DE102016216163B4 - Verfahren zur Korrektur einer Signalphase bei der Aufnahme von Magnetresonanzsignalen, Magnetresonanzeinrichtung, Computerprogramm und Datenträger - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Korrektur einer Signalphase bei der Aufnahme von Magnetresonanzsignalen eines Untersuchungsobjekts in einem Schichtmultiplexverfahren, bei dem Magnetresonanzsignale aus zumindest zwei unterschiedlichen Schichten des Untersuchungsobjekts gleichzeitig detektiert werden, wobei in wenigstens einer Schichtselektionszeitspanne (3) ein Schichtselektionsgradient mittels eines auszugebenden Schichtselektionsgradientenpulses (5, 5') erzeugt wird, während dem für jede der Schichten jeweils ein Hochfrequenzpuls (1, 1', 4, 4') mit schichtspezifischer Frequenz ausgesendet wird und sich die Hochfrequenzpulse (1, 1', 4, 4') der unterschiedlichen Schichten wenigstens teilweise zeitlich überlappen, wobei
- eine anzuwendende schichtspezifische, lineare Korrekturphase für jede der unterschiedlichen Schichten bestimmt wird, und
- für jeden der Hochfrequenzpulse (1, 1', 4, 4') aus der Korrekturphase und den Eigenschaften des Schichtselektionsgradienten (5, 5') ein zeitlicher Versatz relativ zu einem Zeitmittelpunkt (2) der Schichtselektionszeitspanne (3) für wenigstens eine Schichtselektionszeitspanne (3) derart ermittelt und angewendet wird, dass auf die Magnetisierung der jeweiligen Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment in Schichtselektionsrichtung einwirkt, das zum Erreichen der Korrekturphase für die jeweilige Schicht beiträgt, dadurch gekennzeichnet,
a) dass wenigstens in einem Randbereich (7, 8) der Schichtselektionszeitspanne (3), der einer gedachten Schichtselektionszeitspanne (3) mit gleichzeitig ausgesendeten Hochfrequenzpulsen (1, 1', 4, 4') aufgrund der zeitlichen Versatze beidseitig insbesondere symmetrisch hinzuzufügen wäre, eine höhere Gradientenstärke des Schichtselektionsgradientenpulses (5, 5') als zum Zeitmittelpunkt (2) der Schichtselektionszeitspanne (3) gewählt wird, wobei die Hochfrequenzpulse (1, 1', 4, 4') unter Berücksichtigung des Gradientenstärkeverlaufs des Schichtselektionsgradientenpulses (5, 5') und eines vorgegebenen Schichtprofils angepasst werden, und/oder
b) dass wenigstens ein gemeinsamer Anteil eines zum Erreichen der Korrekturphase für die gemeinsam zu vermessenden Schichten beitragenden Zusatzgradientenmoments des Korrekturgradientenmoments in einem auf alle gemeinsam zu vermessenden Schichten wirkenden Zusatzgradientenpuls (15) in Schichtselektionsrichtung erzeugt wird, so dass die unter Berücksichtigung des Anteils ermittelten und anzuwendenden zeitlichen Versatze eine kürzere Schichtselektionszeitspanne (3) erlauben als ohne Zusatzgradientenpuls (15).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Signalphase bei der Aufnahme von Magnetresonanzsignalen eines Untersuchungsobjekts in einem Schichtmultiplexverfahren, bei dem Magnetresonanzsignale aus zumindest zwei unterschiedlichen Schichten des Untersuchungsobjekts gleichzeitig detektiert werden, wobei in wenigstens einer Schichtselektionszeitspanne ein Schichtselektionsgradient mittels eines auszugebenden Schichtselektionsgradientenpulses erzeugt wird, während dem für jede der Schichten jeweils ein Hochfrequenzpuls mit schichtspezifischer Frequenz ausgesendet wird und sich die Hochfrequenzpulse der unterschiedlichen Schichten wenigstens teilweise zeitlich überlappen, wobei
    • - eine anzuwendende schichtspezifische, lineare Korrekturphase für jede der unterschiedlichen Schichten bestimmt wird, und
    • - für jeden der Hochfrequenzpulse aus der Korrekturphase und den Eigenschaften des Schichtselektionsgradienten ein zeitlicher Versatz relativ zu einem Zeitmittelpunkt der Schichtselektionszeitspanne für wenigstens eine Schichtselektionszeitspanne derart ermittelt und angewendet wird, dass auf die Magnetisierung der jeweiligen Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment in Schichtselektionsrichtung einwirkt, das zum Erreichen der Korrekturphase für die jeweilige Schicht beiträgt. Daneben betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzeinrichtung, ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger.
  • Die Magnetresonanzbildgebung ist inzwischen, insbesondere im medizinischen Bereich, eine kaum noch wegzudenkende Bildgebungsmodalität. Ein der Magnetresonanzbildgebung inhärentes Problem ist, dass viele Aufnahmevorgänge eine lange Aufnahmezeit benötigen. Mithin rücken, um die Aufnahmezeiten zu verkürzen, Verfahren zur Beschleunigung von Magnetresonanzaufnahmen immer mehr in den Blick von Forschungsbemühungen. Eine wichtige Klasse dieser Beschleunigungsmöglichkeiten ist die simultane Aufnahme von Magnetresonanzsignalen aus unterschiedlichen Bereichen des Untersuchungsobjekts, insbesondere unterschiedlichen Schichten. Allgemein lassen sich derartige Vorgehensweisen dadurch charakterisieren, dass zumindest während eines Teils der Messung gezielt Transversalmagnetisierung von zumindest zwei Schichten gleichzeitig für den Bildgebungsprozess genutzt wird. Dies wird häufig als Schichtmultiplexing oder auch simultane Mehrschichtbildgebung (SMS - „Simultaneous Multi Slice“) bezeichnet. Dies steht im Gegensatz zur etablierten Mehrschichtbildgebung, bei der das Signal von zumindest zwei Schichten alternierend, das heißt vollständig unabhängig voneinander, mit entsprechend längerer Aufnahmezeit aufgenommen wird. Zu den Schichtmultiplexing-Verfahren gehören beispielsweise die Hadamard-Kodierung, die simultane Echo-Refokussierung („Simultaneous Echo Refocusing“ - SER), Breitband-Datenaufnahmen oder auch parallele Bildgebung in Schicht-Richtung. Details zu diesen Techniken und zugehörige Referenzen lassen sich beispielsweise der DE 10 2012 205 587 B4 entnehmen.
  • Ein Nachteil der simultanen Mehrschichtbildgebung (SMS) ist, dass die Anwendung schichtspezifischer zusätzlicher Korrekturgradientenmomente nur eingeschränkt möglich ist. Derartige Korrekturgradientenmomente sind beispielsweise notwendig, um Dephasierungseffekte bei der Diffusions- oder Flussbildgebung oder lokale Signalauslöschungen bei Aufnahmen mit T2*-Kontrast, beispielsweise bei der Gradientenecho-Bildgebung, zu reduzieren.
  • In der DE 10 2011 082 009 B3 wird vorgeschlagen, die bei der SMS üblicherweise zeitlich überlagerten, auf die einzelnen Schichten wirkenden Hochfrequenzpulse zeitlich voneinander vollständig zu trennen. Auf diese Weise erhält man Zeitintervalle, in denen applizierte Gradientenpulse auf die Magnetisierungsevolution der beiden Schichten eine unterschiedliche Wirkung haben. Beispielsweise kann zunächst eine erste von zwei aufzunehmenden Schichten angeregt werden, dann eine Anzahl nur für die Magnetisierung der ersten Schicht relevanter Gradientenpulse appliziert werden, wonach die zweite Schicht angeregt wird und danach die simultan für beide Schichten vorliegende Transversalmagnetisierung für die Bildgebung genutzt wird. Die zeitliche Separation der Hochfrequenzpulse hat des Weiteren den Vorteil, dass eine Reduktion der spezifischen Absorptionsrate (SAR) und der notwendigen Hochfrequenz-Spitzenleistung erreicht wird. Nachteilig bei diesem Ansatz ist, dass die zeitliche Separation relativ lang dauert: zum einen verlängert sich damit die Echozeit zumindest einer der simultan angeregten Schichten signifikant, was zu einer Reduktion des Signal-zu-Rauschverhältnisses führt. Zum anderen weisen die mehreren gleichzeitig angeregten schichten voneinander deutlich abweichende Echozeiten auf, was zu unerwünschten Kontrastunterschieden führen kann.
