DE102017211677A1

DE102017211677A1 - Bewegungsabhängige Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen

Info

Publication number: DE102017211677A1
Application number: DE102017211677.3A
Authority: DE
Inventors: Simon Bauer; Ralf Kartäusch
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2019-01-10
Also published as: US20190012813A1; US10726586B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen, eine Magnetresonanzvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt. Gemäß dem Verfahren werden in einem Erfassungszeitraum Messdaten erfasst. Anhand der Messdaten wird eine Bewegungskurve über den Erfassungszeitraum ermittelt. Ferner wird zumindest eine Magnetresonanzabbildung rekonstruiert. Dabei wird der Erfassungszeitraum durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume, in dem die Bewegungskurve eine vorgegebene Bewegungsbedingung erfüllt, in mehrere Subzeiträume getrennt, und die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung erfolgt anhand der Messdaten zumindest eines Subzeitraums.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen, eine Magnetresonanzvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt.
In der Medizintechnik zeichnet sich die Bildgebung mittels Magnetresonanz (MR), auch Magnetresonanztomographie (MRT, engl. Magnetic Resonance Imaging, MRI) genannt, durch hohe und variable Weichteilkontraste aus. Hierbei werden mit Hilfe einer Magnetresonanzvorrichtung Anregungspulse in ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt, welche im Untersuchungsobjekt Magnetresonanzsignale auslösen. Die Magnetresonanzsignale werden als Messdaten durch die Magnetresonanzvorrichtung empfangen und zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen verwendet.
Bewegungen des Untersuchungsobjekts, insbesondere eines Patienten, führen häufig zu Artefakten in den Magnetresonanzabbildungen. Daher wurden bereits Techniken entwickelt, die insbesondere periodische Herz- und/oder Atembewegungen berücksichtigen, wie sie beispielsweise in DE 102015218086 A1 , DE 102014219467 A1 und DE 102014218901 B4 offenbart sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, Bewegungsartefakte noch besser als bisher zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Demnach wird ein Verfahren zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen, insbesondere eines Untersuchungsobjekts, mit folgenden Schritten vorgeschlagen. In einem Erfassungszeitraum werden Messdaten erfasst. Anhand der Messdaten wird eine Bewegungskurve über den Erfassungszeitraum ermittelt. Dabei wird der Erfassungszeitraum anhand der Bewegungskurve mittels einer vorgegebenen Bewegungsbedingung durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume in mehrere Subzeiträume getrennt. Insbesondere wird der Erfassungszeitraum durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume, für welche und/oder in welchen die Bewegungskurve die vorgegebene Bewegungsbedingung erfüllt, in mehrere Subzeiträume getrennt. Ferner wird zumindest eine Magnetresonanzabbildung rekonstruiert, wobei die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung jeweils anhand der Messdaten zumindest eines der mehreren Subzeiträume erfolgt.
Während des Erfassungszeitraums erfolgt vorzugsweise die Erfassung der Messdaten durch eine Magnetresonanzvorrichtung. Die Messdaten sind vorzugsweise zeitaufgelöste und/oder zeitabhängige und/oder dynamische Messdaten, d.h. die Messdaten umfassen Messwerte, denen jeweils auch der Zeitpunkt der Erfassung zugeordnet ist. Die Erfassungszeitpunkte der Messdaten liegen üblicherweise in dem Erfassungszeitraum. Der Erfassungszeitraum weist üblicherweise einen Startzeitpunkt und einen Endzeitpunkt auf. Diese Zeitpunkte müssen jedoch nicht notwendigerweise Start- und Endzeitpunkt der gesamten Magnetresonanzuntersuchung des Untersuchungsobjekts sein, d.h. die gesamten Magnetresonanzuntersuchung begrenzen. Der Startzeitpunkt und der Endzeitpunkt des Erfassungszeitraums können vielmehr auch nur einen Abschnitt der Magnetresonanzuntersuchung, insbesondere eines Messprotokolls, begrenzen.
Vorzugsweise wird aus den zeitabhängigen Messdaten eine Bewegungskurve abgeleitet. Die Bewegungskurve ist vorzugsweise eine Kurve, die einem, insbesondere mittleren und/oder integralen, Bewegungsverlauf entspricht. Die Bewegungskurve ist insbesondere eine Kurve, die einer Menge von Zeitpunkten, die den Erfassungszeitraum abdecken, jeweils einen Bewegungswert zuordnet, d.h. die Bewegungskurve kann eine Menge an Wertepaaren umfassen, die jeweils einen Bewegungswert und einen Zeitpunkt im Erfassungszeitraum aufweisen. Die Bewegungskurve erstreckt sich also üblicherweise über den Erfassungszeitraum.
Vorzugsweise ist der Bewegungswert ein Maß dafür, wie stark sich das Untersuchungsobjekt, insbesondere ein Teils des Untersuchungsobjekts, das sich in einem Messfeld der Magnetresonanzvorrichtung befindet, zum jeweiligen Zeitpunkt bewegt. Vorzugsweise tragen Messdaten aus dem gesamten Messfeld zu der Bewegungskurve bei, beispielsweise indem Messdaten und/oder daraus abgeleitete Werte aus dem gesamten Messfeld zu den Bewegungswerten aufsummiert und/oder integriert werden. Das Messfeld ist vorzugsweise ein räumlicher Bereich, in dem die Magnetresonanzvorrichtung Anregungspulse einstrahlt und aus dem die Magnetresonanzvorrichtung aus der Anregung resultierende Magnetresonanzsignale als Messdaten empfängt.
Anhand der Bewegungskurve können somit insbesondere starke Bewegungen des Untersuchungsobjekts identifiziert werden. Die vorgegebene Bewegungsbedingung ist vorzugsweise geeignet, starke Bewegungen des Untersuchungsobjekts, beispielsweise eine Bewegung des Arms, zu identifizieren.
Die Ermittlung der Bewegungskurve erfolgt vorzugsweise mittels einer Analyseeinheit, die vorzugsweise von der Magnetresonanzvorrichtung umfasst wird. Diese Analyseeinheit weist vorzugsweise eine programmierbare Recheneinheit mit beispielsweise einem Prozessor und/oder einen Speicher auf.
