DE102016219052B3

DE102016219052B3 - Verbesserte Ergänzung mehrerer mittels paralleler Akquisitionstechnik aufgenommener Magnetresonanzdatensätze

Info

Publication number: DE102016219052B3
Application number: DE102016219052.0A
Authority: DE
Inventors: Mario Zeller
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2036-10-01
Also published as: US10295613B2; US20180095143A1

Abstract

Durch die erfindungsgemäße Erstellung nur eines gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes für mehrere unterabgetastete Datensätze können alle aufgenommenen Datensätze gleich und in einem Durchgang behandelt werden. Des Weiteren ermöglicht ein erfindungsgemäßer gemeinsamer Kalibrierungsdatensatz ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) in den aus den aufgenommenen Datensätzen auf Basis des gemeinsamen Kalibrierungsdatensatz ergänzten Datensätzen, sowie höhere Beschleunigungsfaktoren im Rahmen der parallelen Akquisitionstechnik mit der die Datensätze aufgenommen werden, selbst wenn diese nur mit wenigen Empfangskanälen (Empfangsspulen) durchgeführt wird. Die Erstellung des gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes ist hierbei leicht zu implementieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Ergänzung mehrerer mittels paralleler Akquisition aufgenommener Magnetresonanzdatensätze. Insbesondere mehrerer mittels paralleler Akquisition aufgenommener Magnetresonanzdatensätze aus denen ein Kombinationsbilddatensatz erstellt werden soll.
Die Magnetresonanz-Technik (im Folgenden steht die Abkürzung MR für Magnetresonanz) ist eine bekannte Technik, mit der Bilder vom Inneren eines Untersuchungsobjektes erzeugt werden können. Vereinfacht ausgedrückt wird hierzu das Untersuchungsobjekt in einem Magnetresonanzgerät in einem vergleichsweise starken statischen, homogenen Grundmagnetfeld, auch B₀-Feld genannt, mit Feldstärken von 0,2 Tesla bis 7 Tesla und mehr positioniert, so dass sich dessen Kernspins entlang des Grundmagnetfeldes orientieren. Zum Auslösen von Kernspinresonanzen werden hochfrequente Anregungspulse (RF-Pulse) in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt, die ausgelösten Kernspinresonanzen als sogenannte k-Raumdaten gemessen und auf deren Basis MR-Bilder rekonstruiert oder Spektroskopiedaten ermittelt. Zur Ortskodierung der Messdaten werden dem Grundmagnetfeld schnell geschaltete magnetische Gradientenfelder überlagert. Die aufgezeichneten Messdaten werden digitalisiert und als komplexe Zahlenwerte in einer k-Raum-Matrix abgelegt. Aus der mit Werten belegten k-Raum-Matrix ist z. B. mittels einer mehrdimensionalen Fourier-Transformation ein zugehöriges MR-Bild rekonstruierbar.
In einem MR-Bild existieren für jeden Bildpunkt die Größe des MR-Signals (Signalintensität) und die Phase, d. h. die Richtung des Magnetisierungsvektors, der dem Signal entspricht.
Es gibt viele Anwendungen der Magnetresonanztomographie, in welchen es gewünscht ist, Gewebearten zu unterscheiden.
Bei Gewebearten mit unterschiedlicher chemischer Verschiebung resultiert ein unterschiedliches Magnetfeld am Kern der jeweiligen Komponenten, was zu unterschiedlichen Resonanzfrequenzen führt. Dies führt bei der Signalaufnahme zu unterschiedlichen Phasenwinkeln der verschiedenen Komponenten. Die prominentesten Vertreter von zwei verschiedenen Gewebearten im Magnetresonanzsignal sind Fett und Wasser, wobei jedoch auch andere Anwendungen möglich sind. Die Resonanzfrequenzen von Fett und Wasser unterscheiden sich um ca. 3,3 ppm (Parts per Million). Eine Methode zur Trennung der Signale von zwei unterschiedlichen Gewebearten, wie z. B. Fett und Wasser, ist die Ausnutzung der Phaseninformation aufgenommener MR-Signale.
