem der Feldbetrag einer Gradientenspulen null ist.
In ihrer Gesamtheit bilden die Gleichungen (1) ein überbestimmtes lineares Gleichungssystem, das mit Standardmethoden gelöst werden kann zu Ermittlung der jeweils vier Unbekannten. Δf0(1), ΔGx(1), ΔGy(1), ΔGz(1)
In Schritt 26b geht man entsprechend vor, um für den Teilbereich 25 optimierte Justierungsparameter zu ermitteln. Dies bedeutet zusammenfassend, dass man für den ersten Teilbereich 24 erste Justierungsparameter 27a (im Beispiel Δf0(1), ΔGx(1), ΔGy(1), ΔGz(1)) und für den zweiten Bereich 25 zweite Justierungsparameter 27b (im Beispiel Δf0(2), ΔGx(2), ΔGy(2), ΔGz(2)) ermittelt.
Die weiteren Schritte werden in 3 erläutert. In Schritt 30a und 30b werden für die beiden Teilbereiche die B0 Feldbeiträge der in Schritt 26a und 26b ermittelten Justierungsparameter für die Shimkanäle zu der B0 Feldkarte pixelweise addiert. Dies bedeutet, dass das im Schritte 30a eine erste sogenannte verbleibende Feldkarte Karte ΔB₀‘⁽¹⁾(x, y, z) erstellt wird für die folgende Gleichung 2a gilt: ΔB '(1) / 0(x, y, z) = ΔB₀(x, y, z) + 2π / γΔf (1) / 0 + ΔG (1) / x(x – x₀) + ΔG (1) / y(y – y₀) + ΔG (1) / z(z – z₀) (2a) sowie im Schritt 30b eine zweite verbleibende Feldkarte ΔB₀‘⁽²⁾(x, y, z) erstellt wird für die folgende Gleichung 2b gilt: ΔB '(2) / 0(x, y, z) = ΔB₀(x, y, z) + 2π / γΔf (2) / 0 + ΔG (2) / x(x – x₀) + ΔG (2) / y(y – y₀) + ΔG (2) / z(z – z₀) (2b)
Diese erste verbleibende Feldkarte ΔB₀‘⁽¹⁾(31a, 32a) gibt die Feldabweichung im Anregungsvolumen nach Einstellung der ersten Justierungsparameter wieder. Die erste verbleibende Feldkarte kann später für eine Entzerrungskorrektur des s unter Anwendung der ersten Justierparameter gemessen ersten MR Bildes verwendet werden. Entsprechend gibt die zweite verbleibende Feldkarte ΔB₀‘⁽²⁾(31b, 32b) die Feldabweichung im Anregungsvolumen nach Einstellung der zweiten Justierungsparameter wieder. Die zweite verbleibende Feldkarte kann später für eine Entzerrungskorrektur des unter Anwendung der zweiten Justierparameter gemessen zweiten MR Bildes verwendet werden.
Bezugnehmend auf 3 bedeutet dies, dass die verbleibenden Feldkarten 32a und 32b berechnet werden.
4 zeigt die Vorgehensweise zu Akquisition und Rekonstruktion von Bilddaten.
Unmittelbar vor der ersten Akquisition von Bilddaten in Schritt 42 aus dem betrachteten Anregungsvolumen wird die in Schritt 26a für den ersten Teilbereich des Anregungsvolumens bestimmten ersten Justierparameter eingestellt (Schritt 41). Danach werden in Schritt 42 erste Bilddaten aus dem Anregungsvolumens akquiriert. Während der Akquisition der Bilddaten bleiben die in Schritt 41 eingestellten ersten Justierparameter aktiv insbesondere während eines Einstrahlen der RF Pulse und/oder zwischen dem Einstrahlen von RF Pulsen und dem Empfangen der ersten MR Signale und/oder während dem Empfangen der ersten MR Signale.