Vorzugsweise ist die Analyseeinheit auch ausgestaltet, den Erfassungszeitraum durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume, in dem die Bewegungskurve eine vorgegebene Bewegungsbedingung erfüllt, in mehrere Subzeiträume zu trennen. Insbesondere ist die die Analyseeinheit auch ausgestaltet, zu überprüfen, ob die Bewegungskurve die vorgegebene Bewegungsbedingung erfüllt. Ist dies der Fall, werden vorzugsweise die mehrere Subzeiträume innerhalb des Erfassungszeitraums ermittelt. Die Subzeiträume werden üblicherweise durch die Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume voneinander getrennt. Unter einem Trennzeitraum kann beispielsweise ein Zeitraum verstanden werden, der einen Startzeitpunkt und einen Endzeitpunkt aufweist, wobei zwischen dem Startzeitpunkt und dem Endzeitpunkt die vorgegebene Bewegungsbedingung, insbesondere durchgehend, erfüllt ist.
Die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildungen erfolgt vorzugsweise mittels einer Rekonstruktionseinheit. Auch die Rekonstruktionseinheit kann wie die Analyseeinheit eine Recheneinheit mit einem Prozessor und/oder einen Speicher umfassen. Es ist auch denkbar, dass die Rekonstruktionseinheit und die Analyseeinheit in einer gemeinsamen Einheit zusammengefasst werden.
In die Rekonstruktion einer Magnetresonanzabbildung gehen vorzugsweise die Messdaten aus einem oder mehreren Subzeiträumen ein, aber nicht die Messdaten aus den Trennzeitpunkten und/oder den Trennzeiträumen. Somit können etwaige Bewegungen des Untersuchungsobjekts, insbesondere diejenigen, die während der Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume erfolgen, bei der Rekonstruktion berücksichtigt werden.
Die Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume sind vorzugsweise die Zeitpunkte und/oder Zeiträume, in denen sich das Untersuchungsobjekt, insbesondere nicht-periodisch, bewegt. Durch das Verwerfen der Messdaten aus diesen Zeitpunkten und/oder Zeiträumen können Bewegungsartefakte vermieden werden. Insbesondere können damit Zeitpunkte und/oder Zeitfenster mit starker Bewegung identifiziert und für die Rekonstruktion herausgefiltert und/oder verworfen werden.
Bewegt der Patient beispielsweise während des Erfassungszeitraums ein Körperteil, z.B. seinen Arm, von einer ersten Position in eine zweite Position, so spiegelt sich diese Bewegung vorteilhafterweise in der ermittelten Bewegungskurve wider. Der Erfassungszeitraum kann beispielsweise aufgeteilt werden in einen ersten Subzeitraum, in dem sich das besagte Körperteil des Patienten in der ersten Position befindet, und einen zweiten Subzeitraum, in dem sich das Körperteil des Patienten in der zweiten Position befindet. Der Trennzeitpunkt und/oder der Trennzeitraum kann als der Zeitpunkt und/oder der Zeitraum der Bewegung des Körperteils angesehen werden. Somit können die jeweiligen Messdaten voneinander getrennt werden und etwaige daraus resultierende Artefakte in den rekonstruierten Magnetresonanzabbildungen vermieden werden.
Die Bewegungskurve kann im Übrigen auch zur Reduktion von Artefakten eingesetzt werden, die etwa durch periodische Atembewegungen verursacht werden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung jeweils anhand der Messdaten nur eines der mehreren Subzeiträume erfolgt.
Insbesondere bei kurzen irreversiblen Bewegungsabläufen, d.h. bei denen eine Änderung der Position nach der Bewegung gegeben ist, können für die Rekonstruktion eine Phase der Bewegung aus den Messdaten entfernt und die Daten in den mehreren Subzeiträumen zugehörigen Teilblöcken getrennt verwendet werden.
Die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung erfolgt hier vorzugsweise nicht anhand der Messdaten mehrerer Subzeiträume, sondern die Anzahl der Subzeiträume, in denen die Messdaten zur Rekonstruktion einer Magnetresonanzabbildung erfasst wurden, beträgt eins. In die Rekonstruktion einer Magnetresonanzabbildung gehen also nur die Messdaten aus nur einem Subzeitraum ein, d.h. nicht die Messdaten aus mehreren Subzeiträumen. Natürlich kann die Rekonstruktion einer ersten Magnetresonanzabbildung der zumindest einen Magnetresonanzabbildung anhand der Messdaten eines ersten Subzeitraums erfolgen und die Rekonstruktion einer weiteren Magnetresonanzabbildung der zumindest einen Magnetresonanzabbildung kann anhand der Messdaten des ersten Subzeitraums oder alternativ eines weiteren Subzeitraums erfolgen, der vom ersten Subzeitraum verschieden ist. Allerdings werden in dieser Variante des Verfahrens für die Rekonstruktion einer einzelnen Magnetresonanzabbildung nicht Messdaten aus verschiedenen Subzeiträumen verwendet, d.h. es findet keine Vermengung von Messdaten aus unterschiedlichen Subzeiträumen statt.
Vorzugsweise kann durch die Verwendung von Messdaten aus nur einem Subzeitraum vermieden werden, dass Messdaten des Untersuchungsobjekts vor einer Bewegung, wobei sich das Untersuchungsobjekt vor der Bewegung in einem in einem ersten Positionierungszustand befand, mit Messdaten des Untersuchungsobjekts nach der Bewegung, wobei sich das Untersuchungsobjekt nach der Bewegung in einem zum ersten Positionierungszustand verschiedenen Positionierungszustand befand, vermengt werden. Somit können Artefakte ausgeschlossen werden, die aus den unterschiedlichen Positionierungszuständen resultieren. Unterschiedliche Positionierungszustände können beispielsweise auftreten, wenn ein Arm des Patienten nach einer Bewegung in einer anderen Position zum Liegen kommt als vor der Bewegung.
Bevorzugt erfolgt die Rekonstruktion einer Magnetresonanzabbildung anhand der Messdaten mehrerer der mehreren Subzeiträume. Diese mehreren Subzeiträume sind vorteilhafterweise nur durch einen Trennzeitpunkt und/oder einen Trennzeitraum zeitlich voneinander beabstandet, d.h. es handelt sich hierbei vorteilhafterweise um aufeinander folgende Subzeiträume. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Lagerung des Untersuchungsobjekts nach einer Bewegung im Wesentlichen die gleiche ist wie vor der Bewegung. Durch die Verwendung der Messdaten aus mehreren Subzeiträumen kann die Datenbasis für die Rekonstruktion verbessert werden.