Dabei ist es in herkömmlichen Verfahren zum Unterscheiden von wasser- und fettdominierten Geweben üblich, zwei (oder mehr) Magnetresonanzsignale pro Bildpunkt zu erfassen. Bei derartigen Verfahren, beispielsweise Zwei-Punkt-Dixon- oder Drei-Punkt-Dixon-Techniken, werden zu unterschiedlichen Echozeiten pro Bildpunkt mindestens ein Magnetresonanzsignal, bei dem eine Phase des Magnetresonanzsignals eines wasserhaltigen Gewebes eine gleiche Phase wie die Phase eines Magnetresonanzsignals eines fetthaltigen Gewebes aufweist, und mindestens ein Magnetresonanzsignal, bei dem eine Phase eines Magnetresonanzsignals des wasserhaltigen Gewebes eine entgegengesetzte Phase zu der Phase des Magnetresonanzsignals des fetthaltigen Gewebes aufweist, erfasst. Mit Hilfe der aufgenommenen Magnetresonanzsignale pro Bildpunkt ist es dann möglich, wasser- und fettdominierte Gewebe zu unterscheiden. Dabei können die pro Bildpunkt aufgenommenen Bilddatensätze zu einem Kombinationsbilddatensatz, der beispielsweise nur Fett oder nur Wasser darstellt, vereint werden.
Andere Aufnahmetechniken, bei denen Kombinationsbilder aus mindestens zwei aufgenommenen MR-Bildern erstellt und verschiedene Gewebe unterschieden werden, sind beispielsweise Verfahren zur Erstellung von Parameterkarten eines Untersuchungsobjektes, z. B. T1-, T2- oder T2*-Kartographierungsverfahren, wobei T1 eine Rate einer longitudinale Relaxation der Magnetisierung, T2 eine Rate einer transversalen Relaxation der Magnetisierung und T2* eine effektive Rate des freien Induktionszerfalls, des FIDs („free induction decay”), wiedergeben, oder auch z. B. Protonendichte(PD)-T2-Verfahren.
Für eine Erstellung von T2- und T2*-Karten werden Bilddatensätze mit variierender Echozeit angefittet. Für eine Erstellung von T1-Karten wird zwischen den mindestens zwei Bilddatensätzen die Repetitionszeit verändert. Der Kombinationsbilddatensatz wird jeweils über einen exponentiellen Fit erhalten.
Dabei können jeweils einzelne Bilddatensätze nacheinander aufgenommen werden, sie können segmentiert aufgenommen werden oder auch k-Raum-zeilenweise. Am Ende werden die zu einem Bilddatensatz gehörigen k-Raum-Zeilen diesem zugeordnet und aus den Bilddatensätzen der Kombinationsbilddatensatz ermittelt.
Dabei stehen jeweils mehrere Sequenzen zur Datenaufnahme zur Verfügung. Es sind beispielsweise sowohl Gradientenecho- wie auch Spinecho-basierte Sequenzen zur Aufnahme von T1-Karten bekannt. Bei der Dixon-Technik können alle Sequenzen wie FLASH, Spinecho oder Turbo-Spinecho, auch RARE genannt, verwendet werden, solange zwei unterschiedliche Echozeiten realisiert werden können.
Allen diesen Techniken gemein ist, dass zumindest zwei Aufnahmen (zumindest zwei MR-Bilder), z. B. zu unterschiedlichen Echozeiten, pro Bildpunkt gemacht werden, um durch Verarbeiten der aufgenommenen MR-Bilder verschiedene Kontraste zu erzielen. Daher werden die genannten Techniken zur Unterscheidung verschiedener Gewebe auch als Multi-Kontrast-Techniken bezeichnet.
Sogenannte parallele Akquisitionstechniken, wie z. B. GRAPPA („GeneRalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisition”) oder SENSE („Sensitivity Encoding”), bei denen mit Hilfe von mehreren RF-Spulen nur eine gemäß dem Nyquist-Theorem im k-Raum unterabgetastete Anzahl an Messdaten aufgenommen werden, werden eingesetzt, um z. B. die für die Aufnahme der Messdaten insgesamt nötige Messzeit zu verkürzen oder die Auflösung zu erhöhen. Die „fehlenden” Messdaten werden hierbei auf Basis von Sensitivitätsdaten der verwendeten RF-Spulen und in einem Teilbereich des eigentlich für die Messung abzutastenden k-Raums vollständig gemäß Nyquist abgetasteten, Kalibrierungsdaten aus den gemessenen Messdaten ergänzt.