  • In der DE 10 2012 205 587 B4 , die ein Verfahren der eingangs genannten Art offenbart und hiermit durch Bezugnahme in diese Offenbarung aufgenommen ist, wird vorgeschlagen, die Hochfrequenzpulse der Einzelschichtanlegungen mit einer gezielten Verschiebung nur teilweise voneinander zu trennen. Das bedeutet, es werden zeitliche Versatze für die Hochfrequenzpulse der unterschiedlichen Schichten, die innerhalb einer Schichtselektionszeitspanne anzuwenden sind, ermittelt, so dass es gelingt, der Evolution der Magnetisierung in den simultan abzubildenden Schichten unterschiedliche Korrekturgradientenmomente entlang der Richtung der Schichtachse (Schichtselektionsrichtung) aufzuprägen. Die zeitlichen Versatze werden dort so gewählt, dass in den Schichten eine lineare Korrekturphase erreicht wird, die ungewollte Effekte anderer Anteile der Magnetresonanzsequenz, beispielsweise von Diffusionsgradienten, ausgleicht. Anders gesagt dient das Lorrekturgradientenmoment als Mittel für eine Dephasierungskorrektur, indem von der räumlichen Position innerhalb eines Voxels abhängige Phasenunterschiede zu minimieren und auf diese Weise das Summensignal zu maximieren.
  • Auch im Fall der DE 10 2012 205 587 B4 wird durch die (nur teilweise) zeitliche Separation der Hochfrequenzpulse eine Reduktion des SAR und der notwendigen Hochfrequenz-Spitzenleistung erreicht. Nachteilig auch bei diesem Ansatz ist, dass mit der zeitlichen Verschiebung der Hochfrequenzpulse für die einzelnen Schichten auch eine Verschiebung des Zeitpunkts, zu dem das k-Raumzentrum erreicht ist, also eine Echozeitverschiebung, entsteht, so dass jede Schicht einer unterschiedlichen T2*- bzw. T2-Relaxation unterliegt.
  • Ein weiterer Nachteil beider diskutierter Ansätze ist, dass mit der Verschiebung der einzelnen Hochfrequenzpulse die Dauer des Gesamtpulses deutlich länger wird, was zu zusätzlichen Einschränkungen bei der Auswahl von Kontrastparametern, insbesondere der minimal einstellbaren Echozeit TE oder der minimalen Repetitionszeit TR, führt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Verkürzung der Dauer der Schichtselektionszeitspannen, bei denen zeitliche Versatze angewandt werden, und insbesondere auch eine Möglichkeit zur Reduzierung oder Eliminierung der Echoverschiebung zwischen den unterschiedlichen Schichten anzugeben.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, a) dass wenigstens in einem Randbereich der Schichtselektionszeitspanne, der einer gedachten Schichtselektionszeitspanne mit gleichzeitig ausgesendeten Hochfrequenzpulsen aufgrund der zeitlichen Versatze beidseitig insbesondere symmetrisch hinzuzufügen wäre, eine höhere Gradientenstärke des Schichtselektionsgradientenpulses als zum Zeitmittelpunkt der Schichtselektionszeitspanne gewählt wird, wobei die Hochfrequenzpulse unter Berücksichtigung des Gradientenstärkeverlaufs des Schichtselektionsgradientenpulses und eines vorgegebenen Schichtprofils angepasst werden, und/oder b) dass wenigstens ein gemeinsamer Anteil eines zum Erreichen der Korrekturphase für die gemeinsam zu vermessenden Schichten beitragenden Zusatzgradientenmoments des Korrekturgradientenmoments in einem auf alle gemeinsam zu vermessenden Schichten wirkenden Zusatzgradientenpuls in Schichtselektionsrichtung erzeugt wird, so dass die unter Berücksichtigung des Anteils ermittelten und anzuwendenden zeitlichen Versatze eine kürzere Schichtselektionszeitspanne erlauben als ohne Zusatzgradientenpuls.
  • Allgemein gesprochen schlägt das erfindungsgemäße Verfahren mithin vor, die Gradientenpulse entlang der Schichtselektionsrichtung derart zu modifizieren und/oder zu ergänzen, dass die zur Applizierung der zusätzlichen Korrekturgradientenmomente benötigte Zeit möglichst gering wird. Letztlich wird die in DE 10 2012 205 587 B4 beschriebene Technik erweitert und optimiert, indem eine Optimierung des Verlaufs des Schichtgradienten vorgenommen wird. Dabei wird im Fall a), wie im Folgenden noch näher beschrieben wird, im Wesentlichen die VERSE-Technik zur Verkürzung der für die Verschiebung der einzelnen Hochfrequenzpulse notwendigen Zeitintervalle angewendet, im Fall b) ein generell anzuwendendes Korrekturgradientenmoment als Zusatzgradientenmoment separiert, um die maximal zu realisierenden schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente zu reduzieren. Beide konkreten Ausgestaltungen können dabei einzeln eingesetzt werden, werden bevorzugt jedoch miteinander kombiniert.
  • Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass idealerweise durch die Versatze und gegebenenfalls weitere Korrekturgradientenmomente, worauf im Folgenden noch näher eingegangen wird, für wenigstens eine Schicht, bevorzugt alle Schichten, die lineare Korrekturphase erreicht wird, das bedeutet, es kann vorgesehen sein, dass auf die Magnetisierung der jeweiligen Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment in Schichtselektionsrichtung einwirkt, welches zumindest bei Ergänzung um ein weiteres Korrekturgradientenmoment für wenigstens eine der Schichten, bevorzugt alle Schichten, der jeweiligen Korrekturphase entspricht.
  • Die unter a) genannte konkrete Ausführung basiert auf der Erkenntnis, dass die Verwendung einer höheren Amplitude des Schichtselektionsgradienten grundsätzlich eine Reduktion der Gesamtdauer der Schichtselektionszeitspanne erlaubt. Damit einher geht aber, insbesondere bei nur geringer zeitlicher Verschiebung der Hochfrequenzpulse, eine deutliche Erhöhung der spezifischen Absorptionsrate (SAR) und der notwendigen Hochfrequenz-Spitzenleistung. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, zumindest im Randbereich eine höhere Amplitude, also Gradientenstärke, des Schichtselektionsgradientenpulses zu wählen, was analog zum Vorgehen bei der sogenannten VERSE-Technik bei Standard-Hochfrequenzpulsen ist (Variable Rate Selective Excitation, vgl. US 4 760 336 ). Im einfachsten Fall wird die Gradientenstärke des Schichtselektionsgradientenpulses nur im wie oben definierten Randbereich, der als Verschiebungsbereich bezeichnet werden kann, der Schichtselektionszeitspanne erhöht. Der Randbereich bzw. Verschiebungsbereich ist mithin der Bereich, der der Dauer des Schichtselektionsgradientenpulses aufgrund der Verschiebung (aufgrund der zeitlichen Versatze) hinzugefügt werden muss. Dieses Vorgehen kann selbstverständlich, solange es mit der SAR und der Hochfrequenz-Spitzenleistung in Einklang gebracht werden kann, noch über den Randbereich erweitert werden, so dass sich auf diese Weise trotz kürzerer Schichtselektionszeitspanne die gleichen schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente realisieren lassen. Hierbei ist selbstverständlich, um das gewünschte Schichtprofil dennoch zu erhalten, eine Anpassung der Hochfrequenzpulse erforderlich, wie dies von der VERSE-Technik grundsätzlich bekannt ist.