Beispielsweise können bei reversiblen Bewegungsabläufen, d.h. bei denen keine Änderung der Position nach der Bewegung gegeben ist, anhand der Bewegungskurve für die Rekonstruktion gezielt Messdaten entfernt und nur die verbleibenden Messdaten in einem Datenblock verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass abhängig von einer vorgegebenen Positionsbedingung, insbesondere abhängig von einem Vergleichsergebnis der vorgegebenen Positionsbedingung mit der Bewegungskurve, die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung jeweils anhand der Messdaten nur eines der mehreren Subzeiträume erfolgt oder anhand der Messdaten mehrerer der mehreren Subzeiträume erfolgt.
Die vorgegebene Positionsbedingung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass damit erkannt werden kann, ob das Untersuchungsobjekt nach der Bewegung seine ursprüngliche Position vor der Bewegung einnimmt. Insbesondere kann die Bewegungskurve hinsichtlich der vorgegebenen Positionsbedingung überprüft werden.
Ergibt die Überprüfung, dass das Untersuchungsobjekt nach der Bewegung seine ursprüngliche Position vor der Bewegung nicht wieder einnimmt, so erfolgt die vorteilhafterweise die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung anhand der Messdaten nur eines der mehreren Subzeiträume. Somit können Artefakte vermieden werden, die aus einer Überlagerung von Messdaten des Untersuchungsobjekts herrühren, bei deren Erfassung sich das Untersuchungsobjekt in verschiedenen Positionen befand.
Ergibt die Überprüfung, dass das Untersuchungsobjekt nach der Bewegung seine ursprüngliche Position vor der Bewegung wieder einnimmt, so erfolgt die vorteilhafterweise die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung anhand der Messdaten mehrerer der mehreren Subzeiträume. Dadurch kann die Datenbasis für die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung erweitert werden.
Die vorgegebene Positionsbedingung kann beispielsweise durch eine Überschreitung eines vorgegebenen Schwellwerts erfüllt sein. Der vorgegebene Schwellwert kann beispielsweise mit einer, insbesondere betragsmäßigen, Differenz einer Amplitude zu Beginn und am Ende eines Trennzeitpunkts und/oder der Trennzeitraums verglichen werden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume eine nicht-periodische Struktur aufweisen, d.h. als Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume werden nur solche Zeitpunkte und/oder Zeiträume angewandt, die eine nicht-periodische Struktur aufweisen. Dadurch können beispielsweise periodische Atembewegungen von nicht-periodischen Bewegungen der Arme oder Beine des Patienten unterschieden werden.
Eine nicht-periodische Struktur ist vorzugsweise eine Struktur, die keine sich regelmäßig wiederholenden Elemente umfasst. Beispielsweise weisen die Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume keine regelmäßigen zeitlichen Abstände zueinander auf.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Bewegungskurve frequenzabhängig gefiltert wird. Insbesondere kann eine Filterung der Bewegungskurve eine Unterdrückung eines Atemsignals des Patienten durch Filterung auf höhere Frequenzen und/oder eine Unterdrückung eines Kontrastmittelverlaufs durch eine Filterung auf niedrigere Frequenzen umfassen. Dadurch bleiben vorteilhafterweise nur noch Signalschwankungen durch zusätzliche Bewegungen übrig.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die vorgegebene Bewegungsbedingung durch eine Überschreitung eines vorgegebenen Schwellwerts erfüllt ist. Überschreitet beispielsweise ein Bewegungswert der Bewegungskurve zu einem Zeitpunkt und/oder einem Zeitraum den vorgegeben Schwellwert, so kann dieser Zeitpunkt und/oder einem Zeitraum als Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume identifiziert werden. Der vorgegeben Schwellwert kann vor der Erfassung der Messdaten empirisch, z.B. durch Testmessungen, und/oder theoretisch, z.B. durch Simulationen, ermittelt werden.
Eine Verwendung eines vorgegebenen Schwellwertes als vorgegebene Bewegungsbedingung stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, eine solche Bewegungsbedingung zu anzugeben. Es sind jedoch auch komplexere Bedingungen denkbar, die hier Anwendung finden könnten.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Rekonstruktion anhand von Messdaten erfolgt, die zu verschiedenen Zeitpunkten des jeweiligen Subzeitraums erfasst wurden, d.h. die Messdaten, die zu verschiedenen Zeitpunkten des jeweiligen Subzeitraums erfasst wurden, werden zusammen zur Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung verwendet. Vorzugsweise gehen in die Rekonstruktion einer Magnetresonanzabbildung, die das Untersuchungsobjekt zu einem bestimmten Zeitpunkt abbildet, Messdaten ein, die zu einem anderen als den diesen bestimmten Zeitpunkt erfasst wurden.
Der maximale Zeitabstand zwischen den verschiedenen Zeitpunkten, in denen die Messdaten erfasst wurden, anhand derer die Rekonstruktion erfolgt, beträgt dabei insbesondere mindestens 10 ms, insbesondere mehr als 100 ms, insbesondere mehr als 500 ms, d.h. in eine Rekonstruktion einer einzelnen Magnetresonanzabbildung gehen Messdaten ein, die zu Zeitpunkten erfasst wurden, die insbesondere mindestens 10 ms, insbesondere mehr als 100 ms, insbesondere mehr als 500 ms voneinander beabstandet sind. Die jeweiligen Subzeiträume sind demzufolge vorzugsweise insbesondere mindestens 10 ms, insbesondere mehr als 100 ms, insbesondere mehr als 500 ms lang.
Hierbei ist das Verfahren besonders vorteilhaft einsetzbar, da bei einer Rekonstruktion anhand von Messdaten, die zu verschiedenen Zeitpunkten erfasst wurden, sich eine etwaige Vermengung von Messdaten, die vor und nach einer Bewegung des Patienten erfasst wurden, besonders negativ auf das Ergebnis der Rekonstruktion auswirken würde.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Bewegungskurve anhand von Messdaten aus einem zentralen k-Raumbereich, d.h. einen zentralen Bereichs des k-Raums, ermittelt wird. Es wurde festgestellt, dass sich der zentrale Bereich besonders gut eignet, um daraus die Bewegungskurve zu erstellen. Insbesondere eignen sich Messdaten aus dem zentralen Bereich besonders gut, um eine integrale Bewegung des Untersuchungsobjekts abzubilden.