Wird eine parallele Akquisitionstechnik in Zusammenhang mit einer Multi-Kontrast-Technik eingesetzt, werden für jede der mindestens zwei Aufnahmen der Messdaten des Untersuchungsobjekts eigene Kalibrierungsdaten aufgenommen und fehlende Messdaten jeweils für sich ergänzt. Ein bereits verbessertes solches Verfahren, das parallele Akquisitionstechniken mit Kombinationsbildern, die aus wenigstens zwei Paralleldatensätzen erzeugt werden, verwendet, ist in der US 2016/0 041 249 A1 beschrieben.
Als weiterer Stand der Technik sind die US 2008/0 024 132 A1 , in welcher ein Verfahren zur parallelen Bildgebung mit einer Auto-Kalibrierung der Rekonstruktionskernel beschrieben wird, und die US 2009/0 092 303 A1 zu nennen, in der ein Verfahren der dynamischen parallelen Bildgebung (DpMRI; „dynamic parallel magnetic resonance imaging”) offenbart wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anwendung von parallelen Akquisitionstechniken in Verbindung mit Multi-Kontrast-Verfahren zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erstellung eines gemeinsamen Ergänzungskernels für mindestens zwei mit Hilfe von Magnetresonanztechnik von einem Untersuchungsobjekt aufgenommene Datensätze gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Erzeugung wenigstens eines Kombinationsbilddatensatzes eines Untersuchungsobjekts aus einem ersten und mindestens einem weiteren Datensatz des Untersuchungsobjekts gemäß Anspruch 8, eine Magnetresonanzanlage gemäß Anspruch 9, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 10 sowie einen elektronisch lesbaren Datenträger gemäß Anspruch 11. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erstellung eines gemeinsamen Ergänzungs-kernels für mindestens zwei mit Hilfe von Magnetresonanztechnik von einem Untersuchungsobjekt aufgenommene Datensätze umfasst die Schritte:

– Aufnehmen eines ersten Datensatzes des Untersuchungsobjekts, welcher mit mindestens zwei Empfangsspulen aufgenommene Messdaten umfasst, die gemäß Nyquist unterabgetastet sind, wobei die von den mindestens zwei Empfangsspulen aufgenommenen Messdaten Kalibrierungsdaten umfassen,
– Aufnehmen mindestens eines weiteren Datensatzes des Untersuchungsobjekts, welcher mit mindestens zwei Empfangsspulen aufgenommene Messdaten umfasst, die gemäß Nyquist unterabgetastet sind, wobei die von den mindestens zwei Empfangsspulen aufgenommenen Messdaten Kalibrierungsdaten umfassen,
– Erstellen eines gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes aus von den aufgenommenen Datensätzen umfassten Kalibrierungsdaten,
– Bestimmen eines ergänzten ersten Datensatzes und ergänzter weiterer Datensätze auf Basis des erstellten gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes und auf Basis des ersten Datensatzes und der weiteren Datensätze.

Durch die Erstellung nur eines gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes können alle aufgenommenen Datensätze gleich und in einem Durchgang behandelt werden. Des Weiteren ermöglicht ein erfindungsgemäßer gemeinsamer Kalibrierungsdatensatz ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) in den aus den aufgenommenen Datensätzen auf Basis des gemeinsamen Kalibrierungsdatensatz ergänzten Datensätzen, sowie höhere Beschleunigungsfaktoren im Rahmen der parallelen Akquisitionstechnik mit der die Datensätze aufgenommen werden, selbst wenn diese nur mit wenigen Empfangskanälen (Empfangsspulen) durchgeführt wird. Die Erstellung des gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes ist hierbei leicht zu implementieren.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung wenigstens eines Kombinationsbilddatensatzes eines Untersuchungsobjekts aus einem ersten und mindestens einem weiteren Datensatz des Untersuchungsobjekts, wobei der erste und der mindestens eine weitere Datensatz jeweils mit mindestens zwei Empfangsspulen aufgenommene Messdaten umfassen, die gemäß Nyquist unterabgetastet sind, und wobei die von den mindestens zwei Empfangsspulen aufgenommenen Messdaten Kalibrierungsdaten umfassen, umfasst die Schritte:

– Aufnehmen des ersten und des mindestens einen weiteren Datensatzes,
– Erstellen eines gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes für die aufgenommenen Datensätze gemäß einem hierin beschriebenen Verfahren,
– Bestimmen eines ergänzten ersten Datensatzes und ergänzter weiterer Datensätze auf Basis des erstellten gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes und auf Basis des ersten Datensatzes und der weiteren Datensätze,
– Erstellen mindestens eines Kombinationsbilddatensatzes aus dem ergänzten ersten Datensatz und den ergänzten weiteren Datensätzen.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes können einerseits höhere Beschleunigungen bei der Aufnahme der Datensätze mit einer parallelen Akquisitionstechnik erreicht werden, andererseits wird auch ein durch die Ergänzung erreichbares SNR verbessert, sodass sowohl die auf Basis des gemeinsamen Kalibrierungsdatensatz ergänzten Datensätze als auch ein aus den ergänzten Datensätzen erstellter Kombinationsbilddatensatz eine höhere Qualität erreichen können als bei Verwendung einzelner Kalibrierungsdatensätze.
Eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage umfasst eine Magneteinheit, eine Gradienteneinheit, eine Hochfrequenzeinheit und eine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung mit einer Hochfrequenz-Sende-/Empfangs-Steuerung mit einer Ergänzungseinheit.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm implementiert ein erfindungsgemäßes Verfahren auf einer Steuereinrichtung, wenn es auf der Steuereinrichtung ausgeführt wird.
Das Computerprogramm kann hierbei auch in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, welches direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des Rechensystems 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 Magnetresonanzanlage ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen.
Die in Bezug auf das Verfahren angegebenen Vorteile und Ausführungen gelten analog auch für die Magnetresonanzanlage, das Computerprogrammprodukt und den elektronisch lesbaren Datenträger.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Die aufgeführten Beispiele stellen keine Beschränkung der Erfindung dar. Es zeigen:
1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 schematisch, Beispiele für in dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgenommene und erzeugte Datensätze zur weiteren Veranschaulichung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 schematisch, eine beispielhafte Verschiebung von k-Raumdaten in einem aufzunehmenden Datensatz,
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage.
1 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erstellung eines gemeinsamen Ergänzungskernels für mindestens zwei mit Hilfe von Magnetresonanztechnik von einem Untersuchungsobjekt aufgenommene Datensätze und eines Verfahrens zur Erzeugung wenigstens eines Kombinationsbilddatensatzes (KDS) eines Untersuchungsobjekts aus einem ersten und mindestens einem weiteren Datensatz.
Dabei wird ein erster Datensatz DS1 des Untersuchungsobjekts aufgenommen (Block 101) und mindestens ein weiterer Datensatz DS2 des Untersuchungsobjekts aufgenommen (Block 103). Der erste sowie jeder weitere Datensatz DS1, DS2 umfasst hierbei mit mindestens zwei Empfangsspulen aufgenommene Messdaten, die gemäß Nyquist unterabgetastet sind, und die jeweils Kalibrierungsdaten umfassen.
Bei der Aufnahme eines weiteren Datensatzes DS2 können die aufgenommenen Messdaten im k-Raum gemäß einer vorbestimmten Verschiebung gegenüber von Messdaten, die in dem ersten Datensatz DS1 aufgenommen werden, verschoben werden (Block 103'). Dies ist beispielhaft in 3 gezeigt, in der links ein beispielhafter erster Datensatz DS1 gezeigt ist, in dem die aufgenommenen Messdaten in einer bestimmten Art und Weise verteilt sind. Diese Verteilung der aufgenommenen Messdaten ist in dem in 3 dargestellten weiteren Datensatz DS2 um eine Verschiebung s, in dem dargestellten Fall nach oben, verschoben. Durch eine derartige Verschiebung führt zu einer zusätzlichen linearen Phase im Bildraum, die zu einer zusätzlichen räumlichen Variation der Spulensensitivitäten führt.
Dadurch wird die bei einer Ergänzung des unterabgetasteten Datensatzes erreichbare Qualität verbessert, da diese mit der räumlichen Variation der Spulensensitivitäten steigt.
Dies ist weiter in 2 veranschaulicht, in der schematisch ein erster Datensatz DS1 und ein weiterer Datensatz DS2 dargestellt ist, der von verschiedenen Empfangsspulen aufgenommene Messdaten umfasst. Die von einer Empfangsspule aufgenommenen und von dem ersten Datensatz DS1 umfassten Messdaten sind zur leichteren Unterscheidbarkeit und Zuordnung mit einer punktierten Linie eingerahmt, wohingegen die von einer Empfangsspule aufgenommenen und von dem dargestellten weiteren Datensatz DS2 umfassten Messdaten mit einer strichpunktierten Linie eingerahmt sind.