Vor einer zweiten Akquisition von Bilddaten aus dem betrachteten Anregungsvolumen können Daten eines anderen Anregungsvolumens akquiriert werden. Dies ist durch die Box mit den drei Punkten angedeutet.
In Schritt 43 werden dann die für den zweiten Teilbereich des Anregungsvolumens berechneten zweiten Justierungsparameter eingestellt. In Schritt 44 werden dann wiederum Bilddaten aus dem betrachteten gleichen Anregungsvolumen akquiriert. Danach können erneut Daten aus anderen Anregungsvolumen gemessen werden wie es durch Schritt 45 angedeutet ist. Wird das betrachtete Anregungsvolumen mehr als zweimal gemessen, so kann beispielsweise in jeder zweiten Akquisition die zweiten Justierparameter eingestellt werden und ansonsten die ersten Justierparametern. Wichtig ist nur, dass mindesten je eine Messung mit jedem der zwei Justierparametersätze durchgeführt wird.
Wenn mehrere Anregungsvolumen vorliegen, so kann man für jedes dieser Anregungsvolumen entsprechend vorgehen. Dies bedeutet, dass für jedes Anregungsvolumen individuelle Teilbereiche festgelegt werden können und für jedes dieser Teilvolumen eine Shimeinstellung berechnet wird. Die Anzahl und Form der Teilbereiche kann prinzipiell zwischen den Anregungsvolumen variieren.
Auf der rechten Seite von 4 ist die Vorgehensweise während der Rekonstruktion der MR Bilder dargestellt.
In der in 4 gezeichneten Ausführungsform werden zunächst aus den in Schritt 42 gemessen ersten MR Daten ein erstes Zwischenbild 46a berechnet. Entsprechend wird aus den in Schritt 44 gemessenen zweiten MR Daten ein Zwischenbild 46b rekonstruiert. D. In Schritt 47a kann eine Entzerrungskorrektur des Zwischenbildes 46a unter Verwendung der in Schritt 30a berechneten ersten verbleibenden Feldkarte (31a, 32a) vorgenommen werden. Ergebnis ist das entzerrte erstes MR Bild 48a. Entsprechend kann das Zwischenbild 46b unter Verwendung der in Schritt 30b berechneten zweiten verbleibenden Feldkarte (31b, 32b) entzerrt werden. Ergebnis ist das entzerrte zweite MR Bild 48b.
In Abbildung vier werden die Bilddaten zunächst konventionell rekonstruiert zur Erzeugung der Zwischenbilder 46a und 46b und anschließend eine Entzerrungskorrektur unter Verwendung der verbleibenden Feldkarte 31a/32a bzw. 31b/32b durchgeführt. Jedoch ist es auch möglich ein algebraisches Verfahren zu verwenden, bei dem die erste verbleibenden Feldkarte (31a, 32a) enthaltene Information bereits bei der Transformation der in Schritt 42 akquirierten ersten MR Daten in den Bildtraum berücksichtigt werden.
Entsprechend kann bei dem Einsatz des algebraischen Verfahrens die in der zweiten Feldkarte (31b, 32b) enthaltene Information bereits bei der Transformation der in Schritt 44 akquirierten zweiten MR Daten in den Bildraum berücksichtigt werden. Bei diesem algebraischen Verfahren werden also keine verzerrten Zwischenbilder 46a/46b berechnet sondern direkt die korrigierten Bilder 48a und 48b.