Der k-Raum, manchmal auch Ortsfrequenzraum oder Fourierraum genannt, stellt üblicherweise eine Repräsentation der Messdaten dar. Der k-Raum wird durch die Messdaten zumindest teilweise gefüllt. Insbesondere kann durch eine Fouriertransformation des k-Raums eine Magnetresonanzabbildung erzeugt werden. Vorzugsweise ist der zentrale Bereich des k-Raums der Bereich, der von der Mitte des k-Raums bis zu 20%, insbesondere 5%, insbesondere bis zu 1% der Gesamtausdehnung des erfassten k-Raums entfernt ist. Die Mitte des k-Raums kann beispielsweise das Zentrum, insbesondere der Schwerpunkt, der durch die Messdaten abgetasteten Punkte im k-Raum sein. Die Gesamtausdehnung des erfassten k-Raums kann beispielsweise ein maximaler Abstand der durch die Messdaten abgetasteten Punkte im k-Raum sein.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Messdaten ein Abtastmuster aufweisen, das Trajektorien umfasst, die durch einen zentralen k-Raumbereich, d.h. einen zentralen Bereich des k-Raums, insbesondere durch die Mitte des k-Raums, verlaufen.
Durch solche Abtastmuster kann sichergestellt werden, dass in zeitlich kurzer Folge immer wieder zumindest ein Teil des zentralen Bereichs des k-Raums, insbesondere die Mitte des k-Raums, abgetastet wird. Vorzugsweise sind die Zeitpunkte, in denen die Trajektorien durch den zentralen Bereich des k-Raums verlaufen, höchstens um 1000 ms, insbesondere 500 ms, insbesondere 250 ms, voneinander beabstandet. Somit kann eine Bewegungskurve mit einer hohen Zeitauflösung, beispielsweise einer Zeitauflösung von 1000 ms, insbesondere 500 ms, insbesondere 250 ms, erzeugt werden.
Im Gegensatz dazu würde es etwa bei einer kartesischen Abtastung des k-Raums, insbesondere bei einer Abtastung, bei der der k-Raum Zeile für Zeile abgetastet wird, verhältnismäßig lange dauern, bis nach einer erfolgten Abtastung des zentralen Bereichs des k-Raums eine darauf folgende Abtastung des zentralen Bereichs des k-Raums erfolgt.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Trajektorien, insbesondere im k-Raum, die Form, insbesondere radialer, Speichen aufweist. Derartige Trajektorien ermöglichen insbesondere eine hohe Widerholfrequenz der Abtastung des zentralen Bereichs des k-Raums.
Vorzugsweise weisen die Speichen zumindest einen Abtastpunkt auf, insbesondere als Endpunkt der Trajektorie, der in der Mitte des k-Raums liegt.
Unter einer speichenförmigen Trajektorie kann insbesondere eine Trajektorie verstanden werden, die geradlinig verläuft und insbesondere die Mitte des k-Raums schneidet. Unter speichenförmigen Trajektorie kann insbesondere eine Trajektorie verstanden werden, die spiralförmig verläuft, d.h. eine Schneckenlinie aufweist, und insbesondere die Mitte des k-Raums schneidet. Die Speichen können also insbesondere die Form einer Gerade und/oder Spirale aufweisen.
Der zeitliche Abstand zwischen der Erfassung von zwei Speichen beträgt vorzugsweise 50 bis 400 ms, insbesondere 100 bis 200 ms. Die mehreren Subzeiträume, in die der Erfassungszeitraum durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume getrennt werden, umfasst vorzugsweise einen Zeitraum, in dem zumindest eine Speiche, vorzugsweise mehrere Speichen, erfasst werden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass, insbesondere zeitlich, aufeinander folgende Speichen um einen goldenen Winkel, insbesondere um die Mitte des k-Raums, verdreht sind.
Vorzugsweise weist das Abtastmuster mehrere Speichen auf, wobei jede der mehreren Speichen des Abtastmusters relativ zu einer vorherigen und/oder nachfolgenden Speiche einen Versatz entsprechend eines goldenen Winkels aufweist, d.h. die n-te Speiche ist gegenüber der (n-1)-ten und/oder der (n+1)-ten Speiche um den goldenen Winkel verdreht.
Unter dem goldenen Winkel (φ_golden kann insbesondere ein Winkel von (φ_golden,s=π (3-5^0,5) im Bogenmaß und/oder etwa (φ_golden,s≈137,5° im Winkelmaß verstanden werden, der auch als kleiner goldener Winkel bezeichnet werden kann, und oder ein Winkel von φ_gol-den,b=π(5^0,5-1) im Bogenmaß und/oder etwa (φ_golden,b≈222,5° im Winkelmaß verstanden werden, der auch als großer goldener Winkel bezeichnet werden kann. Durch wiederholte Drehung um den goldenen Winkel ergeben sich Trajektorien, die sich niemals exakt überdecken. Zudem ermöglicht eine Drehung um den goldenen Winkel eine relativ gleichmäßige Abdeckung des k-Raums, da die (n+1)-te Speiche ungefähr mittig in dem größten Bereich liegt, der durch die vorherigen n Speichen noch nicht abgedeckt ist.
Werden die Speichen um den goldenen Winkel verdreht, so sind vorteilhafterweise die abgetasteten Punkte des k-Raums in jedem der mehreren Subzeiträume derart gleichmäßig im k-Raum verteilt, dass in der Regel für die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung geeignete Messdaten vorliegen. Es können insbesondere bereits erfasste Messdaten für die Rekonstruktion verworfen werden, ohne dass dies zu unbrauchbaren Magnetresonanzabbildungen führen würde, da immer noch eine ausreichende Befüllung des k-Raums mit Messdaten vorliegt. Insbesondere können Artefakte in den rekonstruierten Magnetresonanzabbildungen wirkungsvoll vermieden werden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Messdaten eine Unterabtastung, insbesondere des k-Raums, aufweisen. Die erfassten Messdaten tasten also vorzugsweise den k-Raum gemäß Nyquist-Theorem nicht vollständig ab, sondern nur teilweise. Dies ermöglicht insbesondere den Vorteil, dass die Erfassung der Messdaten noch schneller erfolgen kann und damit insbesondere auch die Zeitauflösung der der rekonstruierten Magnetresonanzabbildungen weiter erhöht werden kann. Gerade bei zeitaufgelösten und/oder zeitabhängigen und/oder dynamischen Messungen kann dies einen großen Vorteil bedeuten.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung mittels einer iterative Rekonstruktions-Technik und/oder einer View-Sharing-Technik erfolgt.