Die aufgenommenen Messdaten sind in 2 als im k-Raum entlang von in der k_x-k_y-Ebene liegenden k-Raumzeilen aufgenommene Messdaten dargestellt, wobei für die mit verschiedenen verwendeten Empfangsspule aufgenommene Messdaten sich in der Dimension k_c unterscheiden. Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip kann auch auf andere Aufnahmetrajektorien im k-Raum angewendet werden. Zur Vereinfachung der Darstellung wird in den 2 und 3 jeweils eine zeilenweise Abtastung gezeigt, ohne dass dies einschränkend zu lesen ist.
Wie dargestellt, werden in dem ersten Datensatz DS1 wie auch in dem gezeigten weiteren Datensatz DS2 nicht alle k-Raumzeilen aufgenommen, sondern entsprechend einem verwendeten Beschleunigungsfaktor nur eine unterabgetastete Anzahl an Messpunkten. In der Darstellung sind beispielhaft die mit einer durchgängigen Linie gezeigten k-Raumzeilen tatsächlich aufgenommene k-Raumzeilen, die mit kurzen Strichen gestrichelten k-Raumzeilen hingegen wurden nicht aufgenommen, sodass insgesamt pro Empfangsspule (k_c) ein unterabgetasteter erster Datensatz DS1 sowie ein unterabgetasteter weiterer Datensatz DS2 aufgenommen wird. In einem Bereich des k-Raums, z. B. in einem zentralen Bereich, werden jedoch jeweils gemäß Nyquist vollständige Kalibrierungsdaten aufgenommen, wie durch die jeweils gezeigten Bereiche, in denen jede k-Raumzeile aufgenommen wurde (durchgängige Linien), dargestellt ist. Die mit den jeweiligen Empfangsspulen aufgenommenen Messdaten umfassen somit Kalibrierungsdaten.
Aus von den aufgenommenen Datensätzen (DS1, DS2) umfassten Kalibrierungsdaten wird ein gemeinsamer Kalibrierungsdatensatz CK erstellt (Block 107). Dazu kann zunächst ein Gesamtdatensatz DS1 + DS2 erstellt werden (Block 105), der alle Daten aller aufgenommenen Datensätze DS1, DS2 umfasst, und aus dem die jeweils enthaltenen Kalibrierungsdaten entnommen und zu dem gemeinsamen Kalibrierungsdatensatz CK kombiniert werden, wobei für Messdaten die von gleichen Empfangsspulen aufgenommen wurden, die aber verschiedenen aufgenommenen Datensätzen DS1, DS2 zuzuordnen sind, jeweils eine eigene Koordinate in der „Spulen-Dimension” k_c vorgesehen werden kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass direkt nur die Kalibrierungsdaten aus den aufgenommenen Datensätzen DS1, DS2 entnommen und zu dem gemeinsamen Kalibrierungsdatensatz CK kombiniert werden.
Bei dem Erstellen des gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes CK können insbesondere Kalibrierungsdaten des ersten Datensatzes DS1 gemäß den mindestens zwei Empfangsspulen berücksichtigt und Kalibrierungsdaten von weiteren aufgenommenen Datensätzen DS2 virtuell als Kalibrierungsdaten von weiteren Empfangsspulen berücksichtigt werden, sodass der gemeinsame Kalibrierungsdatensatz CK in Richtung der „Spulen-Dimension” k_c entsprechend der aufgenommenen weiteren Datensätze DS2 größer, z. B. bei einem weiteren Datensatz DS2 doppelt so groß, ist als ein aufgenommener Datensatz DS1, DS2. Die Kalibrierungsdaten aus weiteren Datensätzen werden somit als sogenannte virtuelle Empfangsspulen in dem gemeinsamen Kalibrierungsdatensatz berücksichtigt. Die Einführung derartiger virtueller Empfangsspulen eine derartige Verschiebung führt zu einer zusätzlichen linearen Phase im Bildraum, die zu einer zusätzlichen räumlichen Variation der Spulensensitivitäten führt, womit die erreichbare Qualität einer Ergänzung auf Basis des gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes erhöht wird. Dadurch können höhere Beschleunigungen bei der Aufnahme der Datensätze mit einer parallelen Akquisitionstechnik verwendet werden und/oder das SNR der erhaltenen Daten verbessert werden.