Im Schritt 49 werden die beiden Bilder aus dem gleichen Anregungsvolumen zu einem finalen Gesamtbild 50 superpositioniert. In der gezeigten Ausführungsform wird dabei einem Pixel des superpositionierten Bild der im ersten Teilbereich 24 liegt, der Pixelwert des entsprechenden Pixels des unter Anwendung des ersten Justierparametersatzes akquirierten ersten MR Bildes zugewiesen. Entsprechend wird einem Pixel der im zweiten Teilbereich 25 liegt, der Pixelwert des unter der Anwendung des zweiten Justierparametersatzes akquirierten zweiten MR-Bildes zugewiesen. Im Allgemeinen wird die Zahl solcher Pixel, die in Folge der verbleibenden Off-Resonanz so stark dephasiert wurden, dass ihr Signal komplett oder teilweise verloren ist geringer sein als in jedem der beiden Einzelbilder. Sofern die Bilder mit einem B0 sensitiven Verfahren zur Fettunterdrückung akquiriert wurden wird das superpositionieret Bild zusätzlich im Allgemeinen weniger Fettgeister aufweisen als die beiden Einzelbilder. In Folge der in Schritt 47a und b durchgeführten Entzerrungskorrektur sind benachbarte Pixel die zu verschieden Teilbereichen gehören nicht gegeneinander verschoben. Bei der eben beschriebenen Vorgehensweise kann der Verlauf der Intensität am Übergang der Teilbereiche diskontinuierlich sein, sofern die Entzerrungskorrektur kein Intensitätskorrektur umfasst.
Diese Diskontinuitäten lassen sich vermeiden oder reduzieren indem man in dem man einem Pixel im superpositionierten Bild der im Grenzbereich zwischen Teilbereich 1 und 2 liegt einen Grauwert zuweist der sich aus einem gewichteten Mittel aus dem Grauwert der entsprechenden Pixel in den beiden superpositionierten Bilder (48a und 48b) ergibt: I_{Superposition}(x, y) = w₁(x, y)_I1(x, y) + w₂(x, y)I₂(x, y), mit w₁ ≥ 0, w₂ ≥ 0, w₁ + w₂ = 1.
Darin ist I₁ das unter Anwendung der ersten Justierparameter gemessene erste MR Bild (48a) des Anregungsvolumens, I₂ das unter Anwendung des zweiten Justierparametersatzes gemessene zweite MR Bild (48b) des Anregungsvolumen und I_{Superposition} das im Schritt 49 zu berechnende superpositionierte Bild des betrachten Anregungsvolumens.
Die Wichtungsfaktoren w1 und w2 kann man indirekt proportional zum Abstand des betrachteten Pixels von der Grenzlinie wählen, also z.B. für einen Pixel mit den Koordinaten (x0, y0) der im Teilbereich 24 des Grenzgebietes liegt w1 = 0.5 + |d|/D w2 = 1 – w1, für (x₀, y₀) ∈ Teilbereich 1
Darin ist |d| der Abstand des Punktes (x0, y0) von der Grenzlinie und D die Ausdehnung des Grenzbereiches. Liegt der Pixel (x1, y1) dagegen im zweiten Teilbereich 25 des Anregungsvolumen so wählt man entsprechend: w2 = 0.5 + |d‘|/D w1 = 1 – w2, für (x1, y1) ∈ Teilbereich 2. |d‘| ist der Abstand des Punktes (x1, y1) von der Grenzlinie.