Unter einer iterativen Rekonstruktions-Technik kann insbesondere eine Compressed-Sensing-Technik verstanden werden. Diese eigenen sich besonders für die Rekonstruktion unterabgetasteter k-Räume und damit für zeitaufgelösten und/oder zeitabhängige und/oder dynamische Messungen.
Iterative Rekonstruktions-Techniken sind vorteilhafterweise relativ unempfindlich gegen geringe reversible Bewegungen des Patienten. Mit Hilfe einer iterativen Rekonstruktion kann vorteilhafterweise mit einer Regularisierung über einen längeren Zeitraum ein Signal stabilisiert werden. Dies ermöglicht insbesondere eine hohe Zeitauflösung, mit der beispielsweise Kontrastmittelverläufe abgebildet werden können.
Wenn sich jedoch beispielsweise der Patient stark bewegt, z.B. durch Bewegung der Arme, dann kann diese Bewegung durch die Regularisierung der Rekonstruktion in Zeitrichtung nicht nur die Magnetresonanzabbildung zum Zeitpunkt der starken Bewegung korrumpieren, sondern auch die Magnetresonanzabbildungen benachbarter oder sogar weiter entfernter Zeitpunkte. Dies kann insbesondere dazu führen, dass die gesamte Untersuchung des Patienten für diagnostische Zwecke nicht verwendbar ist. Messungen mit Kontrastmittelgabe können zudem nicht unmittelbar nach einer fehlgeschlagenen Messung wiederholt werden.
Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass eine starke Bewegung des Untersuchungsobjekts anhand der Bewegungskurve erkannt werden kann und sich die beschriebenen Bewegungsartefakte durch die Aufteilung der Messdaten anhand der Bewegungskurve in mehrere Subzeiträume vermieden werden können.
Auch View-Sharing-Techniken sind für zeitaufgelöste und/oder zeitabhängige und/oder dynamische Messungen besonders geeignet, insbesondere einer Bildgebung unter Verwendung von Kontrastmitteln. Vorzugsweise werden dabei zunächst vor einer Verabreichung des Kontrastmittels Messdaten aufgenommen, die den k-Raum über seine gesamte Erstreckung zumindest teilweise abtasten, um Messdaten mit hoher örtlicher Auflösung zu erhalten. Nach Verabreichung des Kontrastmittels werden dann vorzugsweise Messdaten aufgenommen, die vor allem den zentralen Bereich des k-Raums mit hoher Frequenz abtasten, um eine hohe zeitliche Auflösung des Kontrastmittelverlaufs zu erhalten. Bei der Rekonstruktion werden die Messdaten, die vor und nach der Verabreichung des Kontrastmittels erfasst wurden kombiniert, so dass Magnetresonanzabbildungen des Kontrastmittelverlaufs mit hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung erstellt werden können.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Erfassung der Messdaten und/oder die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung mittels einer GRASP-Technik erfolgen. GRASP (Golden-Angle RAdial Sparse Parallel) kombiniert die Vorteile eines Abtastmusters mit um den goldenen Winkel versetzten Speichen mit einer iterativen Rekonstruktions-Technik, insbesondere Compressed-Sensing-Technik, auf besonders vorteilhafterweise Weise. Die GRASP-Technik ist insbesondere bei einer Erfassung der Messdaten mit freier Atmung des Patienten, d.h. ohne Atemanhalten durch den Patienten, günstig.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass eine Warnung ausgegeben wird, falls die Bewegungskurve eine vorgegebene Warnbedingung erfüllt.
Wird beispielsweise im Rahmen einer Untersuchung mit Hilfe eines Kontrastmittels eine Referenzmessung vor Verabreichung des Kontrastmittels durchgeführt und während dieser Referenzmessung anhand der Bewegungskurve eine starke Bewegung des Patienten festgestellt, so kann der Bediener der Magnetresonanzvorrichtung schon vor der Verabreichung des Kontrastmittels gewarnt werden. So kann beispielsweise die Referenzmessung rechtzeitig abgebrochen und/oder wiederholt werden.
Des Weiteren wird eine Magnetresonanzvorrichtung vorgeschlagen, die ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen auszuführen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzvorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die erfindungsgemäße Magnetresonanzvorrichtung übertragen werden.
Zudem wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit einer Analyseeinheit und/oder Rekonstruktionseinheit ladbar ist und Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, aufweist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit der Analyseeinheit und/oder Rekonstruktionseinheit ausgeführt wird. Das Computerprogrammprogrammprodukt kann dabei eine Software mit einen Quellcode, der noch kompiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder einen ausführbaren Softwarecode umfassen, der zur Ausführung nur noch in die Analyseeinheit und/oder Rekonstruktionseinheit zu laden ist. Durch das Computerprogrammprodukt kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Analyseeinheit und/oder Rekonstruktionseinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Analyseeinheit und/oder Rekonstruktionseinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt.
Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronische lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software, gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen von dem Datenträger gelesen und in eine Analyseeinheit und/oder Rekonstruktionseinheit gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. So kann die Erfindung auch von dem besagten computerlesbaren Medium und/oder dem besagten elektronisch lesbaren Datenträger ausgehen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Magnetresonanzvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
2 ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem schematischen Blockschema,
3 ein beispielhaftes Diagramm mit einer Bewegungskurve einer reversiblen Bewegung,
4 ein beispielhaftes Diagramm mit einer Bewegungskurve einer irreversiblen Bewegung,
5 ein Abtastmuster eines k-Raums mit geradlinigen Speichen,
6 ein Abtastmuster eines k-Raums mit spiralförmigen Speichen.

In 1 ist eine Magnetresonanzvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Die Magnetresonanzvorrichtung 10 umfasst eine Magneteinheit 11, die einen Hauptmagneten 12 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere zeitlich konstanten Hauptmagnetfelds 13 aufweist. Zudem umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 10 einen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Patienten 15. Der Patientenaufnahmebereich 14 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zylinderförmig ausgebildet und in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 11 zylinderförmig umgeben. Grundsätzlich ist jedoch eine davon abweichende Ausbildung des Patientenaufnahmebereichs 14 jederzeit denkbar. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 der Magnetresonanzvorrichtung 10 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen innerhalb des Patientenaufnahmebereichs 14 bewegbar ausgestalteten Patiententisch 17 auf.