  • Zweckmäßigerweise kann hierbei die Erhöhung der Gradientenstärke von dem Randbereich wenigstens in einen Zusatzbereich der Schichtselektionszeitspanne, in dem nicht alle Hochfrequenzsignale anliegen, insbesondere nur maximal eines der Hochfrequenzsignale anliegt, fortgesetzt werden. Die Erhöhung der Gradientenstärke im Randbereich hat bereits für alle Repetitionen/einzelnen Echos sichergestellt, dass eine Komprimierung durch die höhere Gradientenstärke nur im Randbereich stattfindet, in dem nicht alle, beispielsweise nur ein Hochfrequenzpuls, vorliegen kann, so dass die Erhöhung der spezifischen Absorptionsrate minimal und die notwendige Hochfrequenz-Spitzenleistung unverändert ist. Ist sicherstellbar, dass auch in Zusatzbereichen nicht alle Hochfrequenzpulse, insbesondere nur ein Hochfrequenzpuls, ausgegeben werden, kann der Bereich erhöhter Gradientenstärke entsprechend erweitert werden, ohne zu viel zusätzliche SAR und weitere notwendige Hochfrequenz-Spitzenleistung zu benötigen.
  • Die Anpassung der Pulsform des Schichtselektionsgradientenpulses wird dabei im Einklang mit Limitierungen durch Hardware und Stimulationen verändert, wie dies grundsätzlich bekannt ist, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Gradientenstärke durch eine Rampe zum Zeitmittelpunkt hin erniedrigt wird.
  • Dabei sei im allgemeinen Zusammenhang noch darauf hingewiesen, dass übliche Aufnahmevorgänge aus mehreren aufeinanderfolgenden Echos, mithin aufeinanderfolgenden Repetitionen, die jeweils eigene Anregungspulse aufweisen, besteht. Dabei kann es selbstverständlich vorkommen, dass innerhalb unterschiedlicher Repetitionen unterschiedliche Korrekturphasen erforderlich sind, wobei es jedoch gewünscht ist, die Schichtselektionszeitspannen zumindest für gleichwirkende Hochfrequenzpulse in der Sequenz gleich zu wählen. Mithin ist üblicherweise vorgesehen, dass für alle Schichtselektionszeitspannen des Aufnahmevorgangs, in denen zeitliche Versatze angewendet werden sollen, die Dauer der Schichtselektionszeitspanne fest in Abhängigkeit des maximal bestimmten zeitlichen Versatzes für alle diese Schichtselektionszeitspannen gewählt wird. Insbesondere wird daher eine Dauer der Schichtselektionszeitspanne gewählt werden, die den maximal möglichen zeitlichen Versatz plus die Dauer des so versetzten Hochfrequenzpulses nach dessen zeitlich versetzten Zentrum verdoppelt. Gerade in einer derartigen Ausgestaltung ist die Variante b) äußerst nützlich.
  • Allgemein kann gesagt werden, dass durch den zeitlichen Versatz während der Schichtselektionszeitspanne den simultan betroffenen Schichten ein jeweils in Polarität und Betrag unterschiedliches Korrekturgradientenmoment aufgeprägt wird. Dieses lässt sich im Beispiel von zwei Schichten für die erste Schicht ermitteln als M1 = +F GS ΔT1, für die zweite Schicht zu M2 = +F GS ΔT2. Ergibt sich beispielsweise, wie dargestellt, die notwendige Verlängerung der Schichtselektionszeitspanne aus dem maximal zu applizierenden Korrekturgradientenmoment und wird, wie üblich, der entstehende Randbereich zu beiden Seiten der Schichtselektionszeitspanne symmetrisch gewählt, um während einer Messung variierende Korrekturgradientenmomente der simultan angeregten Schichten berücksichtigen zu können, wird deutlich, dass nicht für alle Repetitionen der Randbereich vollständig ausgenutzt wird, das bedeutet, es ist möglich, dass der Schichtselektionsgradientenpuls anliegt, ohne dass gleichzeitig auch ein Hochfrequenzpuls ausgesendet wird.
  • Der Erfindungsvariante b) liegt nun der Gedanke zugrunde, ein zusätzliches Korrekturgradientenmoment, das Zusatzgradientenmoment, welches für alle simultan angeregten Schichten gelten soll, außerhalb der Schichtselektionszeitspanne durch einen Zusatzgradientenpuls in Schichtselektionsrichtung zu applizieren. Die verbleibenden, insbesondere zum vollständigen Erreichen der Korrekturphase notwendigen schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente werden dann wieder über zeitliche Versatze der Hochfrequenzpulse realisiert, wobei jedoch die maximal notwendige Verschiebung, also der maximal notwendige zeitliche Versatz, kleiner sein wird, so dass die Dauer der Randbereiche und somit die Dauer der Schichtselektionszeitspanne reduziert werden kann.
  • Hierzu sollte das Zusatzgradientenmoment idealerweise so gewählt sein, dass es entweder zu beiden gewollten Korrekturphasen bereits sinnvoll beiträgt, oder aber den wenigstens einen kürzeren zeitlichen Versatz weniger erhöht als es den maximalen zeitlichen Versatz erniedrigt.
  • Eine besonders zweckmäßige Ausbildung in diesem Zusammenhang sieht vor, dass für ausgehend von einer unterlassenen Verwendung des Zusatzgradientenpulses bestimmte gedachte zeitliche Versatze ein Mittelwert der bei der der Verwendung der gedachten Versatze entstehenden Korrekturgradientenmomente für die Schichten bestimmt wird, wobei das Zusatzmoment dem Mittelwert entsprechend gewählt wird. In diesem Fall wird also vorgeschlagen, zunächst ein mittleres Korrekturgradientenmoment aller simultan anzuregenden Schichten zu bestimmen. Dieses mittlere Korrekturgradientenmoment wird dann als Zusatzgradientenmoment außerhalb der Schichtselektionszeitspanne auf alle Schichten gleichzeitig angewandt. Für zwei Schichten bezüglich der oben genannten Formeln ergibt es sich beispielsweise als MS = F (M1 + M2)/2, wobei noch angemerkt sei, dass F, wie allgemein bekannt, der die Wirkweise des Hochfrequenzpulses beschreibende Faktor ist. Bei einem Anregungspuls als Hochfrequenzpuls beträgt der Faktor beispielsweise F = 1, bei einem symmetrischen Refokussierungspuls beträgt F = 2 und bei einem Speicherungs- oder Restaurations-Puls (für stimulierte Echos) beträgt F = 1. Die zeitliche Verschiebung eines symmetrischen Refokussierungspulses bewirkt eine verkürzte Einwirkungsdauer des Schichtselektionsgradienten auf der einen und gleichzeitig eine verlängerte Einwirkungsdauer auf der anderen Seite: das Korrekturmoment verdoppelt sich also, was durch F = 2 beschrieben wird. Bei der Anregung, Speicherung oder Restaurierung ist nur die Einwirkdauer auf jeweils einer Seite des zeitlich verschobenen Hochfrequenzpulses relevant, was mit F = 1 dargestellt ist.
  • Während grundsätzlich der Zusatzgradientenpuls zu beliebigen Zeitpunkten, zu denen er auf alle Schichten einwirken kann, ausgespielt werden kann, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass der Zusatzgradientenpuls gemeinsam mit einem für die gewünschte Korrekturphase verantwortlichen Gradientenpuls, insbesondere einem Diffusionsgradientenpuls, ausgegeben wird. Auf diese Weise kann die während einer Repetition genutzte Magnetresonanzsequenz kompakt gehalten werden. Diejenigen Gradientenpulse, die die Korrekturphase notwendig machen, beispielsweise Diffusionsgradientenpulse, werden einfach durch den Zusatzgradientenpuls entsprechend modifiziert.