Das erfinderische Verfahren unterscheidet sich von dem dynamischen Shimmen im Stand der Technik untere anderem dadurch, dass für ein Anregungsvolumen (also z.B. für jede Schicht einer 2D Messung) mehrere verschiedene Shimeinstellungen bzw. Justierungsparameter festgelegt werden. Ein weiteres Merkmal ist, dass das Anregungsvolumen mehrfach gemessen wird mit verschiedenen Shim-Einstellungen. Beim dynamischen Shimmen im Stand der Technik ist eine einmalige Messung möglich, da nur eine Shim-Einstellung pro Anregungsvolumen ermittelt wird. In einer Ausführungsform werden die verschieden Shim-Einstellungen für ein Anregungsvolumen derart ermittelt, dass das Anregungsvolumen in Teilbereiche unterteilt wird. Jeder Teilbereich stellt das Ziel-Volumen einer der zu berechneten Shim-Einstellungen dar. Im Allgemeinen kann der Feldverlauf mit einer gegebenen Zahl von Shimkanälen umso besser homogenisiert werden je kleiner das Zielvolumen ist. Entsprechend werden die Artefakte in Folge der verbleibenden Off-Resonanzen geringer. Jedes der mit verschieden Shim-Einstellungen akquirierten Bilder eines Anregungsvolumens sollte also in dem Teilbereich für das die jeweilige Shimeinstellung optimiert wurde besonders wenige Artefakte in Folge von verbleibenden Off-Resonanzen aufweisen. Insbesondere sollten diese Artefakte in dem Teilbereich geringer sein als in einem Bild das wie im Stand der Technik mit einer Shim-Einstellung gemessen wurde, die für das größere Zielvolumen des gesamten Anregungsbereiches berechnet wurde. In Bereichen außerhalb des jeweiligen Teilbereichs können die verbleibenden Off-Resonanzen und somit die dadurch bedingten Artefakte grösser sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird deshalb eine Superposition der mit verschieden Shim-Einstellungen gemessene Bilder zu einem Gesamtbild durchgeführt, derart, dass für einen Pixel im Superpositionierten Bild nur oder bevorzugt die Daten des Bildes verwendet werden das mit einer Shim-Einstellung gemessen wurde die für einen Teilbereich optimiert ist in dem der jeweilige Pixel liegt. Damit das superpositioniere Bild keine Unstetigkeiten an den Bereichsgrenzen aufweist werden die Artefakte in Folge der verbleibenden Off-Resonanzen vor der Superposition korrigiert. Die Art der Korrektur hängt dabei von der jeweiligen Sequenztechnik ab. Ein klinischer Vorteil ist, das bestimmte auf Off-Resonanzen sensitive Verfahren, wie die oben erwähnte MR-Untersuchung mit diffusionsgewichteter single-shot EPI, die bisher nicht oder nur mit erheblichen Bildqualitätseinbussen eingesetzt werden können, mit Hilfe des erfinderischen Verfahrens eine robuste diagnostische Bildqualität, unabhängig von der Feldstärke des Gerätes, produzieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014210778 A1 [0037]
DE 102014210778 A [0057, 0057]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Blamire et al. (MRM 36 (1996) 159–165) und Morrell et al. (MRM 38 (1997) 477–483) [0007]

Claims

Verfahren zur Durchführung von einer Justierung einer MR Anlage, in der ein Untersuchungsobjekt zur Erzeugung von MR Bildern des Untersuchungsobjekts in zumindest ein Anregungsvolumen unterteilt ist, mit den Schritten: – Bestimmen von ersten Justierungsparameter (27a) für das zumindest eine Anregungsvolumen (60) des Untersuchungsobjekts, – Bestimmen von zweiten Justierungsparameter (27b) für das zumindest eine Anregungsvolumen des Untersuchungsobjekts, die sich von den ersten Justierungsparametern unterscheiden, – Messen von ersten MR Signalen aus dem zumindest einen Anregungsvolumen (60), unter Anwendung der ersten Justierungsparameter, – Messen von zweiten MR Signalen aus dem zumindest einen Anregungsvolumen (60), unter Anwendung der zweiten Justierungsparameter, – Erstellen eines ersten MR Bildes (46a) des zumindest einen Anregungsvolumens mit Hilfe der ersten MR Signale, – Erstellen eines zweiten MR Bildes (46b) des zumindest einen Anregungsvolumens mit Hilfe der zweiten MR Signale.