Auf Basis des erstellten gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes CK und auf Basis des ersten (unterabgetasteten) Datensatzes DS1 und der weiteren (unterabgetasteten) Datensätze DS2 werden ein ergänzter erster Datensatzes RDS1 und ergänzte weitere Datensätze RDS2 bestimmt (Block 111). Dabei kann auch zunächst ein ergänzter Datensatz RDS auf Basis aller aufgenommenen Messdaten des ersten Datensatzes DS1 und der aufgenommenen weiteren Datensätze DS2 oder auf Basis des Gesamtdatensatzes DS1 + DS2 sowie jeweils auf Basis des gemeinsamen Kalibrierungsdatensatz CK erstellt werden (Block 109), aus dem der ergänzte erste Datensatz RDS1 und ergänzte weitere Datensätze RDS2 heraussepariert werden (Block 111).
Damit kann das Bestimmen des ergänzten ersten Datensatzes RDS1 und der ergänzten weiteren Datensätze RDS2 ein Ergänzen der aufgenommenen Datensätze DS1, DS2 auf Basis des erstellten gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes CK zu einem ergänzten Datensatz RDS, und ein Separieren eines ergänzten ersten Datensatzes RDS1 und ergänzter weiterer Datensätze RDS2 aus dem ergänzten Datensatz RDS heraus umfassen.
Ein solches Separieren des ergänzten Datensatzes RDS in den ersten ergänzten Datensatz RDS1 und die weiteren Datensätze RDS2 kann beispielsweise auf Basis von dem gemeinsamen Kalibrierungsdatensatz KDS zugeordneten Empfangsspulen erfolgen, d. h. gemäß einer zugeordneten „Koordinate” in der „Spulen-Dimension” k_c.
Dies ist auch wieder in 2 veranschaulicht. In dem dargestellten ergänzten Gesamtdatensatz RDS und dem ergänzten ersten Datensatz RDS1 sowie dem dargestellten ergänzten weiteren Datensatz RDS2 sind ergänzte Messdaten als mit langen Linien gestrichelte k-Raumzeilen dargestellt.
Der erste aufgenommene Datensatz DS1 und die weiteren aufgenommenen Datensätze DS2 können hierbei Datensätze sein, aus denen ein Kombinationsbilddatensatz KDS erstellt werden soll.
Dabei kommt es insbesondere in Betracht, dass der erste aufgenommene Datensatz DS1 und die weiteren aufgenommenen Datensätze DS2 gemäß einem Dixon-Verfahren oder gemäß einem Verfahren zur Erstellung von Parameterkarten, z. B. T1-, T2- oder T2*-Karten, aufgenommen werden, um jeweils entsprechende Kombinationsbilddatensätze z. B. zur Darstellung nur einer Spinspezies oder der genannten Parameter erstellen zu können.
In diesem Fall kann aus dem ergänzten ersten Datensatz RDS1 und den ergänzten weiteren Datensätzen RDS2 ein Kombinationsbild KDS erstellt werden (Block 113).
So kann durch ein Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens, zumindest gemäß der oben beschriebenen Blöcke 101, 103, 107, 111 und 113, ein Verfahren zur Erzeugung wenigstens eines Kombinationsbilddatensatzes KDS eines Untersuchungsobjekts aus einem ersten und mindestens einem weiteren Datensatz DS1, DS2 des Untersuchungsobjekts realisiert werden, bei dem der erste und der mindestens eine weitere Datensatz DS1, DS2 jeweils mit mindestens zwei Empfangsspulen aufgenommene Messdaten umfassen, die gemäß Nyquist unterabgetastet sind, und wobei die von den mindestens zwei Empfangsspulen aufgenommenen Messdaten Kalibrierungsdaten umfassen.
4 stellt schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 1 dar. Diese umfasst eine Magneteinheit 3 zur Erzeugung des Grundmagnetfeldes, eine Gradienteneinheit 5 zur Erzeugung der Gradientenfelder, eine Hochfrequenzeinheit 7 zur Einstrahlung und zum Empfang von Hochfrequenzsignalen und eine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung 9. In der 4 sind diese Teileinheiten der Magnetresonanzanlage 1 nur grob schematisch dargestellt. Insbesondere besteht die Hochfrequenzeinheit 7 aus mehreren Untereinheiten, insbesondere aus mindestens zwei Spulen wie den schematisch gezeigten Spulen 7.1 und 7.2, die entweder nur zum Senden von Hochfrequenzsignalen oder nur zum Empfangen der ausgelösten Hochfrequenzsignale oder für beides ausgestaltet sein können. Zur Untersuchung eines Untersuchungsobjektes U, beispielsweise eines Patienten oder auch eines Phantoms, kann dieses auf einer Liege L in die Magnetresonanzanlage 1 in deren Messvolumen eingebracht werden. Die Schichten S1 und S2 stellen exemplarisch zwei unterschiedlichen Schichten S1 und S2 des Untersuchungsobjekts dar, die bei einer Aufnahme von MR-Signalen gleichzeitig detektiert werden können.