  • Eine zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass eine höhere Gradientenstärke des Schichtselektionsgradientenpulses als zum Zeitmittelpunkt der Schichtselektionszeitspanne auch für Schichtselektionszeitspannen, in denen keine zeitlichen Versatze angewendet werden, verwendet wird. Das bedeutet, die beschriebene Anwendung der VERSE-Technik ist zweckmäßigerweise auch auf Schichtselektionszeitspannen, in denen keine zeitlichen Versatze angewendet werden, möglich und zweckmäßig, um die Pulsdauer ohne deutliche Erhöhung der spezifischen Absorptionsrate und/oder notwendiger Hochfrequenz-Spitzenleistung weiter zu reduzieren.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es auch vorkommen, dass die Möglichkeiten zur Realisierung zeitlicher Versatze limitiert sind, sei es aufgrund gewünschter (minimaler) Echozeiten, Repetitionszeiten und/oder in Grenzen gehaltener Echoverschiebungen durch die zeitlichen Versatze. Eine bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht mithin vor, dass bei einem vorgegebenen, nicht zu überschreitenden Grenzwert für die Repetitionszeit und/oder die Echoverschiebung zwischen den Schichten während dem Aufnahmevorgang dann, wenn die zur Einhaltung des Grenzwerts beschränkten zeitlichen Versatze und/oder Zusatzgradientenmomente nicht zum Erreichen der Korrekturphasen für alle Schichten ausreichen, ein maximal mögliches Korrekturgradientenmoment für die Schichten angewendet wird und/oder durch geeignete Wahl des Zusatzgradientenmoments wenigstens eine Schicht ausgewählt wird, für die die Korrekturphase erreicht wird. Reicht also die maximal mögliche Dauer der Verschiebungszeitspanne nicht aus, um das gewünschte Korrekturgradientenmoment für eine Anzahl der simultan angeregten Schichten zu realisieren, kann zumindest das maximal mögliche Korrekturgradientenmoment appliziert werden. Gerade bezüglich der Ausgestaltung b) der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, dass dadurch eine Auswahl zumindest einer Schicht, für die die Korrekturphase erreicht werden soll, mithin ein der Korrekturphase entsprechendes Gesamtkorrekturgradientenmoment eingebracht werden kann, möglich wird. Dafür wird für das Zusatzkorrekturmoment nicht beispielsweise der arithmetische Mittelwert gewählt, sondern ein dediziertes Zusatzkorrekturmoment gewählt, welches in Form des Zusatzgradientenpulses als Korrekturgradientenmoment für alle simultan angeregten Schichten eingebracht wird. Durch eine geeignete Wahl wird erreicht, dass die verbleibenden zeitlichen Versatze der zumindest einen Schicht in der Dauer der Schichtselektionszeitspanne möglich sind. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die wenigstens eine Schicht als eine im Zentrum des Aufnahmebereichs des Untersuchungsobjekts gelegene und/oder eine einen diagnostisch relevanten Bereich abdeckende Schicht ausgewählt wird. So kann erreicht werden, dass beispielsweise die dem Zentrum des Aufnahmebereichs nächsten Schichten, die für die Diagnose am wichtigsten sind, die gewünschte Korrekturphase vollständig erreichen, was mit einer entsprechend erhöhten Bildqualität einhergeht.
  • Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Generierung des schichtspezifischen Korrekturgradientenmoments verteilt über mehrere Schichtselektionszeitspannen eines Echos (einer Repetition) erfolgt, insbesondere unter Verwendung wenigstens teilweise gleicher zeitlicher Versatze. Beispielsweise kann das schichtspezifische Korrekturgradientenmoment zu gleichen Teilen auf alle Hochfrequenzpulse, insbesondere Anregungs- und Refokussierungspulse, verteilt eingebracht werden. Hierbei kann auch der bereits diskutierte Faktor F berücksichtigt werden. Durch die Verteilung des schichtspezifischen Korrekturgradientenmoments kann erreicht werden, dass der maximale zeitliche Versatz pro Schichtselektionszeitspanne reduziert wird. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Verteilung der Erzeugung des schichtspezifischen Korrekturgradientenmoments über die mehreren Schichtselektionszeitspannen im Rahmen eines die Dauer der Schichtselektionszeitspannen mit anzuwendenden zeitlichen Versatzen minimierenden Optimierungsverfahrens ermittelt wird. Das bedeutet, es wird ein Optimum bestimmt, welches die kürzest möglichen Schichtselektionszeitspannen und somit die kürzest möglichen Repetitionszeiten/schnellst möglichen Echozeiten erlaubt.
  • Die bislang dargestellten Ausführungen der vorliegenden Erfindung verkürzen zwar die Schichtselektionszeitspanne, insbesondere jene, in der zeitliche Versatze angewendet werden sollen, ändern aber nichts an der unterschiedlichen Magnetisierungsevolution der simultan angeregten Schichten. Die Nutzung von zeitlichen Versatzen der Hochfrequenzpulse, konkret der Hochfrequenzpulsformen, zur Realisierung der schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente gehen einher mit einer Verschiebung der Zeitpunkte, zu denen das Zentrum des k-Raums im Auslesezeitraum erreicht ist, das bedeutet, die Echozeiten verschieben sich gegeneinander (Echoverschiebung). Dies hat eine unterschiedliche T2*- bzw. T2-Relaxation zur Folge, die sich in unterschiedlichen Kontrasten der Magnetresonanzsignale der unterschiedlichen, simultan angeregten Schichten äußert. In der bereits genannten DE 10 2011 082 009 B3 wurde diesbezüglich angeregt, dass durch geschickte Wahl der zeitlichen Abfolge der Hochfrequenzpulse die Spin-Echo-Bedingung in den simultan angeregten Schichten erfüllt werden kann, womit die Unterschiede in der T2*-Relaxation minimiert werden können. Nachteilhafterweise weichen die Echozeiten der Schichten jedoch weiterhin voneinander ab, so dass durch die unterschiedliche T2-Relaxation unterschiedliche Kontraste auftreten können.
  • Mithin schlägt eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die auch unabhängig von der Anwendung der VERSE-Technik bzw. des Zusatzgradientenpulses nützlich ist, vor, dass bei wenigstens zwei während eines Echos (also einer Repetition) in aufeinanderfolgenden Schichtselektionszeitspannen anzuwendenden Refokussierungspulsen als Hochfrequenzpulsen, wobei insbesondere bei einem vorangehenden Anregungspuls eines Hochfrequenzpulses keine zeitlichen Versatze angewendet werden, der Schichtselektionsgradientenpuls bei wenigstens einer der wenigstens zwei Schichtselektionszeitspannen, bei denen zeitliche Versatze verwendet werden, mit entgegengesetztem Vorzeichen zu der wenigstens einen anderen Schichtselektionszeitspanne, in der zeitliche Versatze angewendet werden, angelegt wird, wobei die zeitlichen Versatze unter Berücksichtigung der Vorzeichen der Schichtselektionsgradientenpulse zum möglichst weitgehenden Erreichen der Korrekturphase ermittelt werden. Dabei sollen zwei Refokussierungspulse üblicherweise in einem Abstand der Hälfte der Echozeit, also TE/2, aufeinanderfolgen, so dass in besonders bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein kann, dass die zeitlichen Versatze für alle Schichtselektionszeitspannen, in denen zeitliche Versatze angewendet werden sollen, gleich gewählt werden. Auf diese Weise bleibt der Abstand der einzelnen Refokussierungspulse als die halbe Echozeit erhalten, so dass die Spin-Echo-Bedingung erfüllt ist.
  • Auf diese Weise ist es also bei wenigstens zwei Refokussierungspulsen möglich, einen zeitlichen Versatz und somit die Verschiebung der Anregungspulse explizit zu vermeiden, so dass die gleiche Echozeit erhalten bleibt und die schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente in den Schichtselektionszeitspannen der Refokussierungspulse eingebracht werden können. Dem liegt folgende Überlegung zugrunde. Die Spin-Echo-Bedingung bei einer Echozeit TE ist genau dann erfüllt, wenn der zeitliche Abstand zwischen den beiden Refokussierungspulsen TE/2 beträgt. Das bedeutet, dass die beiden Hochfrequenzpulse innerhalb gewisser Grenzen verschoben werden können, ohne dass sich der Einfluss von T2*- oder T2-Relaxation auf den Kontrast ändert. Mit der Verschiebung allein lässt sich allerdings kein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment erzeugen, da das mit dem ersten Refokussierungspuls generierte Korrekturgradientenmoment mit dem folgenden Refokussierungspuls wieder rückgängig gemacht wird. Zur Realisierung eines von Null verschiedenen schichtspezifischen Korrekturgradientenmoments könnte vorgesehen werden, im zweiten Refokussierungspuls die Verschiebungen der den beiden Schichten zugeordneten Pulsformen in die entgegengesetzte Richtung zu applizieren, womit allerdings die Spin-Echo-Bedingung für zumindest eine der Schichten nicht mehr bei TE erfüllt ist, was zu einem abweichenden T2*-Kontrast führen würde. Appliziert man jedoch, wie in dieser Ausgestaltung vorgeschlagen, für die beiden Refokussierungspulse Schichtselektionsgradienten mit unterschiedlicher Amplitude oder Polarität, bleibt ein von Null verschiedenes schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment übrig. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn man die gleiche Amplitude, also Gradientenstärke, bei umgekehrter Polarität, also umgekehrtem Vorzeichen, anwendet, so dass sich die mit jedem Refokussierungspuls generierten schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente vorteilhaft addieren. So ist es möglich, trotz nicht zeitlich gegeneinander verschobener Anregungspulse der zeitgleich angeregten Schichten schichtspezifische Korrekturgradientenmomente zu realisieren.