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste MR Bild (46a) und das zweite MR Bild (46b) des einen Anregungsvolumens (60) zu einem Gesamtbild (50) des ersten Anregungsvolumens superpositioniert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei dem ersten MR-Bild (46a) oder dem zweiten MR-Bild (46b) vor der Erstellung des Gesamtbildes ein Einfluss aufgrund der unterschiedlichen Justierungsparameter korrigiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten Justierungsparameter und die zweiten Justierungsparameter in zumindest einem der folgenden Parameter unterscheiden: einer Mittenfrequenz des Anregungsvolumens, einem Strom durch eine der Gradienten und oder Shimspulen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindesten eine Anregungsvolumen (60) in zumindest zwei Teilbereiche unterteilt wird, wobei die ersten Justierungsparameter (27a) für den ersten Teilbereich (24) des Anregungsvolumen gelten und die zweiten Justierungsparameter (27b) für den zweiten Teilbereich (25) des Anregungsvolumen gelten.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Feldkarte (22) bestimmt wird, die Inhomogenitäten des Grundfeldes B0 mit Anwesenheit des Untersuchungsobjekts in der MR Anlage innerhalb des Anregungsvolumen (60) wiedergibt, wobei eine erste verbleibende Feldkarte (31a) berechnet wird die Restinhomogenitäten des Grundfeldes B0 innerhalb des Anregungsvolumens nach Einstellung der ersten Justierungsparameter (27a) wiedergibt unter Verwendung der Feldkarte (22) und der ersten Justierungsparameter (27a), und eine zweite verbleibende Feldkarte (31b) berechnet wird die Restinhomogenitäten des Grundfeldes B0 innerhalb des Anregungsvolumens nach Einstellung der zweiten Justierungsparameter (27b) wiedergibt unter Verwendung der Feldkarte (22) und der zweiten Justierungsparameter (27b).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste MR Bild (48a) unter Verwendung der ersten verbleibenden Feldkarte (31a) berechnet wird, und das zweite MR Bild (48b) unter Verwendung der zweiten verbleibenden Feldkarte (31b) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gesamtbild (50) Bildpunkten, die in dem ersten Teilbereich (24) liegen, Signalwerte aus dem ersten MR Bild (46a) zugewiesen werden, und Bildpunkten, die im zweiten Teilbereich (25) liegen, Signalwerte aus dem zweiten MR Bild (46b) zugewiesen werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Bildpunkten die in einem Grenzbereich zwischen dem ersten Teilbereich (24) und dem zweiten Teilbereich (25) liegen, Signalwerte zugewiesen werden, die beide Signalwerte berücksichtigen, die das erste und zweite MR Bild im entsprechenden Bildpunkt haben.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten MR Signale mit einer Echo planar Technik aufgenommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung des ersten MR Bildes (48a) eine Verzerrungskorrektur unter Verwendung der ersten verbleibenden Feldkarte (31a) durchgeführt wird, und bei der Berechnung des zweiten MR Bildes (48b) eine Verschiebungskorrektur unter Verwendung der zweiten verbleibenden Feldkarte (31b) durchgeführt wird.
MR Anlage, in der ein Untersuchungsobjekt zur Erzeugung von MR Bildern des Untersuchungsobjekts in zumindest ein Anregungsvoluminen unterteilt ist, mit: – einer MR Steuereinheit (13), zur Steuerung der MR Anlage und die ausgebildet ist, eine Justierung durchzuführen mit den Schritten: – Bestimmen von ersten Justierungsparameter (27a) für das zumindest eine Anregungsvoluminen des Untersuchungsobjekts, – Bestimmen von zweiten Justierungsparameter (27b) für das zumindest eine Anregungsvolumen des Untersuchungsobjekts, die sich von den ersten Justierungsparametern unterscheiden, – Messen von ersten MR Signalen aus dem zumindest einen Anregungsvolumen, unter Anwendung der ersten Justierungsparameter, – Messen von zweiten MR Signalen aus dem einen Anregungsvolumen, unter Anwendung der zweiten Justierungsparameter., – Erstellen eines ersten MR Bildes des zumindest einen Anregungsvolumens mit Hilfe der ersten MR Signale, – Erstellen eines zweiten MR Bildes des zumindest einen Anregungsvolumens mit Hilfe der zweiten MR Signale.
MR Anlage nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12 durchzuführen.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer MR Steuereinheit (13) einer MR-Anlage ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–11 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinheit der MR-Anlage ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer MR Steuereinheit (40) einer MR-Anlage das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11 durchführen.