Die Magneteinheit 11 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 18 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 18 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 19 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gesteuert. Die Magneteinheit 11 umfasst weiterhin eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als fest in die Magnetresonanzvorrichtung 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist zu einer Anregung von Atomkernen, die sich in dem von dem Hauptmagneten 12 erzeugten Hauptmagnetfeld 13 einstellt, ausgelegt. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von einer Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gesteuert und strahlt hochfrequente Magnetresonanzsequenzen in einen Untersuchungsraum ein, der im Wesentlichen von einem Patientenaufnahmebereich 14 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gebildet ist. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist weiterhin zum Empfang von Messdaten in Form von Magnetresonanzsignalen ausgebildet. Der Hauptmagnet 12, die Gradientenspuleneinheit 18, die Gradientensteuereinheit 19, Hochfrequenzantenneneinheit 20 und die Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 stellen somit beispielhaft eine Erfassungseinheit zur Erfassung von Messdaten in einem Erfassungszeitraum dar.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 12, der Gradientensteuereinheit 19 und zur Steuerung der Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 weist die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Systemsteuereinheit 22 auf. Die Systemsteuereinheit 22 steuert zentral die Magnetresonanzvorrichtung 10, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Des Weiteren umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Benutzerschnittstelle 23, die mit der Systemsteuereinheit 22 verbunden ist. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanzabbildungen können auf einer Anzeigeeinheit 24, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, der Benutzerschnittstelle 23 für ein medizinisches Bedienpersonal angezeigt werden. Weiterhin weist die Benutzerschnittstelle 23 eine Eingabeeinheit 25 auf, mittels der Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von dem medizinischen Bedienpersonal eingegeben werden können.
Zudem umfasst die Systemsteuereinheit 22 eine Analyseeinheit 26 zur Ermittlung einer Bewegungskurve über den Erfassungszeitraum anhand der Messdaten und eine Rekonstruktionseinheit 27 zur Rekonstruktion zumindest einer Magnetresonanzabbildung. Dabei ist die Analyseeinheit ausgebildet, den Erfassungszeitraum anhand der Bewegungskurve mittels einer vorgegebenen Bewegungsbedingung durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume in mehrere Subzeiträume zu trennen. Insbesondere ist die Analyseeinheit ausgebildet, den Erfassungszeitraum anhand einer vorgegebenen Bewegungsbedingung durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume, für welche und/oder in welchen die Bewegungskurve eine vorgegebene Bewegungsbedingung erfüllt, in mehrere Subzeiträume zu trennen. Die die Rekonstruktionseinheit ist ausgebildet, jeder Magnetresonanzabbildung anhand der Messdaten nur eines Subzeitraums zu rekonstruieren.
Die Analyseeinheit 26 und/oder die Rekonstruktionseinheit 27 umfassen einen eine programmierbare Recheneinheit mit einem Speicher. In den Speicher kann ein Programm geladen werden mit Programmmitteln, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen, wie beispielhaft anhand von 2 erläutert, auszuführen.
Anhand von 2 wird ein erfindungsgemäßes Verfahren beispielhaft detailliert beschrieben. In Schritt 110 werden Messdaten in einem Erfassungszeitraum erfasst. Die Messdaten können beispielsweise in Form von Magnetresonanzsignalen durch die Hochfrequenzantenneneinheit 20 empfangen werden. In Schritt 120 wird eine Bewegungskurve über den Erfassungszeitraum anhand der Messdaten ermittelt. Beispielsweise kann bei Anwendung der GRASP-Technik durch die kontinuierliche radiale Messung eine Signalkurve erzeugt werden, die insbesondere durch Filter aufgearbeitet einem mittleren Bewegungsverlauf des Patienten 15 entspricht.
In Schritt 130 wird der Erfassungszeitraum anhand der Bewegungskurve mittels einer vorgegebenen Bewegungsbedingung durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume in mehrere Subzeiträume getrennt. Insbesondere wird der Erfassungszeitraum anhand einer vorgegebenen Bewegungsbedingung durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume, für welche und/oder in welchen die Bewegungskurve eine vorgegebene Bewegungsbedingung erfüllt, in mehrere Subzeiträume getrennt.
In Schritt 140 wird zumindest eine Magnetresonanzabbildung rekonstruiert, wobei die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung jeweils anhand der, insbesondere unterabgetasteten, Messdaten zumindest eines, insbesondere nur eines, der mehreren Subzeiträume erfolgt.
In 3 ist eine Bewegungskurve 201 über einen Erfassungszeitraum T, der sich von einem Zeitpunkt t_i bis zu einem Zeitpunkt t_f erstreckt, beispielhaft dargestellt. Die Bewegungskurve 201 wird beschrieben durch eine Amplitude A in Abhängigkeit von der Zeit t. Die Amplitude A setzt sich hier zusammen aus mehreren Anteilen:

• ein periodischen Anteil 203 mit relativ hoher Frequenz, der beispielsweise von einer Atembewegung des Patienten 15 verursacht werden kann,
• ein relativ flach ansteigender Anteil 204, der beispielsweise durch eine Bolusanflutung eines Kontrastmittels verursacht werden kann,
• ein relativ starker Anteil 202, der beispielsweise im Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₂ durch eine starke Bewegung des Patienten 15, z.B. eine Bewegung des Arms, verursacht werden kann.

Der Erfassungszeitraum T wird durch den Zeitraum zwischen t₁ und t₂ , einem Trennzeitraum D, in den Subzeitraum S₁ zwischen t_i und t₁ sowie den Subzeitraum S₂ zwischen t₂ und t_f getrennt. Der Trennzeitraum wird anhand einer vorgegebenen Bewegungsbedingung ermittelt. In diesem Beispiel erfüllt die Bewegungskurve 201 in dem Trennzeitraum D eine vorgegebene Bewegungsbedingung, nämlich dass die Amplitude A einen Schwellwert A_t überschreitet. Es ist aber beispielsweise auch denkbar, dass die Trennzeitraum D durch die Zeitpunkte begrenzt wird, in denen die zeitliche Ableitung dA/dt der Amplitude A einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Der Schwellwert kann vorab durch Experimente und/oder Simulationen ermittelt werden. Diese Bewegungsbedingung stellt eine besonders einfache Bedingung zur Erkennung einer starken Bewegung des Patienten 15 dar.