  • Auf diese Weise sind die Kontrastvariationen zwischen den simultan angeregten Schichten deutlich reduziert, insbesondere und idealerweise vollständig eliminiert. In der Summe können dann beispielsweise durch Maxwell-Feldterme bedingte Dephasierungen in der Diffusionsbildgebung mit doppelt-refokussierten Spin-Echos zumindest reduziert werden, was beispielsweise die Präzision abgeleiteter Parameter, beispielsweise von Diffusionskoeffizienten, Anisotropieparametern und dergleichen, deutlich erhöht.
  • Es sei noch angemerkt, dass es bevorzugt, aber nicht zwingend erforderlich ist, dass bei einem vorangehenden Hochfrequenzpuls als Anregungspuls keine zeitlichen Versatze verwendet werden. Ist dies der Fall, kann erreicht werden, dass der T2/T2*-Kontrast unverändert ist. Doch auch bei einem zeitlichen Versatz beim Anregungspuls kann durch die unterschiedlichen Schichtselektionsgradienten der Refokussierungspulse bereits eine deutliche reduzierte Variation des T2/T2*-Kontrastes erreicht werden, verglichen mit gleichen Schichtselektionsgradientenpulsen. Denkbar ist es beispielsweise, mit einem zeitlichen Versatz bei den Anregungspulsen einen ersten Effekte, beispielsweise Dephasierungseffekte durch Maxwell-Feldterme der Auslesegradienten, zu korrigieren, währen über Versatze bei den Refokussierungspulsen ein zweiter Dephasierungseffekt korrigiert wird, beispielsweise durch Maxwell-Terme der Diffusionsgradienten.
  • Wie bereits erwähnt wurde, ist die hier beschriebene Vorgehensweise auch allgemein sinnvoll einsetzbar, ohne dass die Anpassungen im Hinblick auf die Schichtselektionszeitspanne gegeben sein müssen. Dann wäre also ein Verfahren zur Korrektur einer Signalphase bei der Aufnahme von Magnetresonanzsignalen eines Untersuchungsobjekts in einem Schichtmultiplexverfahren gegeben, bei dem Magnetresonanzsignale aus zumindest zwei unterschiedlichen Schichten des Untersuchungsobjekts gleichzeitig detektiert werden, wobei in wenigstens einer Schichtselektionszeitspanne ein Schichtselektionsgradient mittels eines auszugebenden Schichtselektionsgradientenpulses erzeugt wird, während dem für jede der Schichten jeweils ein Hochfrequenzpuls mit schichtspezifischer Frequenz ausgesendet wird und sich die Hochfrequenzpulse der unterschiedlichen Schichten wenigstens teilweise zeitlich überlappen, wobei eine anzuwendende schichtspezifische, lineare Korrekturphase für jede der unterschiedlichen Schichten bestimmt wird und für jeden der Hochfrequenzpulse aus der Korrekturphase und den Eigenschaften des Schichtselektionsgradienten ein zeitlicher Versatz relativ zu einem Zeitmittelpunkt der Schichtselektionszeitspanne für wenigstens eine Schichtselektionszeitspanne derart ermittelt und angewendet wird, dass auf die Magnetisierung der jeweiligen Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment in Schichtselektionsrichtung einwirkt, das zum Erreichen der Korrekturphase für die jeweilige Schicht beiträgt, welches sich dadurch auszeichnet, dass bei wenigstens zwei während eines Echos in aufeinanderfolgenden Schichtselektionszeitspannen anzuwendenden Refokussierungspulsen als Hochfrequenzpulsen, wobei bei einem vorangehenden Anregungspuls als Hochfrequenzpuls keine zeitlichen Versatze angewendet werden, der Schichtselektionsgradientenpuls bei wenigstens einer der wenigstens zwei Schichtselektionszeitspannen, bei denen zeitliche Versatze verwendet werden, mit entgegengesetztem Vorzeichen und/oder veränderter Gradientenstärke zu der wenigstens einen anderen Schichtselektionszeitspanne, in der zeitliche Versatze angewendet werden, angelegt wird, wobei die zeitlichen Versatze unter Berücksichtigung der Vorzeichen der Schichtselektionsgradientenpulse zum möglichst weitgehenden Erreichen der Korrekturphase ermittelt werden. Sämtliche Ausführungen bezüglich dieser Ausgestaltung und sämtliche allgemein gültigen Ausführungen bezüglich der anderen Ausgestaltungen gelten selbstverständlich auch für ein derartiges Verfahren analog.
  • Alle drei genannten Ausführungen lassen sich selbstverständlich beliebig miteinander kombinieren. Somit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren das Applizieren schichtspezifischer Korrekturgradientenmomente in der SMS-Bildgebung in kürzerer Zeit und mit reduzierten Kontrastvariationen zwischen den simultan angeregten Schichten. Im Vergleich zu aktuell bekannten Verfahren kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren für klinische Diffusionsmessungen am Kopf eine Reduzierung der minimal möglichen Echozeit von ungefähr 10 ms erreicht werden, was unmittelbar zu einer signifikanten Erhöhung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses führt.
  • Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es in einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung alternativ zu einer zeitlichen Verschiebung der Hochfrequenzpulse der Einzelschichtanregungen auch denkbar ist, die Pulsformen der Hochfrequenzpulse selbst zu manipulieren. Beispielsweise ist es denkbar, das Symmetriezentrum der einzelnen Hochfrequenzpulsformen derart zu verschieben, dass das gewünschte schichtspezifische Korrekturgradientenmoment realisiert wird.
  • Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Magnetresonanzeinrichtung, aufweisend eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung übertragen, so dass auch mit dieser die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, welches die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt, wenn es auf einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzeinrichtung ausgeführt wird. Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist beispielsweise direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzeinrichtung ladbar und weist Programm-Mittel auf, um die Schritte eines hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung der Magnetresonanzeinrichtung ausgeführt wird. Ein erfindungsgemäßer elektronisch lesbarer Datenträger umfasst darauf gespeicherte elektronisch lesbare Steuerinformationen, welche zumindest ein erfindungsgemäßes Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzeinrichtung ein hierin beschriebenes Verfahren durchführen. Bei dem Datenträger handelt es sich bevorzugt um einen nichttransienten Datenträger, beispielsweise eine CD-ROM.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
    • 1 eine Verschiebung von Hochfrequenzpulsen gegeneinander gemäß dem Stand der Technik,
    • 2 eine Ausgestaltung mit in Randbereichen überhöhter Gradientenstärke des Schichtselektionsgradientenpulses,
    • 3 eine gegenüber 2 modifizierte Ausgestaltung,
    • 4 eine einen Zusatzgradientenpuls in Schichtselektionsrichtung nutzende Ausgestaltung,
    • 5 eine Zeichnung zur Modifikation von Schichtselektionsgradientenpulsen bei mehreren Refokussierungspulsen, und
    • 6 eine erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung.