Die Steuereinrichtung 9 dient der Steuerung der Magnetresonanzanlage und kann insbesondere die Gradienteneinheit 5 mittels einer Gradientensteuerung 5' und die Hochfrequenzeinheit 7 mittels einer Hochfrequenz-Sende-/Empfangs-Steuerung 7' steuern. Die Hochfrequenzeinheit 7 kann hierbei mehrere Kanäle umfassen, auf denen Signale gesendet oder empfangen werden können.
Die Hochfrequenzeinheit 7 ist zusammen mit ihrer Hochfrequenz-Sende-/Empfangs-Steuerung 7' für die Erzeugung und das Einstrahlen (Senden) eines Hochfrequenz-Wechselfeldes zur Manipulation der Spins in einem zu manipulierenden Bereich (insbesondere in verschiedene Schichten S1 und S2) des Untersuchungsobjekt U zuständig. Dabei muss die Mittenfrequenz des auch als B1-Feld bezeichneten Hochfrequenz-Wechselfeldes nahe der Resonanzfrequenz der zu manipulierenden Spins liegen. Zur Erzeugung des B1-Feldes werden in der Hochfrequenzeinheit 7 mittels der Hochfrequenz-sende/empfangs-Steuerung 7' gesteuerte Ströme an den HF-Spulen angelegt.
Weiterhin umfasst die Steuereinrichtung 9 eine Ergänzungseinheit 15 zum Erstellen gemeinsamer Ergänzungskernel und Rekonstruktion von nicht gemessenen Daten und ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur optimierten Aufnahme von Messdaten eines Untersuchungsobjektes mittels mindestens zwei Empfangsspulen mit Hilfe von einem Schichtmultiplexing-Verfahren, bei dem Magnetresonanz(MR)-Signale aus mindestens zwei unterschiedlichen Schichten des Untersuchungsobjekts gleichzeitig bei der Aufnahme der MR-Signale detektiert werden, durchzuführen. Eine von der Steuereinrichtung 9 umfasste Recheneinheit 13 ist dazu ausgebildet alle für die nötigen Messungen und Bestimmungen nötigen Rechenoperationen auszuführen. Hierzu benötigte oder hierbei ermittelte Zwischenergebnisse und Ergebnisse können in einer Speichereinheit S der Steuereinrichtung 9 gespeichert werden. Die dargestellten Einheiten sind hierbei nicht unbedingt als physikalisch getrennte Einheiten zu verstehen, sondern stellen lediglich eine Untergliederung in Sinneinheiten dar, die aber auch z. B. in weniger oder auch in nur einer einzigen physikalischen Einheit realisiert sein können.
Über eine Ein-/Ausgabeeinrichtung E/A der Magnetresonanzanlage 1 können, z. B. durch einen Nutzer, Steuerbefehle an die Magnetresonanzanlage geleitet werden und/oder Ergebnisse der Steuereinrichtung 9 wie z. B. Bilddaten angezeigt werden.
Ein hierin beschriebenes Verfahren kann auch in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, welches ein Programm umfasst und das beschriebene Verfahren auf einer Steuereinrichtung 9 implementiert, wenn es auf der Steuereinrichtung 9 ausgeführt wird. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger 26 mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein solches eben beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 26 in einer Steuereinrichtung 9 einer Magnetresonanzanlage 1 das beschriebene Verfahren durchführen.