Ferner kann die Bewegungskurve 201 frequenzabhängig gefiltert werden, beispielsweise indem der periodische Anteil 203 und/oder der flache Anteil 202 mit Hilfe eines oder mehrerer Frequenzfilter herausgefiltert wird, so dass nur noch der starke Anteil 202 übrig bleibt. Dadurch kann die starke Bewegung des Patienten 15, die den starken Anteil 202 verursacht, noch leichter identifiziert werden.
Die Rekonstruktion zumindest einer ersten Magnetresonanzabbildung erfolgt beispielsweise von Messdaten, die nur im Subzeitraum S₁ erfasst wurden. Die Rekonstruktion zumindest einer zweiten Magnetresonanzabbildung erfolgt beispielsweise von Messdaten, die nur im Subzeitraum S₂ erfasst wurden. Weder die zumindest eine erste noch die zumindest eine zweite Magnetresonanzabbildung wird dabei durch die starke Bewegung des Patienten 15 verfälscht.
Die Amplitude des Anteils 202 geht in dem Beispiel, das in 3 dargestellt wird, nach dem Trennzeitraum D zum Zeitpunkt t₂ im Wesentlichen wieder auf den Ausgangswert zum Zeitpunkt t₁ zurück, d.h. A(t₁)≈A(t₂). Dies ist typischerweise der Fall, wenn der Patient nach der Bewegung wieder seine ursprüngliche Position einnimmt.
Dagegen weist die Amplitude des Anteils 202 in dem Beispiel, das in 4 dargestellt wird, nach dem Trennzeitraum D zum Zeitpunkt t₂ einen anderen Wert auf als zum Zeitpunkt t₁ , d.h. A(t₁) ≠ A(t₂). Dies ist typischerweise der Fall, wenn der Patient nach der Bewegung eine andere Position einnimmt.
Wenn insbesondere nach der starken Bewegung des Patienten 15, also nach t₂ , beispielsweise der Arm des Patienten 15 in einer anderen Position zum Liegen kommen würde, dann würden sich Artefakte in der rekonstruierten Magnetresonanzabbildung ergeben, wenn diese anhand der Messdaten aus S₁ und S₂ rekonstruiert werden würde. Insbesondere bei irreversiblen Bewegungen des Patienten 15 werden also vorteilhafterweise nicht nur die Messdaten im Trennzeitraum verworfen, sondern auch die Messdaten der Subzeiträume S₁ und S₂ getrennt rekonstruiert.
Dagegen ist es insbesondere für den in 3 dargestellten Fall denkbar, dass eine Magnetresonanzabbildung anhand der Messdaten aus den Subzeiträumen S₁ und S₂ zusammen rekonstruiert werden. Dies erfolgt vorzugsweise dann, wenn aus der Bewegungskurve abgeleitet werden kann, dass die Bewegung im Trennzeitraum D eine reversible Bewegung ist, d.h. die Position des Patienten, beispielsweise des Arms des Patienten, ist nach der Bewegung im Wesentlichen die gleiche wie vor der Bewegung.
Daher erfolgt vorzugsweise im Schritt 130 nicht nur eine Trennung des Erfassungszeitraums in Subzeiträume anhand der vorgegebenen Bewegungsbedingung, sondern zudem werden anhand einer vorgegebenen Positionsbedingung die Subzeiträume festgelegt, deren Messdaten zur Rekonstruktion der zumindest einen Magnetresonanzabbildung in Schritt 140 verwendet werden.
In Schritt 140 wird zumindest eine Magnetresonanzabbildung rekonstruiert, wobei die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung jeweils anhand der, insbesondere unterabgetasteten, Messdaten zumindest eines, insbesondere nur eines, der mehreren Subzeiträume erfolgt. Abhängig von der vorgegebenen Positionsbedingung erfolgt die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung jeweils anhand der Messdaten nur eines der mehreren Subzeiträume oder anhand der Messdaten mehrerer der mehreren Subzeiträume.
Beispielsweise können die Messdaten der Subzeiträume S₁ und S₂ zusammen rekonstruiert werden, wenn als Positionsbedingung der Betrag der Differenz der Amplituden A der Bewegungskurve, insbesondere nach einer frequenzabhängigen Filterung, am Beginn und am Ende des Trennzeitraum D einen vorbestimmten Schwellwert T_p nicht überschreitet, d.h. |A(t₁)-A(t₂)| ≤ T_p. In diesem Fall erfolgt also die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung anhand der Messdaten mehrerer der mehreren Subzeiträume.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zur Abbildung dynamischer Vorgänge, wie z.B. eines zeitlichen Kontrastmittelverlaufs, angewendet. Es werden also für verschiedene Zeitpunkte des Erfassungszeitraums T, z.B. t_1,1 und/oder t_1,2 , Magnetresonanzabbildungen erzeugt.
Vorteilhafterweise erfolgt die Rekonstruktion anhand von Messdaten, die zu verschiedenen Zeitpunkten des jeweiligen Subzeitraums S₁ , S₂ erfasst wurden. Beispielsweise wird eine Magnetresonanzabbildung anhand von Messdaten, die zum Zeitpunkt t_1,1 erfasst wurden, zusammen mit Messdaten, die zum Zeitpunkt t_1,2 erfasst wurden, rekonstruiert. Ein Beispiel für derartige Rekonstruktions-Techniken ist eine iterative Rekonstruktions-Technik mit Compressed Sensing, insbesondere GRASP. Dabei erfolgt üblicherweise eine Regularisierung in Zeitrichtung, so dass die Messdaten, die zum Zeitpunkt t_1,1 erfasst wurden, sich auch auf eine Magnetresonanzabbildung auswirken, die den Patienten 15 zum Zeitpunkt t_1,2 abbilden. Durch eine Beschränkung der Messdaten, die für Rekonstruktion einer Magnetresonanzabbildung verwendet werden, auf Messdaten, die in einem Subzeitraum S₁ , S₂ ohne starke Bewegungen des Patienten 15 erfasst wurden, können Bewegungsartefakte vermieden werden.
Vorzugsweise wird eine Warnung ausgegeben, falls die Bewegungskurve eine vorgegebene Warnbedingung erfüllt, z.B. der Schwellwert A_t überschritten wird. Falls beispielsweise eine Referenzmessung durchgeführt wird, um etwa eine Basislinie für eine nachfolgende Kontrastmittel-basierte Magnetresonanzmessung aufzunehmen, und während der Referenzmessung die vorgegebene Warnbedingung erfüllt wird, kann ein Bediener der Magnetresonanzvorrichtung 10, z.B. über die Anzeigeeinheit 24, darauf hingewiesen werden. Die Referenzmessung kann dann z.B. rechtzeitig wiederholt werden.
In 5 und 6 ist jeweils ein k-Raum dargestellt, die jeweils ein Abtastmuster mit Trajektorien die Form von Speichen zeigen. Die in 5 dargestellten Speichen sind geradlinig, während die in 6 dargestellten Speichen spiralförmig sind. Vorteilhafterweise erfolgt die Rekonstruktion anhand von Messdaten, die zu verschiedenen Zeitpunkten des jeweiligen Subzeitraums erfasst wurden. Bezogen auf dieses Beispiel bedeutet dies, dass die Rekonstruktion anhand von mehreren Speichen erfolgt, da die Speichen nacheinander zu verschiedenen Zeitpunkten erfasst werden. Oftmals liegt der Zeitraum, der für die Abtastung einer Speiche notwendig ist, zwischen 100 und 200 ms.
Das in 5 dargestellte Abtastmuster zeigt beispielhaft nur drei aufeinander folgende Speichen 301, 302, 303, die zueinander um einen goldenen (φ_golden Winkel verdreht sind. So ist beispielsweise die Speiche 302 gegenüber der zeitlich vorangehenden Speiche 301 um den Winkel (φ_golden verdreht, während die auf die Speiche 302 folgende Speiche 303 wiederum in den goldenen Winkel (φ_golden verdreht ist. Üblicherweise werden während einer Messung durch die erfassten Messdaten noch wesentlich mehr Speichen im k-Raum abgetastet. Wegen des goldenen Winkels (φ_golden ergibt sich eine sehr gleichmäßige Abdeckung des k-Raum, ohne dass sich jemals zwei Speichen exakt überlappen. Somit können eine oder mehrere Speichen auch verworfen werden, ohne dass die Abdeckung des k-Raums durch die restlichen Speichen zu sehr darunter leiden würde.
Auch die in 6 gezeigten Speichen 401 sind vorzugsweise zueinander um einen goldenen Winkel (φ_golden verdreht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist hier lediglich eine Speiche stellvertretend mit einem Bezugszeichen versehen.
Vorzugsweise werden zur Ermittlung der Bewegungskurve 201 lediglich Messdaten aus einem zentralen k-Raumbereich, der hier durch den Kreis Z um die Mitte des k-Raums begrenzt wird. Die Mitte des k-Raums stellt hier der Schnittpunkt der x-Achse und y-Achse dar, d.h. x=0 und y=0. Vorzugsweise ist der zentrale Bereich des k-Raums der Bereich, der von der Mitte des k-Raums bis zu 20%, insbesondere 5%, insbesondere bis zu 1% der Gesamtausdehnung E_t des erfassten k-Raums entfernt ist, d.h. E_z/2/E_t ≤ 20% bzw. 5% bzw. 1%.
Sowohl die Speichen in 5 also auch die Speichen in 6 verlaufen durch einen zentralen k-Raumbereich und sind damit besonders gut zur Ermittlung der Bewegungskurve 201 geeignet.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei der dargestellten Erfassungsmustererzeugungseinheit und Magnetresonanzvorrichtung lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015218086 A1 [0003]
DE 102014219467 A1 [0003]
DE 102014218901 B4 [0003]

Claims

Verfahren zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen mit folgenden Schritten: - Erfassung von Messdaten in einem Erfassungszeitraum, - Ermittlung einer Bewegungskurve über den Erfassungszeitraum anhand der Messdaten, - Trennung des Erfassungszeitraums durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume anhand der Bewegungskurve mittels einer vorgegebenen Bewegungsbedingung in mehrere Subzeiträume, - Rekonstruktion zumindest einer Magnetresonanzabbildung, wobei die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung jeweils anhand der Messdaten zumindest eines der mehreren Subzeiträume erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung jeweils anhand der Messdaten nur eines der mehreren Subzeiträume erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei abhängig von einer vorgegebenen Positionsbedingung die Rekonstruktion jeder Magnetresonanzabbildung jeweils anhand der Messdaten nur eines oder mehrerer der mehreren Subzeiträume erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bewegungskurve frequenzabhängig gefiltert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die vorgegebene Bewegungsbedingung durch eine Überschreitung eines vorgegebenen Schwellwerts erfüllt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rekonstruktion anhand von Messdaten erfolgt, die zu verschiedenen Zeitpunkten des jeweiligen Subzeitraums erfasst wurden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bewegungskurve anhand von Messdaten aus einem zentralen k-Raumbereich ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messdaten ein Abtastmuster aufweisen, das Trajektorien umfasst, die durch einen zentralen k-Raumbereich verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Trajektorien die Form von Speichen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei aufeinander folgende Speichen um einen goldenen Winkel verdreht sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messdaten eine Unterabtastung aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung mittels einer iterative Rekonstruktions-Technik und/oder einer View-Sharing-Technik erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erfassung der Messdaten und/oder die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildung mittels einer GRASP-Technik erfolgen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Warnung ausgegeben wird, falls die Bewegungskurve eine vorgegebene Warnbedingung erfüllt.
Magnetresonanzvorrichtung umfassend eine Erfassungseinheit zur Erfassung von Messdaten in einem Erfassungszeitraum, eine Analyseeinheit zur Ermittlung einer Bewegungskurve über den Erfassungszeitraum anhand der Messdaten, eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion zumindest einer Magnetresonanzabbildung, wobei die Analyseeinheit ausgebildet ist, anhand der Bewegungskurve mittels einer vorgegebenen Bewegungsbedingung den Erfassungszeitraum durch einen oder mehrere Trennzeitpunkte und/oder Trennzeiträume in mehrere Subzeiträume zu trennen, wobei die Rekonstruktionseinheit ausgebildet ist, jeder Magnetresonanzabbildung anhand der Messdaten nur eines Subzeitraums zu rekonstruieren.
Magnetresonanzvorrichtung, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14 auszuführen.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit einer Analyseeinheit und/oder Rekonstruktionseinheit ladbar ist, mit Programmmitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen, wenn das Programm in der Recheneinheit der Analyseeinheit und/oder Rekonstruktionseinheit ausgeführt wird.