  • Die im Folgenden dargestellten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung basieren auf dem in DE 10 2012 205 587 A1 beschriebenen Verfahren, so dass dieses im Detail hier nicht näher dargestellt werden soll. Darin wird für die SMS-Bildgebung für zumindest eine Schichtselektionszeitspanne, in der jeweils ein Hochfrequenzpuls für die simultan anzuregenden Schichten angelegt werden soll, eine Zeitverschiebung der Hochfrequenzpulsformen der Hochfrequenzpulse gegeneinander vorgenommen, weshalb die Dauer des Schichtselektionsgradientenpulses und somit der Schichtselektionszeitspanne verlängert wird. Insbesondere erfolgen dabei mehrere Repetitionen bzw. Echos, in denen es durchaus vorkommen kann, dass unterschiedliche Korrekturphasen und somit schichtspezifische Korrekturgradientenmomente erforderlich sind, um diese Korrekturphasen zu erreichen, so dass sich auch unterschiedliche zeitliche Versatze ergeben können. Dabei wird üblicherweise die Dauer der Schichtselektionszeitspanne, in der die zeitlichen Versatze angewendet werden sollen, symmetrisch anhand des maximal bestimmten zeitlichen Versatzes so gewählt, dass dieser maximale zeitliche Versatz auch innerhalb der (bei mehreren Echozügen für alle gleich gewählten) Schichtselektionszeitspanne möglich ist.
  • 1 zeigt das Vorgehen gemäß DE 10 2012 205 587 B4 genauer, wobei die folgenden Beispiele allesamt für zwei simultan anzuregende Schichten gezeigt sind; selbstverständlich lässt sich das Konzept entsprechend auf eine größere Anzahl simultan anzuregender Schichten übertragen.
  • Gemäß 1 ist ein Hochfrequenzpuls 1 für die erste Schicht gegenüber dem Zeitmittelpunkt 2 der Schichtselektionszeitspanne 3 mit der Dauer TB um den zeitlichen Versatz ΔT1 verschoben. Entsprechend ist ein Hochfrequenzpuls 4 der zweiten Schicht (bzw. dessen Pulsform) gegenüber dem Zeitmittelpunkt 2 um einen zeitlichen Versatz ΔT2 verschoben. Gezeigt ist zudem der sich über die Schichtselektionszeitspanne erstreckende Schichtselektionsgradientenpuls 5 mit der Gradientenstärke GS . Durch die zeitliche Verschiebung der Hochfrequenzpulse 1, 4 vom Zeitmittelpunkt 2 wird der ersten Schicht ein zusätzliches Moment M1 =+F GS ΔT1 aufgeprägt, der zweiten Schicht ein schichtspezifisches Korrektorgradientenmoment M2 = -F GS ΔT2. Der Faktor F nimmt, wie in der allgemeinen Beschreibung erläutert, je nach Wirkweise des Hochfrequenzpulses unterschiedliche Werte an.
  • Gleichzeitig wird aus 1 aber deutlich, dass die Dauer der Schichtselektionszeitspanne 3 länger wird, konkret gegenüber einer Dauer 6, die der zeitlichen Länge der Pulsformen der Hochfrequenzpulse 1, 4 entspricht, um Randbereiche 7, 8 erweitert wird, die sich, wie beschrieben, aus dem maximal anzuwendenden zeitlichen Versatz ergeben. Vorliegend handelt es sich dabei der Illustration halber um den zeitlichen Versatz ΔT2 , da auf dieser Seite, wie zu erkennen ist, der Randbereich 8 vollständig genutzt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass hierdurch auch die Größe eines anzubringenden Rephasierungsmoments, was der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt ist, erhöht wird. Es wird ferner klar, wenn es sich bei den Hochfrequenzpulsen 1, 4 um Anregungspulse handelt, dass die folgenden Magnetisierungsevolutionen der beiden simultan angeregten Schichten einer unterschiedlichen T2*- bzw. T2-Relaxation unterliegen, und zwar um die Summe der zeitlichen Versatze, also ΔT1 + ΔT2. Die im Folgenden dargestellten, miteinander kombinierbaren Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen dazu, entweder die Dauer der Schichtselektionszeitspanne 3 zu verkürzen, um beispielsweise kürzere Echozeiten zu ermöglichen und/oder die Repetitionszeit insgesamt zu reduzieren, bzw. die unterschiedlichen Relaxationen möglichst weitgehend zu reduzieren, um gleiche Kontraste aus den simultan angeregten Schichten zu erhalten.
  • 2 zeigt eine erste durch das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagene Maßnahme zur Verkürzung der Schichtselektionszeitspanne 3 (in der allgemeinen Beschreibung als a) diskutiert). Die zugrunde liegende Idee hierbei ist die Erkenntnis, dass die Verwendung einer höheren Amplitude GS des Schichtselektionsgradientenpulses grundsätzlich eine Reduktion der Gesamtdauer erlaubt, womit allerdings - insbesondere bei nur geringer zeitlicher Verschiebung der Hochfrequenzpulse 1, 4 - eine deutliche Erhöhung der spezifischen Absorptionsrate und der notwendigen Hochfrequenz-Spitzenleistung einhergeht.
  • Daher wird vorgeschlagen, die Amplitude des Schichtselektionsgradientenspulses 5 nicht insgesamt zu erhöhen, sondern nur teilweise, insbesondere in den Randbereichen 7, 8, eine höhere Amplitude des Schichtselektionsgradienten zu wählen, was analog zum Vorgehen bei der VERSE-Technik bei Standard-Hochfrequenzpulsen ist.
  • Dies lässt sich in 2 deutlich erkennen, in der der Einfachheit halber für gleiche Objekte in der Schichtselektionszeitspanne 3 gleiche Bezugszeichen gewählt wurden. In den Randbereichen 7, 8 der Schichtselektionszeitspanne 3 wurde ersichtlich eine höhere Amplitude 9 des Schichtselektionsgradientenpulses 5 gewählt, womit ein einfacher Fall gegeben ist. Dabei sei darauf hingewiesen, dass 2 selbstverständlich eine vereinfachte Abbildung darstellt, denn tatsächlich wird die Amplitude des Schichtselektionsgradientenpulses 5 nicht sprunghaft geschaltet, sondern kontinuierlich im Einklang mit Limitierungen durch Hardware und Stimulationen verändert. Selbstverständlich ist der Verlauf der Hochfrequenzpulse 1, 4 entsprechend zum Erhalten der gewünschten Wirkung anzupassen. Dies ist von der VERSE-Technik bekannt.
  • Auf die in 2 dargestellte Art und Weise lassen sich trotz kürzerer Schichtselektionszeitspanne 3 (TC ist kleiner als TB ) die gleichen schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente realisieren. Nachdem die Hochfrequenzpulse 1, 4 mit der VERSE-Technik nur im Randbereich 7, 8 komprimiert werden, ist die Erhöhung der spezifischen Absorptionsrate (SAR) minimal und die notwendige Hochfrequenz-Spitzenleistung ändert sich nicht.
  • 3 zeigt eine Erweiterung dieser Modifikation des Schichtselektionsgradientenpulses 5, bei dem die Amplitude des Schichtselektionsgradientenpulses 5 nicht nur in den Randbereichen 7, 8 erhöht ist, sondern darüber hinaus auch in Zusatzbereichen 10, 11, in denen im Wesentlichen nur ein einziger der Hochfrequenzpulse 1, 4 anliegt. In den Zusatzbereichen 10, 11 sinkt dabei die Amplitude vom Wert 9, wie durch die Verläufe 12, 13 gezeigt, linear ab bis auf einen niedrigeren Standardwert, der in einem Mittelbereich 14 der Schichtselektionszeitspanne 3 anliegt. Auf diese Weise wird die Dauer der Schichtselektionszeitspanne 3 weiter reduziert (TD ist kleiner als TC ).
  • 4 erläutert eine weitere, im erfindungsgemäßen Verfahren anwendbare Maßnahme zur Verkürzung der Schichtselektionszeitspanne 3. Dabei wird vorgeschlagen, zunächst ein mittleres Korrekturmoment als Zusatzgradientenmoment des Korrekturgradientenmoments für alle simultan anzuregenden Schichten zu bestimmen. Konkret heißt das, dass für ausgehend von einer unterlassenen Verwendung eines Zusatzgradientenpulses bestimmte gedachte zeitliche Versatze ein Mittelwert der bei Verwendung der gedachten Versatze entstehenden Korrekturgradientenmomente für die Schichten bestimmt wird, wobei das Zusatzgradientenmoment dem Mittelwert entsprechend gewählt wird. Für das Beispiel in 1 bedeutet dies, dass sich der Mittelwert als MS = F(M1 + M2)/2 ergibt. Das so ermittelte Zusatzgradientenmoment entspricht einem Anteil, der für beide Schichten zum gesamten Korrekturgradientenmoment beiträgt, so dass es in einem auf alle anzuregenden Schichten wirkenden Zusatzgradientenpuls 15, vgl. 4, eingebracht wird, der gemeinsam mit einem für die gewünschte Korrekturphase verantwortlichen Gradientenpuls, hier einem Diffusionsgradientenpuls 16, ausgegeben wird. Die verbleibenden schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente werden dann wieder über Versatze der Hochfrequenzpulse 1, 4 realisiert, wobei der maximal notwendige Versatz nun aber in der Regel kleiner sein wird, so dass die Dauer der Randbereiche 7, 8 und somit die Dauer der Schichtselektionszeitspanne 3 verkürzt werden kann (TE ist kleiner als TB ). Die Veränderung der Versatze ist durch die Strichlierung bei den wiederum eingezeichneten Versatzzeiten gezeigt.
  • Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass selbstverständlich beide Möglichkeiten zur Verkürzung der Dauer der Schichtselektionszeitspanne 3 auch kombiniert angewendet werden können. Ferner sei noch darauf hingewiesen, dass, zumindest was die VERSE-Technik angeht, diese selbstverständlich zur weiteren Verkürzung der Gesamtdauer eines Echozuges auch bei der Ausgabe von Hochfrequenzpulsen, bei denen keine zeitlichen Versatze angewendet werden, eingesetzt werden kann.
  • Die bislang dargestellten Maßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verkürzen zwar die Schichtselektionszeitspanne 3, ändern aber zunächst nichts an der unterschiedlichen Magnetisierungsevolution der simultan angeregten Schichten. Die zeitlichen Versatze der Hochfrequenzpulse 1, 4 zur Realisierung der schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente gehen einher mit einem abweichenden Einfluss der T2*- bzw. T2-Relaxation. Hierdurch können unterschiedliche Kontraste in den Schichten auftreten. Die nun durch 5 näher erläuterte dritte Maßnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine Minimierung, im Idealfall Eliminierung, der T2*- und T2-Kontrastunterschiede in den simultan angeregten Schichten bei gleichzeitiger Realisierung der schichtspezifischen Korrekturgradientenmomente. Voraussetzung sind lediglich wenigstens zwei Refokussierungspulse, was beispielsweise in der doppelt refokussierten Diffusionsbildgebung der Fall ist. Die Darstellung der 5 bezieht sich der Einfachheit halber auf genau zwei Refokussierungspulse, wobei die Maßnahme aber bei mehr als zwei Refokussierungspulsen entsprechend verallgemeinert angewendet werden kann.
  • Die durch 5 erläuterte Ausgestaltung basiert auf der Erkenntnis, dass die Spin-Echo-Bedingung mit einer Echozeit TE genau dann erfüllt ist, wenn der zeitliche Abstand zwischen den beiden Hochfrequenzpulsen einer Schicht, gemäß 5 zwischen den Hochfrequenzpulsen 1, 1` und den Hochfrequenzpulsen 4, 4', bei denen es sich hier um Refokussierungspulse handelt, TE/2 beträgt, wie dies in 5 auch dargestellt ist. Das bedeutet aber, dass die Hochfrequenzpulse 1, 1', 4, 4' innerhalb gewisser Grenzen verschoben werden können, ohne dass sich der Einfluss von T2*- oder T2-Relaxation auf den Kontrast ändert. Mit der Verschiebung alleine lässt sich allerdings kein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment erzeugen, wie ebenso durch 5 im oberen Bereich erläutert wird. Während der Zeitstrahl 17 neben den Hochfrequenzpulsen 1, 1', 4, 4' zur Illustration auch die Anregungspulse 18 und das entstehende Magnetresonanzsignal 19 zeigt, die ja die Echozeit TE definieren, zeigt der Zeitstrahl 18 die Schichtselektionsgradientenpulse 5, 5' sowie der Zeitstrahl 19 die sich ergebende Evolution der Magnetisierung in Form von Verläufen 20, 21. Ersichtlich wird bei der durch die Zeitstrahlen 17 und 18 gezeigten Konstellation das mit dem ersten Hochfrequenzpuls 1, 4 (Refokussierungspuls) generierte Korrekturgradientenmoment für die beiden Schichten (Verläufe 20 und 21) mit den folgenden Hochfrequenzpulsen 1', 4' gerade wieder rückgängig gemacht. Zur Realisierung eines von Null verschiedenen Korrekturgradientenmoments müsste man in der zweiten Schichtselektionszeitspanne 3 die Versatze der den beiden Schichten zugeordneten Hochfrequenzpulse 1', 4' in die entgegengesetzte Richtung applizieren, womit aber die Spin-Echo-Bedingung für zumindest eine Schicht nicht mehr bei der Echozeit TE erfüllt wäre, was zu einem abweichenden T2*-Kontrast führen würde.
  • Daher wird als Maßnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie im unteren Teil entlang des Zeitstrahls 22 dargestellt, vorgeschlagen, für die beiden Schichtselektionszeitspannen, in denen die Refokussierungspulse 1, 1', 4, 4' angelegt werden, die Schichtselektionsgradientenspule 5, 5' vorliegend mit gleicher Amplitude, aber unterschiedlicher Polarität anzulegen. So bleibt, wie entlang des Zeitstrahls 23 die Verläufe 24 und 25 zeigen, ein von Null verschiedenes Korrekturgradientenmoment übrig. Während dieser Effekt allgemein gesagt bei Schichtselektionsgradientenpulsen 5, 5' mit unterschiedlicher Amplitude und/oder Polarität möglich ist, ist im hier dargestellten besonders vorteilhaften Fall bei Verwendung der gleichen Amplitude bei invertierter Polarität eine Addition der generierten Teilkorrekturgradientenmomente gegeben.
  • Alle drei hier genannten Maßnahmen werden bevorzugt in Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens kombiniert eingesetzt.
  • In diesem Zusammenhang sei noch auf Folgendes hingewiesen. Zum einen kann dann, wenn die maximale Dauer der Schichtselektionszeitspanne aufgrund von Anforderungen begrenzt ist, so dass die gewünschten Korrekturgradientenmomente nicht für alle simultan angeregten Schichten realisiert werden können, vorgesehen sein, zumindest das maximal mögliche Korrekturgradientenmoment zu applizieren; bevorzugt ist es bei Verwendung der zweiten Maßnahme möglich, eine der Schichten auszuwählen, für die das vollständige Korrekturgradientenmoment appliziert wird. Dafür kann in der Ausführung gemäß 4 statt des arithmetischen Mittelwertes ein dediziertes Zusatzgradientenmoment gewählt werden, welches im Zusatzgradientenpuls angewendet wird, wobei durch eine geeignete Wahl erreicht werden kann, dass für zumindest eine der Schichten der benötigte Versatz in den Randbereich 7, 8 passt. So kann beispielsweise erreicht werden, dass die jeweils dem Zentrum des Untersuchungsbereichs nächsten Schichten, die für die Diagnose am wichtigsten sind, die vollständige schichtspezifische Korrekturphase erreichen.
  • Es sei ferner noch darauf hingewiesen, dass die Generierung des gewünschten Korrekturgradientenmoments auf die unterschiedlichen Hochfrequenzpulse in beliebiger Weise aufgeteilt werden kann, so dass beispielsweise das Korrekturgradientenmoment zu gleichen Teilen auf alle Hochfrequenzpulse (Anregungs- und Refokussierungspulse) verteilt werden kann. Dabei kann selbstverständlich auch der beschriebene Faktor F berücksichtigt werden. Hierzu wird der maximale Verschiebungsbereich für einzelne Schichtselektionszeitspannen 3 reduziert.
  • 6 zeigt schließlich eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung 26. Diese weist, wie grundsätzlich bekannt, eine Hauptmagneteinheit 27 auf, in der eine Patientenaufnahme 28 definiert ist, in die der Patient mittels einer nicht näher gezeigten Patientenliege eingefahren werden kann und die umgebend beispielsweise eine Hochfrequenzspulenanordnung und eine Gradientenspulenanordnung vorgesehen sein können. Der Betrieb der Magnetresonanzeinrichtung 26 wird durch eine Steuereinrichtung 29 gesteuert, die auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 29 mithin eine Sequenzeinheit aufweisen, die zur Modifikation einer auszuspielenden Magnetresonanzfrequenz der simultanen Mehrschichtbildgebung unter Nutzung der hier beschriebenen Maßnahmen derart ausgebildet ist, dass die Schichtselektionszeitspanne 3 verkürzt wird und idealerweise auch Kontrastunterschiede der Schichten minimiert bzw. eliminiert werden.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Korrektur einer Signalphase bei der Aufnahme von Magnetresonanzsignalen eines Untersuchungsobjekts in einem Schichtmultiplexverfahren, bei dem Magnetresonanzsignale aus zumindest zwei unterschiedlichen Schichten des Untersuchungsobjekts gleichzeitig detektiert werden, wobei in wenigstens einer Schichtselektionszeitspanne (3) ein Schichtselektionsgradient mittels eines auszugebenden Schichtselektionsgradientenpulses (5, 5') erzeugt wird, während dem für jede der Schichten jeweils ein Hochfrequenzpuls (1, 1', 4, 4') mit schichtspezifischer Frequenz ausgesendet wird und sich die Hochfrequenzpulse (1, 1', 4, 4') der unterschiedlichen Schichten wenigstens teilweise zeitlich überlappen, wobei - eine anzuwendende schichtspezifische, lineare Korrekturphase für jede der unterschiedlichen Schichten bestimmt wird, und - für jeden der Hochfrequenzpulse (1, 1', 4, 4') aus der Korrekturphase und den Eigenschaften des Schichtselektionsgradienten (5, 5') ein zeitlicher Versatz relativ zu einem Zeitmittelpunkt (2) der Schichtselektionszeitspanne (3) für wenigstens eine Schichtselektionszeitspanne (3) derart ermittelt und angewendet wird, dass auf die Magnetisierung der jeweiligen Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment in Schichtselektionsrichtung einwirkt, das zum Erreichen der Korrekturphase für die jeweilige Schicht beiträgt, dadurch gekennzeichnet, a) dass wenigstens in einem Randbereich (7, 8) der Schichtselektionszeitspanne (3), der einer gedachten Schichtselektionszeitspanne (3) mit gleichzeitig ausgesendeten Hochfrequenzpulsen (1, 1', 4, 4') aufgrund der zeitlichen Versatze beidseitig insbesondere symmetrisch hinzuzufügen wäre, eine höhere Gradientenstärke des Schichtselektionsgradientenpulses (5, 5') als zum Zeitmittelpunkt (2) der Schichtselektionszeitspanne (3) gewählt wird, wobei die Hochfrequenzpulse (1, 1', 4, 4') unter Berücksichtigung des Gradientenstärkeverlaufs des Schichtselektionsgradientenpulses (5, 5') und eines vorgegebenen Schichtprofils angepasst werden, und/oder b) dass wenigstens ein gemeinsamer Anteil eines zum Erreichen der Korrekturphase für die gemeinsam zu vermessenden Schichten beitragenden Zusatzgradientenmoments des Korrekturgradientenmoments in einem auf alle gemeinsam zu vermessenden Schichten wirkenden Zusatzgradientenpuls (15) in Schichtselektionsrichtung erzeugt wird, so dass die unter Berücksichtigung des Anteils ermittelten und anzuwendenden zeitlichen Versatze eine kürzere Schichtselektionszeitspanne (3) erlauben als ohne Zusatzgradientenpuls (15).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Schichtselektionszeitspannen (3) des Aufnahmevorgangs, in denen zeitliche Versatze angewendet werden sollen, die Dauer der Schichtselektionszeitspanne (3) fest in Abhängigkeit des maximal bestimmten zeitlichen Versatzes für alle diese Schichtselektionszeitspannen (3) gewählt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Gradientenstärke von dem Randbereich (7, 8) wenigstens in einen Zusatzbereich (10, 11) der Schichtselektionszeitspanne (3), in dem nicht alle Hochfrequenzpulse (1, 1', 4, 4') anliegen, insbesondere nur maximal einer der Hochfrequenzpulse (1, 1', 4, 4') anliegt, fortgesetzt ist und/oder die Gradientenstärke durch eine Rampe (12, 13) zum Zeitmittelpunkt (2) hin erniedrigt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für ausgehend von einer unterlassenen Verwendung des Zusatzgradientenpulses (15) bestimmte gedachte zeitliche Versatze ein Mittelwert der bei Verwendung der gedachten Versatze entstehenden Korrekturgradientenmomente für die Schichten bestimmt wird, wobei das Zusatzgradientenmoment dem Mittelwert entsprechend gewählt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzgradientenpuls (15) gemeinsam mit einem für die gewünschte Korrekturphase verantwortlichen Gradientenpuls (16), insbesondere einem Diffusionsgradientenpuls, ausgegeben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine höhere Gradientenstärke des Schichtselektionsgradientenpulses (5, 5') als zum Zeitmittelpunkt (2) der Schichtselektionszeitspanne (3) auch für Schichtselektionszeitspannen (3), in denen keine zeitlichen Versatze angewendet werden, verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem vorgegebenen, nicht zu überschreitenden Grenzwert für die Repetitionszeit und/oder die Echoverschiebung zwischen den Schichten während dem Aufnahmevorgang dann, wenn die zur Einhaltung des Grenzwerts beschränkten zeitlichen Versatze und/oder Zusatzgradientenmomente nicht zum Erreichen der Korrekturphasen für alle Schichten ausreichen, ein maximal mögliches Korrekturgradientenmoment für die Schichten angewendet wird und/oder durch geeignete Wahl des Zusatzgradientenmoments wenigstens eine Schicht ausgewählt wird, für die die Korrekturphase erreicht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schicht als eine im Zentrum des Aufnahmebereichs des Untersuchungsobjekts gelegene und/oder eine einen diagnostisch relevanten Bereich abdeckende Schicht ausgewählt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung des Korrekturgradientenmoments verteilt über mehrere Schichtselektionszeitspannen (3) eines Echos erfolgt, insbesondere unter Verwendung wenigstens teilweise gleicher zeitlicher Versatze.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der Erzeugung des Korrekturgradientenmoments über die mehreren Schichtselektionszeitspannen (3) im Rahmen eines die Dauer der Schichtselektionszeitspannen (3) mit anzuwendenden zeitlichen Versatzen minimierenden Optimierungsverfahrens ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens zwei während eines Echos in aufeinanderfolgenden Schichtselektionszeitspannen (3) anzuwendenden Refokussierungspulsen als Hochfrequenzpulsen (1, 1', 4, 4'), wobei insbesondere bei einem vorangehenden Anregungspuls (18) als Hochfrequenzpuls keine zeitlichen Versatze angewendet werden, der Schichtselektionsgradientenpuls (5, 5') bei wenigstens einer der wenigstens zwei Schichtselektionszeitspannen (3), bei denen zeitliche Versatze verwendet werden, mit entgegengesetztem Vorzeichen und/oder veränderter Gradientenstärke zu der wenigstens einen anderen Schichtselektionszeitspanne (3), in der zeitliche Versatze angewendet werden, angelegt wird, wobei die zeitlichen Versatze unter Berücksichtigung der Vorzeichen und Gradientenstärken der Schichtselektionsgradientenpulse (5, 5') zum möglichst weitgehenden Erreichen der Korrekturphase ermittelt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Versatze für alle Schichtselektionszeitspannen (3), in denen zeitliche Versatze angewendet werden sollen, gleich gewählt werden.
  13. Magnetresonanzeinrichtung (26), aufweisend eine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildete Steuereinrichtung (29).
  14. Computerprogramm, welches die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchführt, wenn es auf einer Steuereinrichtung (29) einer Magnetresonanzeinrichtung (26) ausgeführt wird.
  15. Elektronisch lesbarer Datenträger, auf dem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 14 gespeichert ist.
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