Claims

Verfahren zur Erstellung eines gemeinsamen Ergänzungskernels für mindestens zwei mit Hilfe von Magnetresonanztechnik von einem Untersuchungsobjekt aufgenommene Datensätze umfassend die Schritte: – Aufnehmen eines ersten Datensatzes (DS1) des Untersuchungsobjekts, welcher mit mindestens zwei Empfangsspulen (7.1, 7.2) aufgenommene Messdaten umfasst, die gemäß Nyquist unterabgetastet sind, wobei die von den mindestens zwei Empfangsspulen (7.1, 7.2) aufgenommenen Messdaten Kalibrierungsdaten umfassen, – Aufnehmen mindestens eines weiteren Datensatzes (DS2) des Untersuchungsobjekts, welcher mit mindestens zwei Empfangsspulen (7.1, 7.2) aufgenommene Messdaten umfasst, die gemäß Nyquist unterabgetastet sind, wobei die von den mindestens zwei Empfangsspulen (7.1, 7.2) aufgenommenen Messdaten Kalibrierungsdaten umfassen, – Erstellen eines gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes (CK) aus von den aufgenommenen Datensätzen (DS1, DS2) umfassten Kalibrierungsdaten, – Bestimmen eines ergänzten ersten Datensatzes (RDS1) und ergänzter weiterer Datensätze (RDS2) auf Basis des erstellten gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes und auf Basis des ersten Datensatzes (DS1) und der weiteren Datensätze (DS2).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Erstellen des gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes (CK) Kalibrierungsdaten des ersten Datensatzes (DS1) gemäß den mindestens zwei Empfangsspulen berücksichtigt und Kalibrierungsdaten von weiteren aufgenommenen Datensätzen (DS2) virtuell als weiteren Empfangsspulen zugehörig berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste aufgenommene Datensatz (DS1) und die weiteren aufgenommenen Datensätze (DS2) Datensätze sind, aus denen ein Kombinationsbilddatensatz (KDS) erstellt werden soll.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des ergänzten ersten Datensatzes (RDS1) und der ergänzten weiteren Datensätze (RDS2) ein Ergänzen der aufgenommenen Datensätze (DS1, DS2) auf Basis des erstellten gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes (CK) zu einem ergänzten Datensatz (RDS), und ein Separieren eines ergänzten ersten Datensatzes (RDS1) und ergänzter weiterer Datensätze (RDS2) aus dem ergänzten Datensatz (RDS) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Separieren des ergänzten Datensatzes (RDS) in den ersten ergänzten Datensatz (RDS1) und die weiteren Datensätze (RDS2) auf Basis von dem gemeinsamen Kalibrierungsdatensatz (KDS) zugeordneten Empfangsspulen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Messdaten, die in einem weiteren Datensatz (DS2) aufgenommen werden im k-Raum gemäß einer vorbestimmten Verschiebung gegenüber von Messdaten, die in dem ersten Datensatz (DS1) aufgenommen werden, verschoben sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste aufgenommene Datensatz (DS1) und die weiteren aufgenommenen Datensätze (DS2) gemäß einem Dixon-Verfahren oder gemäß einem Verfahren zur Erstellung von Parameterkarten aufgenommen werden.
Verfahren zur Erzeugung wenigstens eines Kombinationsbilddatensatzes (KDS) eines Untersuchungsobjekts aus einem ersten und mindestens einem weiteren Datensatz (DS1, DS2) des Untersuchungsobjekts, wobei der erste und der mindestens eine weitere Datensatz (DS1, DS2) jeweils mit mindestens zwei Empfangsspulen (7.1, 7.2) aufgenommene Messdaten umfassen, die gemäß Nyquist unterabgetastet sind, und wobei die von den mindestens zwei Empfangsspulen (7.1, 7.2) aufgenommenen Messdaten Kalibrierungsdaten umfassen, umfassend die Schritte: – Aufnehmen des ersten und des mindestens einen weiteren Datensatzes (DS1, DS2), – Erstellen eines gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes (CK) für die aufgenommenen Datensätze (DS1, DS2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, – Bestimmen eines ergänzten ersten Datensatzes (RDS1) und ergänzter weiterer Datensätze (RDS2) auf Basis des erstellten gemeinsamen Kalibrierungsdatensatzes und auf Basis des ersten Datensatzes (DS1) und der weiteren Datensätze (DS2), – Erstellen mindestens eines Kombinationsbilddatensatzes (KDS) aus dem ergänzten ersten Datensatz (RDS1) und den ergänzten weiteren Datensätzen (RDS2).
Magnetresonanzanlage (1) umfassend, eine Magneteinheit (3), eine Gradienteneinheit (5), eine Hochfrequenzeinheit (7) und eine Steuereinrichtung (9) mit einer Hochfrequenz-Sende-/Empfangs-Steuerung (7') mit einer Ergänzungseinheit (15), wobei die Steuereinrichtung (9) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf der Magnetresonanzanlage (1) auszuführen.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung (9) einer Magnetresonanzanlage (1) ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung (9) der Magnetresonanzanlage (1) ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche zumindest ein Computerprogramm nach Anspruch 10 umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung (9) einer Magnetresonanzanlage (1) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführen.