DE102017212550A1 - Segmented MR scan pattern - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen, eine Magnetresonanzvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt. Das Verfahren sieht vor, dass die Magnetresonanzsignale durch Abtastung einer Matrix in einem k-Raum gemäß einem Abtastmuster erfasst werden, wobei das Abtastmuster mehrere Abtastzeilen aufweist, wobei die mehreren Abtastzeilen jeweils in mehrere Zeilensegmente unterteilt sind, wobei das Abtastmuster nur einen ausgewählten Teil der Zeilensegmente umfasst.

Figure DE102017212550A1_0000
The invention relates to a method for acquiring magnetic resonance signals, a magnetic resonance apparatus and a computer program product. The method provides that the magnetic resonance signals are acquired by scanning a matrix in a k-space in accordance with a scanning pattern, the scanning pattern having a plurality of scanning lines, the plurality of scanning lines each being divided into a plurality of line segments, the scanning pattern being only a selected portion of the line segments includes.
Figure DE102017212550A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen, eine Magnetresonanzvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt.The invention relates to a method for acquiring magnetic resonance signals, a magnetic resonance apparatus and a computer program product.

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 Kernspins anregen, wodurch Magnetresonanzsignale ausgelöst werden. Die Magnetresonanzsignale werden als Messdaten durch die Magnetresonanzvorrichtung empfangen und zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen verwendet.In medical technology, magnetic resonance imaging (MRI), also known as magnetic resonance imaging (MRI), is characterized by high and variable soft tissue contrasts. With the aid of a magnetic resonance device, excitation pulses are radiated into an examination subject, which excite nuclear spins in the examination subject, whereby magnetic resonance signals are triggered. The magnetic resonance signals are received as measurement data by the magnetic resonance apparatus and used for the reconstruction of magnetic resonance images.

Im Vergleich zu anderen Schnittbildgebungsverfahren wie z.B. Computertotgraphie (CT) oder Ultraschall (US) benötigt die Aufnahme einer Magnetresonanzabbildung relativ lange. Während der Erfassung der Magnetresonanzsignale wird eine Matrix in einem sogenannten k-Raum mit Messdaten gefüllt, meist anhand kartesischer Linien, teilweise auch mit radialen Speichen oder Spiralen. Der k-Raum wird manchmal auch Ortsfrequenzraum oder Fourierraum genannt.Compared to other cross-sectional imaging methods such as e.g. Computerized tomography (CT) or ultrasound (US) requires the acquisition of a magnetic resonance imaging relatively long. During the acquisition of the magnetic resonance signals, a matrix is filled with measurement data in a so-called k-space, mostly on the basis of Cartesian lines, in some cases also with radial spokes or spirals. The k-space is sometimes also called spatial frequency space or Fourier space.

Bei der oftmals verwendeten kartesischen Bildgebung wird der k-Raum zeilenweise mit Daten gefüllt, wobei eine Abtastzeile in die sogenannte Ausleserichtung (engl. readout direction) zeigt und eine Phasenkodierrichtung üblicherweise orthogonal dazu steht.In the case of the often used Cartesian imaging, the k-space is filled with data line by line, wherein a scan line in the so-called readout direction shows and a phase encoding direction is usually orthogonal to it.

Die Ausleserichtung entspricht üblicherweise einer Richtung einer Frequenzkodierung. Während der Frequenzkodierung wird in der Regel in einer Raumrichtung ein Magnetfeldgradient, insbesondere ein Frequenzkodiergradient, geschaltet, der den Kernspins linear veränderliche Präzessionsfrequenzen aufprägt. Das erfasste Magnetresonanzsignal ist ein kontinuierliches Gemisch all dieser Frequenzen. Diese verschiedenen Frequenzen können bei einer Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen herausgefiltert werden. In Zeilenrichtung kann man den Ort der Kernspins über die Frequenz wieder rekonstruieren. Man nennt die Achse daher oft auch Frequenzkodierachse oder Ausleseachse bzw. die Richtung dieser Achse Frequenzkodierrichtung oder Ausleserichtung.The readout direction usually corresponds to a direction of a frequency coding. During the frequency coding, a magnetic field gradient, in particular a frequency encoding gradient, is usually connected in a spatial direction, which imposes linearly variable precession frequencies on the nuclear spins. The acquired magnetic resonance signal is a continuous mixture of all these frequencies. These different frequencies can be filtered out during a reconstruction of magnetic resonance images. In the row direction one can reconstruct the location of the nuclear spins over the frequency again. Therefore, the axis is often called the frequency coding axis or read axis or the direction of this axis is the frequency coding direction or readout direction.

In der Phasenkodierrichtung, also parallel zu einer Phasenkodierachse, erfolgt üblicherweise eine Phasenkodierung. Dabei wird in der Regel zwischen Anregungspuls und Auslesung des Magnetresonanzsignals kurzzeitig ein Magnetfeldgradient, insbesondere ein Phasenkodiergradient, geschaltet, der den Kernspins von Zeile zu Zeile eine Phasenverschiebung aufprägt. Die Anzahl von Schritten in der Phasenkodierrichtung, also der Phasenkodierschritte, entspricht der Größe der mit Messdaten zu befüllenden Matrix in Phasenkodierrichtung. Insbesondere kann eine anschließende Fouriertransformation die unterschiedlichen Phasenlagen wieder den ihnen entsprechenden Zeilen zuordnen. Pro Repetition wird meist zumindest eine Zeile im k-Raum gemessen. Die Gesamtmesszeit ist normalerweise durch die benötige Anzahl an Repetitionen multipliziert mit der Repetitionszeit (RT) gegeben.In the phase coding direction, that is to say parallel to a phase coding axis, a phase coding usually takes place. In this case, a magnetic field gradient, in particular a phase encoding gradient, is switched in the rule between the excitation pulse and readout of the magnetic resonance signal for a short time, which imposes a phase shift on the nuclear spins from line to line. The number of steps in the phase coding direction, ie the phase coding steps, corresponds to the size of the matrix to be filled with measured data in the phase coding direction. In particular, a subsequent Fourier transformation can again assign the different phase positions to the lines corresponding to them. For each repetition, at least one line is usually measured in k-space. The total measurement time is usually given by the required number of repetitions multiplied by the repetition time (RT).

Zum Verkürzen der Messzeit einer MR-Untersuchung wurde in den vergangenen Jahrzehnten eine Anzahl von Lösungen entwickelt.To shorten the measurement time of an MR examination, a number of solutions have been developed in recent decades.

Eine gängige Methode zur Beschleunigung einer MR-Messung ist die parallele Bildgebungstechnik (engl. parallel acquisition technique, PAT), bei der die Informationen verschiedener Spulenkanäle und deren Empfangscharakteristik verwendet werden, um die Anzahl der benötigten Phasenkodierschritte zu reduzieren. Je nach Spule und Kanalzahl können bei fast allen MR-Messungen zumeist Beschleunigungsfaktoren von 2 oder 3 erreicht werden. Beispielhaft sind parallele Bildgebungstechniken in den Druckschriften US 7202666 B2 und US 7102348 B2 beschrieben.A common method for accelerating an MR measurement is the parallel acquisition technique (PAT), in which the information of different coil channels and their reception characteristic are used to reduce the number of phase encoding steps required. Depending on the coil and the number of channels, acceleration factors of 2 or 3 can be achieved in most MR measurements. Exemplary are parallel imaging techniques in the references US 7202666 B2 and US 7102348 B2 described.

Bei einem weiteren Verfahren, das auf der Empfangscharakteristik von Spulen basiert, werden mehrere Schichten simultan akquiriert (engl. simultaneous multi-slice, SMS). Das Verfahren ist bei Aufnahmen mit hoher Schichtanzahl und ausreichender Spulenanordnung in Schichtrichtung anwendbar. Dabei können Beschleunigungsfaktoren von 2 und deutlich höher erreicht werden. Beispielhaft ist eine gleichzeitige Mehrschichttechnik in der Druckschrift US 20170146624 A1 beschrieben.In another method, which is based on the reception characteristic of coils, multiple layers are simultaneously acquired (simultaneous multi-slice, SMS). The method is applicable to recordings with a high number of layers and sufficient coil arrangement in the slice direction. Acceleration factors of 2 and much higher can be achieved. Exemplary is a simultaneous multilayer technique in the document US 20170146624 A1 described.

Beide genannten Techniken, also die parallele Bildgebungstechnik und die simultane Mehrschichttechnik, haben zum Teil sehr hohe Anforderungen an die Spulendichte und die Kanalverteilung, so dass sie mit vielen Magnetresonanzvorrichtungen, die nur eine geringe Kanalzahl aufweisen, nicht zufriedenstellend durchgeführt werden können. Zudem ist es in der Regel nicht möglich, die Erfassung der Magnetresonanzsignale gemäß diesen Techniken allein mit einer Ganzkörperspule (engl. body coil) durchzuführen, d.h. es werden immer Lokalspulen (engl. local coils) benötigt.Both of these techniques, ie the parallel imaging technique and the simultaneous multi-layer technique, sometimes have very high demands on the coil density and the channel distribution, so that they can not be satisfactorily performed with many magnetic resonance devices which have only a small number of channels. In addition, it is usually not possible to perform the detection of the magnetic resonance signals according to these techniques alone with a body coil, i.e., a body coil. Local coils are always required.

Als Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann angesehen werden, eine schnelle Erfassung von Magnetresonanzsignalen zu ermöglichen, insbesondere ohne den Einsatz von Lokalspulen.It can be regarded as an object of the present invention to enable rapid acquisition of magnetic resonance signals, in particular without the use of local coils.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Demnach wird ein Verfahren zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen vorgeschlagen, wobei die Magnetresonanzsignale durch Abtastung einer Matrix in einem k-Raum gemäß einem Abtastmuster erfasst werden, wobei das Abtastmuster mehrere Abtastzeilen aufweist, wobei die mehreren Abtastzeilen jeweils in mehrere Zeilensegmente unterteilt sind, wobei das Abtastmuster nur einen ausgewählten Teil der Zeilensegmente umfasst.Accordingly, a method for detecting magnetic resonance signals is proposed, wherein the magnetic resonance signals are detected by scanning a matrix in a k-space according to a scanning pattern, wherein the scanning pattern has a plurality of scanning lines, wherein the plurality of scanning lines are each subdivided into a plurality of line segments, the scanning pattern only comprises a selected part of the line segments.

Dieses Verfahren ermöglicht insbesondere den Vorteil, dass dadurch, dass nur ein ausgewählter Teil der Zeilensegmente abgetastet wird, die Erfassung der der Magnetresonanzsignale besonders schnell durchführt werden kann.In particular, this method offers the advantage that the detection of the magnetic resonance signals can be carried out particularly quickly by scanning only a selected part of the line segments.

Das Abtastmuster kann beispielsweise durch eine programmierbare Recheneinheit einer Systemsteuereinheit erzeugt werden. Die programmierbare Recheneinheit umfasst vorzugsweise einen Prozessor und/oder einen Speicher. Die Magnetresonanzsignale können beispielsweise durch eine Magnetresonanzvorrichtung erfasst werden. Vorzugsweise umfasst die Magnetresonanzvorrichtung die Systemsteuereinheit.The scanning pattern can be generated for example by a programmable arithmetic unit of a system control unit. The programmable arithmetic unit preferably comprises a processor and / or a memory. The magnetic resonance signals can be detected, for example, by a magnetic resonance device. Preferably, the magnetic resonance device comprises the system control unit.

Das Abtastmuster bestimmt üblicherweise, welche Punkte und/oder Linien und/oder Bereiche im k-Raum erfasst werden. Entsprechend wird üblicherweise den Magnetresonanzsignalen eine Kodierung mittels Magnetfeldgradienten aufgeprägt, insbesondere durch Frequenz- und/oder Phasenkodiergradienten. Vorzugsweise wird der k-Raum durch zwei Achsen aufgespannt, insbesondere eine Ausleseachse, z.B. eine kx -Achse, und eine Phasenkodierachse, z.B. eine ky -Achse. Dabei kann insbesondere die Ausleseachse parallel zu einer Ausleserichtung ausgerichtet sein und/oder die Phasenkodierachse kann parallel zu einer Phasenkodierrichtung ausgerichtet sein. Vorzugsweise sind die mehreren Abtastzeilen in Ausleserichtung bzw. parallel zur Ausleseachse ausgerichtet.The scanning pattern usually determines which points and / or lines and / or regions are detected in k-space. Accordingly, encoding with magnetic field gradients is usually impressed on the magnetic resonance signals, in particular by frequency and / or phase coding gradients. Preferably, the k-space is spanned by two axes, in particular a read-out axis, for example a k x -Axis, and a phase-encoding axis, eg a k y -Axis. In this case, in particular, the readout axis can be aligned parallel to a readout direction and / or the phase coding axis can be aligned parallel to a phase coding direction. Preferably, the plurality of scanning lines are aligned in the read-out direction or parallel to the read-out axis.

Vorzugsweise ist das Abtastmuster zweidimensional, d.h. es kann durch ein Muster in einer Ebene des k-Raums beschrieben werden bzw. der durch das Abtastmuster abgetastete k-Raum wird durch zwei Achsen aufgespannt.Preferably, the scanning pattern is two-dimensional, i. it can be described by a pattern in a plane of the k-space or the k-space scanned by the scanning pattern is spanned by two axes.

Vorzugsweise ist das Abtastmuster kartesisch, d.h. das Abtastmuster kann durch Zeilen und Spalten beschrieben werden, die im k-Raum orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Vorzugsweise sind die Zeilen parallel zur Ausleseachse und die Spalten parallel zur Phasenkodierachse ausgerichtet, wobei die die Ausleseachse und die Phasenkodierachse zueinander orthogonal sind. Als Abtastzeile kann beispielsweise eine Zeile im k-Raum verstanden werden, die parallel zur Ausleseachse des k-Raums verläuft.Preferably, the scanning pattern is Cartesian, i. the scan pattern can be described by rows and columns that are orthogonal to each other in k-space. Preferably, the rows are aligned parallel to the readout axis and the columns are aligned parallel to the phase coding axis, wherein the readout axis and the phase coding axis are mutually orthogonal. As a scanning line, for example, a line in k-space can be understood, which runs parallel to the read axis of the k-space.

Entlang der Ausleseachse können die Abtastzeilen jeweils in mehrere, insbesondere gleich große, Zeilensegmente unterteilt werden. Zeilensegmente können insbesondere entlang der Ausleseachse aufeinander folgende Abschnitte einer Abtastzeile sein.Along the readout axis, the scan lines can each be subdivided into several, in particular equal, line segments. Line segments, in particular along the read axis, can be successive sections of a scan line.

Vorzugsweise sind die mehreren Abtastzeilen in einer Phasenkodierrichtung, beispielsweise der Richtung entlang der Phasenkodierachse, zueinander versetzt angeordnet. Vorzugsweise ist die Phasenkodierrichtung also orthogonal zur Ausleserichtung ausgerichtet.Preferably, the plurality of scanning lines are arranged offset from each other in a phase encoding direction, for example, the direction along the phase encoding axis. Preferably, the phase encoding is thus aligned orthogonal to the readout direction.

Insbesondere weisen zwei benachbarte Abtastzeilen in Richtung der Phasenkodierachse einen gleichen Abstand auf, d.h. die Abtastzeilen sind in Richtung der Phasenkodierachse gleichmäßig verteilt.In particular, two adjacent scan lines are equidistant in the direction of the phase encode axis, i. the scanning lines are evenly distributed in the direction of the phase encoding axis.

Vorzugsweise sind alle der mehreren Abtastzeilen in eine gleich große Anzahl an Zeilensegmenten unterteilt. Vorzugsweise weisen die Zeilensegmente jeder Abtastzeile eine gleich große Ausdehnung entlang der Phasenkodierachse auf. Insbesondere sind die Zeilensegmente jeder Abtastzeile im k-Raum bündig untereinander angeordnet.Preferably, all of the multiple scan lines are divided into an equal number of line segments. Preferably, the line segments of each scan line have an equal extent along the phase encode axis. In particular, the line segments of each scan line in k-space are flush with each other.

Das Abtastmuster umfasst vorteilhafterweise nur einen ausgewählten Teil der Zeilensegmente, d.h. die Abtastzeilen weisen Zeilensegmente auf, die bei der Erfassung der Magnetresonanzsignale nicht abgetastet werden. Der k-Raum wird mit dem hier vorgeschlagenen Abtastmuster vorteilhafterweise nicht vollständig abgetastet, sondern nur teilweise.The scanning pattern advantageously comprises only a selected part of the line segments, i. the scan lines have line segments that are not scanned when acquiring the magnetic resonance signals. The k-space is advantageously not completely scanned with the scanning pattern proposed here, but only partially.

Vorzugsweise weist Abtastmuster eine Unterabtastung auf. Dadurch kann insbesondere die Erfassung der Magnetresonanzsignale besonders schnell erfolgen.Preferably, the scan pattern has a sub-scan. As a result, in particular the detection of the magnetic resonance signals can take place particularly quickly.

Das Abtastmuster weist insbesondere dann eine Unterabtastung auf, wenn der k-Raum gemäß dem Nyquist-Abtasttheorem nicht vollständig abgetastet wird.The scan pattern is undersampled in particular if the k-space is not completely scanned according to the Nyquist sampling theorem.

Vorzugsweise weist Abtastmuster eine Unterabtastung mit einem Unterabtastungsfaktor von mindestens 1,5, insbesondere 2, insbesondere 3 auf. Vorzugsweise beträgt der Anteil der ausgewählten Zeilensegmente an allen Zeilensegmenten, die für eine vollständige Abtastung des k-Raum notwendig wären, höchstens 2/3, insbesondere höchstens 1/2, insbesondere höchstens 1/3. Dadurch kann die Erfassung der Magnetresonanzsignale besonders schnell erfolgen.Preferably, the scanning pattern has a subsampling with a sub-sampling factor of at least 1.5, in particular 2, in particular 3. The proportion of the selected line segments on all line segments which would be necessary for a complete scan of the k-space is preferably at most 2/3, in particular at most 1/2, in particular at most 1/3. This can the detection of the magnetic resonance signals are particularly fast.

Der Unterabtastungsfaktor gibt insbesondere an, wie hoch das Verhältnis aller Zeilensegmente zu den ausgewählten Zeilensegmenten ist. Beispielsweise wird bei einem Unterabtastungsfaktor von 2 nur jedes 2-te Zeilensegment abgetastet.In particular, the subsampling factor indicates how high the ratio of all line segments to the selected line segments is. For example, with a sub-sampling factor of 2, only every 2-th line segment is sampled.

Vorzugsweise wird eine Information, die aufgrund der Unterabtastung fehlt, anhand von erlerntem Wissen ermittelt. Diese ermittelte Information kann insbesondere bei einer Rekonstruktion zumindest einer Magnetresonanzabbildung verwendet werden. Damit kann insbesondere die Qualität der zumindest einen Magnetresonanzabbildung erhöht werden.Preferably, information missing due to sub-sampling is determined based on learned knowledge. This determined information can be used in particular in a reconstruction of at least one magnetic resonance imaging. In particular, the quality of the at least one magnetic resonance image can thus be increased.

Insbesondere kann das erlernte Wissen anhand von Deep-Learning-Methoden und/oder Methoden, die künstliche neuronale Netze und/oder künstliche Intelligenz anwenden, erzeugt werden.In particular, the knowledge acquired can be generated by means of deep learning methods and / or methods that use artificial neural networks and / or artificial intelligence.

Vorzugsweise weist das Abtastmuster in jeder Abtastzeile eine gleiche Anzahl an ausgewählten Zeilensegmenten auf. Insbesondere ist der Anteil der nicht abgetasteten Punkte und/oder Bereiche in jeder Abtastzeile gleich.Preferably, the scan pattern in each scan line has an equal number of selected line segments. In particular, the proportion of unsampled dots and / or areas in each scan line is the same.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass anhand der erfassten Magnetresonanzsignale zumindest eine Magnetresonanzabbildung rekonstruiert wird.A further embodiment of the method provides that at least one magnetic resonance image is reconstructed on the basis of the acquired magnetic resonance signals.

Dieser Aspekt ermöglicht insbesondere den Vorteil, dass damit Magnetresonanzabbildung erzeugt werden können basierend auf Magnetresonanzsignalen, deren Erfassung mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens besonders schnell erfolgt.This aspect in particular allows the advantage that magnetic resonance imaging can thus be generated based on magnetic resonance signals whose detection takes place particularly quickly with the aid of the proposed method.

Die Rekonstruktion kann beispielsweise durch eine Auswerteeinheit erfolgen. Die Auswerteeinheit kann insbesondere eine programmierbare Recheneinheit umfassen. Die programmierbare Recheneinheit kann insbesondere einen Prozessor und/oder einen Speicher umfassen.The reconstruction can be done for example by an evaluation. The evaluation unit may in particular comprise a programmable arithmetic unit. The programmable arithmetic unit may in particular comprise a processor and / or a memory.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Rekonstruktion der zumindest einen Magnetresonanzabbildung mittels einer iterativen Rekonstruktionstechnik, insbesondere einer Compressed-Sensing-Technik, erfolgt. Diese Techniken eignen sich besonders gut, um Magnetresonanzabbildungen aus Magnetresonanzsignalen zu rekonstruieren, die anhand von Abtastmustern erfasst wurden, die nur einen Teil des k-Raums abdecken.A further embodiment of the method provides that the reconstruction of the at least one magnetic resonance imaging is performed by means of an iterative reconstruction technique, in particular a compressed-sensing technique. These techniques are particularly well-suited for reconstructing magnetic resonance images from magnetic resonance signals acquired using sampling patterns covering only a portion of k-space.

Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass der ausgewählte Teil der Zeilensegmente durch eine randomisierte Auswahl ermittelt wird. Eine randomisierte Auswahl ist vorzugsweise eine zufällig und/oder unregelmäßige Auswahl.An embodiment of the method provides that the selected part of the line segments is determined by a randomized selection. A randomized selection is preferably a random and / or irregular selection.

Es ergibt sich daraus vorteilhafterweise ein unregelmäßiges Abtastmuster, das typischerweise keine kohärente Struktur aufweist. Durch die randomisierte Auswahl kann vorteilhafterweise also die Inkohärenz des Abtastmusters erhöht werden. Dadurch kann die Qualität der aus den erfassten Magnetresonanzsignalen erzeugbaren Magnetresonanzabbildungen erhöht werden, insbesondere bei Einsatz von iterativen Rekonstruktionstechniken, wie z.B. der Compressed-Sensing-Technik.This advantageously results in an irregular scanning pattern, which typically does not have a coherent structure. The randomized selection can thus advantageously increase the incoherence of the scanning pattern. As a result, the quality of the magnetic resonance images that can be generated from the acquired magnetic resonance signals can be increased, in particular when using iterative reconstruction techniques, such as, for example, the compressed-sensing technique.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Erfassung der Magnetresonanzsignale mit einem einzigen Empfangskanal erfolgt. Im Gegensatz zu konventionellen Methoden zur Messzeitreduzierung, wie z.B. PAT oder SMS, ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren auch Messzeitreduzierung bei nur einem Empfangskanal.A further embodiment of the method provides that the detection of the magnetic resonance signals takes place with a single receiving channel. In contrast to conventional methods for measuring time reduction, such as e.g. PAT or SMS, the proposed method also allows measurement time reduction with only one receiving channel.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Erfassung der Magnetresonanzsignale mit einer fest in einer Magnetresonanzvorrichtung eingebauten Ganzkörperspule erfolgt. Vorzugsweise erfolgt die die Erfassung der Magnetresonanzsignale ausschließlich mit einer fest in einer Magnetresonanzvorrichtung eingebauten Ganzkörperspule. Vorzugsweise weist die Ganzkörperspule nur ein oder zwei Empfangskanäle auf.A further embodiment of the method provides that the detection of the magnetic resonance signals takes place with a body coil permanently installed in a magnetic resonance apparatus. The acquisition of the magnetic resonance signals preferably takes place exclusively with a body coil permanently installed in a magnetic resonance apparatus. Preferably, the whole-body coil has only one or two receiving channels.

Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht im Gegensatz zu konventionellen Methoden zur Messzeitreduzierung, wie z.B. PAT oder SMS, auch Messzeitreduzierung bei nur einem oder wenigen Empfangskanälen, wie sie oftmals eine Ganzkörperspule aufweist. Damit kann vorteilhafterweise auf Lokalspulen verzichtet werden, wodurch der Arbeitsablauf bei einer Magnetresonanzuntersuchung vereinfacht und die Kosten der Magnetresonanzvorrichtung reduziert werden können.The proposed method, unlike conventional methods for measuring time reduction, such as e.g. PAT or SMS, also measuring time reduction with only one or a few receiving channels, as they often has a whole body coil. This can advantageously be dispensed with local coils, whereby the workflow in a magnetic resonance examination can be simplified and the cost of the magnetic resonance apparatus can be reduced.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Erfassung der Magnetresonanzsignale mit mehreren Kanälen erfolgt. Dadurch kann das Verfahren insbesondere effektiv mit anderen Bildbeschleunigungsverfahren, wie z.B. PAT oder SMS, kombiniert werden.A further embodiment of the method provides that the detection of the magnetic resonance signals takes place with a plurality of channels. Thereby, the method can be used, in particular, effectively with other image acceleration methods, e.g. PAT or SMS, combined.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass das Verfahren die Verwendung einer parallelen Bildgebungstechnik, wie z.B. PAT, und/oder mit einer Mehrschicht-Technik, wie z.B. SMS, umfasst. Dadurch kann insbesondere die Zeit, die für die Erfassung der Magnetresonanzsignale notwendig ist, weiter reduziert werden.A further embodiment of the method envisages that the method involves the use of a parallel imaging technique, e.g. PAT, and / or with a multi-layer technique, e.g. SMS, includes. As a result, in particular the time necessary for the acquisition of the magnetic resonance signals can be further reduced.

Vorteilhafterweise kann die Erfassung der Magnetresonanzsignale gemäß einer auslese-segmentierten (engl. readout segmented) Sequenz, wie z.B. einer RESOLVE-Sequenz (REadout Segmentation Of Long Variable Echo trains), erfolgen. So ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren insbesondere eine Anwendung von iterativen Rekonstruktiontechniken, wie z.B. Compressed-Sensing, mit auslese-segmentierten Sequenzen. Advantageously, the detection of the magnetic resonance signals can take place according to a readout segmented sequence, such as a RESOLVE sequence (REadout Segmentation Of Long Variable Echo trains). Thus, the proposed method allows, in particular, an application of iterative reconstruction techniques, such as compressed sensing, with readout-segmented sequences.

Auslese-segmentierte Sequenzen zeichnen sich oftmals dadurch aus, dass bei ihnen keine komplette Linie, sondern nur ein Teilstück der Linie durch den k-Raum erfasst wird. Die komplette Linie setzt sich oft aus drei bis neun Segmenten zusammen.Readout-segmented sequences are often characterized by the fact that they do not capture a complete line but only a portion of the line through k-space. The complete line often consists of three to nine segments.

Ferner wird eine Magnetresonanzvorrichtung vorgeschlagen, die die ausgebildet ist, ein Verfahren zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen auszuführen. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzvorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die Magnetresonanzvorrichtung übertragen werden.Furthermore, a magnetic resonance device is proposed, which is designed to carry out a method for acquiring magnetic resonance signals. The advantages of the magnetic resonance apparatus according to the invention essentially correspond to the advantages of the method according to the invention for acquiring magnetic resonance signals, which are carried out in advance in detail. Features, advantages, or alternative embodiments mentioned herein may also be applied to the magnetic resonance apparatus as well.

Zudem wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit einer Systemsteuereinheit ladbar ist und Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, aufweist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit der Systemsteuereinheit 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 Systemsteuereinheit 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 Systemsteuereinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Systemsteuereinheit 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.In addition, a computer program product is proposed which comprises a program and can be loaded directly into a memory of a programmable arithmetic unit of a system control unit and program means, e.g. Libraries and auxiliary functions, in order to carry out a method according to the invention, when the computer program product is executed in the processing unit of the system control unit. The computer program program product may include software with a source code that still has to be compiled and bound or that only needs to be interpreted, or an executable software code that is only to be loaded into the system control unit for execution. By the computer program product, the inventive method can be performed quickly, identically repeatable and robust. The computer program product is configured such that it can execute the method steps according to the invention by means of the system control unit. The system control unit must in each case have the prerequisites such as, for example, a corresponding main memory, a corresponding graphics card or a corresponding logic unit, so that the respective method steps can be carried out efficiently. The computer program product is stored, for example, on a computer-readable medium or stored on a network or server.

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 Systemsteuereinheit 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.Furthermore, control information of the computer program product can be stored on an electronically readable data carrier. The control information of the electronically readable data carrier can be designed in such a way that when using the data carrier, it carries out a method according to the invention. Examples of electronically readable data carriers are a DVD, a magnetic tape or a USB stick, on which electronically readable control information, in particular software, is stored. When this control information is read from the data carrier and stored in a system control unit, all embodiments according to the invention of the previously described methods can be carried out. Thus, the invention can also emanate from the said computer-readable medium and / or the said electronically readable data carrier.

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.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Es zeigen:

  • 1 eine erfindungsgemäße Magnetresonanzvorrichtung,
  • 2 ein vollständiges Abtastmuster gemäß dem Stand der Technik,
  • 3 ein Abtastmuster bei Anwendung einer parallelen Bildgebungstechnik gemäß dem Stand der Technik,
  • 4 ein zur Anwendung einer Compress-Sensing-Technik unzureichendes Abtastmuster,
  • 5 ein segmentiertes Abtastmuster,
  • 6 ein erfindungsgemäßes Abtastmuster,
  • 7 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Show it:
  • 1 a magnetic resonance apparatus according to the invention,
  • 2 a complete scanning pattern according to the prior art,
  • 3 a scanning pattern using a parallel imaging technique according to the prior art,
  • 4 a sampling pattern insufficient for the application of a compress-sensing technique,
  • 5 a segmented scanning pattern,
  • 6 a scanning pattern according to the invention,
  • 7 a block diagram of a method according to the invention.

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.In 1 is a magnetic resonance device 10 shown schematically. The magnetic resonance device 10 includes a magnet unit 11 that have a main magnet 12 for generating a strong and in particular temporally constant main magnetic field 13 having. In addition, the magnetic resonance device comprises 10 a patient receiving area 14 to a recording of a patient 15 , The patient reception area 14 in the present embodiment is cylindrical and in a circumferential direction of the magnet unit 11 surrounded by a cylinder. Basically, however, is a different training of the patient receiving area 14 at any time conceivable. The patient 15 can by means of a patient support device 16 the magnetic resonance apparatus 10 in the patient receiving area 14 be pushed. The patient support device 16 has one within the patient reception area 14 movably designed patient table 17 on.

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 eingebaute 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 Magnetresonanzsignalen ausgebildet.The magnet unit 11 also has a gradient coil unit 18 for generation of magnetic field gradients used for spatial coding during imaging. The gradient coil unit 18 is by means of a gradient control unit 19 the magnetic resonance apparatus 10 controlled. The magnet unit 11 further comprises a radio frequency antenna unit 20 which in the present embodiment as fixed in the magnetic resonance apparatus 10 built body coil is formed. The high-frequency antenna unit 20 is to an excitation of atomic nuclei, which is in the of the main magnet 12 generated main magnetic field 13 adjusts, designed. The high-frequency antenna unit 20 is from a high frequency antenna controller 21 the magnetic resonance apparatus 10 controlled and radiates high-frequency magnetic resonance sequences in an examination room, which is essentially from a patient receiving area 14 the magnetic resonance apparatus 10 is formed. The high-frequency antenna unit 20 is also designed to receive magnetic resonance signals.

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 Sequenz gemäß einem Abtastmuster. Zudem umfasst die Systemsteuereinheit 22 eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit zu einer Auswertung der Magnetresonanzsignale, die während der Magnetresonanzuntersuchung erfasst werden. Des Weiteren umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Benutzerschnittstelle 23, die mit der Systemsteuereinheit 22 verbunden ist. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanzbilder können auf einer Anzeigeeinheit 24, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, der Benutzerschnittstelle 23 für ein medizinisches Bedienpersonal angezeigt werden. Weiterhin weist die Benutzerschnittstelle 23 eine Eingabeeinheit 25 auf, mittels der Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von dem medizinischen Bedienpersonal eingegeben werden können.To a control of the main magnet 12 , the gradient controller 19 and for controlling the high frequency antenna control unit 21 has the magnetic resonance device 10 a system controller 22 on. The system controller 22 centrally controls the magnetic resonance device 10 such as performing a predetermined imaging sequence according to a scan pattern. It also includes the system controller 22 an evaluation unit, not shown, for an evaluation of the magnetic resonance signals, which are detected during the magnetic resonance examination. Furthermore, the magnetic resonance device comprises 10 a user interface 23 connected to the system control unit 22 connected is. Control information, such as imaging parameters, as well as reconstructed magnetic resonance images may be displayed on a display unit 24 on at least one monitor, for example, the user interface 23 for a medical operator. Furthermore, the user interface 23 an input unit 25 by means of which information and / or parameters can be input during a measuring operation by the medical operating staff.

Die Systemsteuereinheit 22 umfasst eine hier nicht dargestellte programmierbare Recheneinheit, die ausgebildet ist, ein Abtastmuster zu erzeugen, wobei das Abtastmuster mehrere Abtastzeilen aufweist, wobei die mehreren Abtastzeilen jeweils in mehrere Zeilensegmente unterteilt sind, wobei das Abtastmuster nur einen ausgewählten Teil der Zeilensegmente umfasst. Die Magnetresonanzvorrichtung 10 ist ausgebildet, Magnetresonanzsignale durch Abtastung einer Matrix in einem k-Raum gemäß dem Abtastmuster zu erfassen.The system controller 22 comprises a programmable arithmetic unit, not shown here, configured to generate a scan pattern, the scan pattern having a plurality of scan lines, the plurality of scan lines each being divided into a plurality of line segments, the scan pattern comprising only a selected portion of the line segments. The magnetic resonance device 10 is configured to detect magnetic resonance signals by scanning a matrix in a k-space according to the scanning pattern.

In 2 ist ein Abtastmuster A gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Das Abtastmuster A repräsentiert eine Abtastung des k-Raums. Der k-Raum wird durch zwei Achsen, eine kx -Achse und eine ky -Achse, aufgespannt, so dass es sich um ein zweidimensionales Abtastmuster handelt. Die zwei Achsen sind zueinander orthogonal ausgerichtet, d.h. sie stehen aufeinander senkrecht.In 2 is a scanning pattern A represented according to the prior art. The scanning pattern A represents a sample of k-space. The k-space is defined by two axes, one k x Axis and one k y -Axis, spanned, so that it is a two-dimensional scanning pattern. The two axes are orthogonal to each other, ie they are perpendicular to each other.

Das in 2 dargestellte Abtastmuster A umfasst mehrere Abtastzeilen Z. Die Abtastzeilen Z sind parallel zueinander angeordnet. Die Abtastzeilen A werden in eine Ausleserichtung abgetastet, welche hier parallel zur kx -Achse verläuft. Die Ausleserichtung entspricht üblicherweise eine Richtung einer Frequenzkodierung.This in 2 illustrated scanning pattern A includes several scan lines Z , The scan lines Z are arranged parallel to each other. The scan lines A are scanned in a readout direction, which here parallel to k x -Axis runs. The readout direction usually corresponds to a direction of frequency coding.

Es handelt sich hier um eine kartesische Abtastung. Ferner wird durch das in 2 dargestellte Abtastmuster A der k-Raum vollständig abgetastet, d.h. das Abtastmuster A erfüllt das Nyquist-Abtasttheorem, so dass aus gemäß diesem Abtastmuster erfasste Magnetresonanzsignalen mit einer einfachen Fouriertransformation eine Magnetresonanzabbildung exakt rekonstruiert werden können. Jedoch dauert eine vollständige Erfassung des k-Raums verhältnismäßig lange, weshalb bereits in der Vergangenheit nach schnelleren Methoden gesucht wurde.This is a Cartesian scan. Further, by the in 2 illustrated scanning pattern A the k-space is completely scanned, ie the scan pattern A fulfills the Nyquist sampling theorem, so that from magnetic resonance signals detected according to this scanning pattern with a simple Fourier transformation a magnetic resonance image can be exactly reconstructed. However, complete coverage of k-space takes a relatively long time, which is why it has been looking for faster methods in the past.

Eine Möglichkeit, die Erfassungszeit zu reduzieren, bieten parallele Bildgebungstechniken. Ein dafür beispielhaftes Abtastmuster ist in 3 gezeigt. Dabei wird nur noch jede zweite Zeile abgetastet, d.h. das Abtastmuster umfasst nur noch halb so viele Abtastzeilen Z wie bei der vollständigen Abtastung. Dementsprechend beträgt der Beschleunigungsfaktor in diesem Beispiel 2. Es sind auch andere, insbesondere höhere Beschleunigungsfaktor erzielbar. Um die durch die geringere Abtastungsdichte fehlenden Informationen zu kompensieren, müssen die Magnetresonanzsignale mit mehreren Spulenkanälen empfangen werden. Ferner gehen auch die Empfangscharakteristiken der zugehörigen Empfangsspulen in die Rekonstruktion der Magnetresonanzabbildungen ein. Parallele Bildgebungstechniken haben also den Nachteil, dass sie erhöhte Anforderungen an die Geräteausstattung stellen, insbesondere eine höhere Anzahl an Empfangskanälen.One way to reduce acquisition time is through parallel imaging techniques. An example of this scanning pattern is in 3 shown. In this case, only every second line is scanned, ie the scanning pattern comprises only half as many scanning lines Z as with the full scan. Accordingly, the acceleration factor in this example is 2. Other, in particular higher, acceleration factors can also be achieved. To compensate for the lack of information due to the lower sample density, the magnetic resonance signals with multiple coil channels must be received. Furthermore, the reception characteristics of the associated receiver coils also enter into the reconstruction of the magnetic resonance images. Parallel imaging techniques thus have the disadvantage that they place increased demands on the equipment, in particular a higher number of receiving channels.

Eine weitere Methode zur Beschleunigung einer MR-Messung basiert auf iterativer Bildrekonstruktion, welche insbesondere als Compressed-Sensing bekannt ist. Auch bei diesem Verfahren wird der k-Raum unterabgetastet, also nicht vollständig mit Magnetresonanzsignalen gefüllt. Dabei sollte die Unterabtastung möglichst randomisiert und/oder dünnbesetzt, insbesondere „sparse“, erfolgen, um Artefakte in der Magnetresonanzabbildung zu vermeiden. Die fehlenden Informationen werden hier iterativ aus Annahmen und/oder Vorwissen über die Magnetresonanzabbildung berechnet. Diese Methode funktioniert umso besser, je höher die Dimension der Erfassung der Magnetresonanzsignale ist. Die Erfassung sollte möglichst vierdimensional oder zumindest dreidimensional erfolgen, um eine ausreichend „sparse“ Abtastung zu erreichen. Unter einer vierdimensionalen Erfassung ist hier eine zeitaufgelöste Erfassung eines dreidimensionalen k-Raums zu verstehen. Bei einer zweidimensionalen kartesischen Abtastung ist Compressed-Sensing nicht anwendbar, weil ein randomisiertes Auslassen von Abtastzeilen im k-Raum zu keiner ausreichend „sparsen“ Akquisition führt. Das beispielhaft in 4 dargestellte Abtastmuster A soll verdeutlichen, dass auch eine randomisierte Anordnung der Abtastzeilen Z in einem zweidimensionalen k-Raum zu keiner ausreichend chaotischen Abtastung des k-Raums führt.Another method for accelerating an MR measurement is based on iterative image reconstruction, which is known in particular as compressed-sensing. Also in this method, the k-space is subsampled, that is not completely filled with magnetic resonance signals. there Sub-sampling should be randomized and / or sparsely populated, in particular "sparse", in order to avoid artifacts in the magnetic resonance imaging. The missing information is iteratively calculated from assumptions and / or prior knowledge about the magnetic resonance imaging. This method works the better, the higher the dimension of the acquisition of the magnetic resonance signals. The detection should be done in four-dimensional or at least three-dimensional, in order to achieve a sufficiently sparse scan. Under a four-dimensional detection is here to understand a time-resolved detection of a three-dimensional k-space. Compressed-sensing is not applicable to two-dimensional Cartesian sampling because randomized skipping of scan lines in k-space does not result in a sufficient "sparse" acquisition. The example in 4 illustrated scanning pattern A should clarify that even a randomized arrangement of the scan lines Z in a two-dimensional k-space does not lead to a sufficiently chaotic scanning of the k-space.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der k-Raum in verschiedene Segmente entlang der Abtastzeilen unterteilt, wie beispielhaft in 5 gezeigt wird. Dort ist der k-Raum in acht, insbesondere gleich große, Segmente S1 , S2 , S3 , S4 , S5 , S6 , S7 , S8 unterteilt. Dadurch wird jede Abtastzeile Z in mehrere Zeilensegmente ZS unterteilt, die hier nur für die oberste Abtastzeile Z stellvertretend mit Bezugszeichen versehen sind. Ausgehend davon wird ein Teil der Zeilensegmente ZSA ausgewählt, die von einem erfindungsgemäßen Abtastmuster A umfasst sind, wie es beispielhaft in 6 dargestellt ist.According to an embodiment of the present invention, the k-space is divided into different segments along the scan lines, as exemplified in FIG 5 will be shown. There the k-space is in eight, in particular equal-sized, segments S 1 . S 2 . S 3 . S 4 . S 5 . S 6 . S 7 . S 8 divided. This will make every scan line Z in several line segments Z s divided here only for the top scan line Z representatively provided with reference numerals. Starting from this becomes a part of the line segments Z SA selected by a scanning pattern according to the invention A are included, as exemplified in 6 is shown.

Das in 6 dargestellte Abtastmuster A weist also mehrere Abtastzeilen Z auf, wobei die mehreren Abtastzeilen Z jeweils in mehrere Zeilensegmente ZS unterteilt sind, wobei das Abtastmuster A nur einen ausgewählten Teil der Zeilensegmente ZSA umfasst. Wiederum sind die ausgewählten Zeilensegmente ZSA nur für die oberste Abtastzeile stellvertretend mit Bezugszeichen versehen. Die Abtastzeilen Z werden somit üblicherweise nicht durchgängig abgetastet, sondern sie weisen Lücken auf.This in 6 illustrated scanning pattern A thus has several scan lines Z on, with the multiple scan lines Z each in several line segments Z s are divided, wherein the scanning pattern A only a selected part of the line segments Z SA includes. Again, the selected line segments Z SA only for the top scan line representatively provided with reference numerals. The scan lines Z are thus usually not scanned consistently, but they have gaps.

Die mehreren Abtastzeilen Z sind parallel zu einer Ausleserichtung orientiert, d.h. in diesem Fall sind die Abtastzeilen Z parallel zur kx -Achse. Ferner sind die mehreren Abtastzeilen in einer Phasenkodierrichtung, hier in Richtung der ky -Achse, zueinander versetzt angeordnet.The multiple scan lines Z are oriented parallel to a readout direction, ie in this case the scan lines are Z parallel to k x -Axis. Further, the plurality of scanning lines are in a phase encoding direction, here in the direction of k y -Axis, offset from one another.

Der ausgewählte Teil der Zeilensegmente ZSA wird durch eine randomisierte Auswahl ermittelt. Dadurch wird vorteilhafterweise eine „sparse“ Unterabtastung des k-Raums erreicht. Insbesondere werden für eine auslese-segmentierten Erfassung randomisiert k-Raumsegmente ausgelassen, so dass das entstehende Abtastmuster A „sparse“ ist. Wenn beispielsweise die Hälfte aller Zeilensegmente ZSA ausgelassen wird, kann die Erfassungszeit um einen Faktor zwei reduziert werden. Vorzugsweise weist das Abtastmuster A einen Unterabtastungsfaktor von mindestens 1,5 auf.The selected part of the line segments Z SA is determined by a randomized selection. As a result, advantageously a "sparse" subsampling of the k-space is achieved. In particular, k-space segments are randomly omitted for readout-segmented detection, so that the resulting sampling pattern A "Sparse" is. For example, if half of all line segments Z SA is omitted, the detection time can be reduced by a factor of two. Preferably, the scanning pattern A has a subsampling factor of at least 1.5.

In 7 ist eine Ausführungsform des Verfahrens beispielshaft mit Hilfe eines Ablaufdiagramms dargestellt. In einem Schritt 110 wird eine Segmentierung des k-Raums in Ausleserichtung gemäß 5 durchgeführt. In Schritt 120 werden Zeilensegmente ausgewählt, so dass man ein Abtastmuster gemäß 6 erhält. In einem Schritt 130 werden Magnetresonanzsignale durch Abtastung einer Matrix in einem k-Raum gemäß dem ermittelten Abtastmuster erfasst.In 7 an embodiment of the method is illustrated by way of example with the aid of a flowchart. In one step 110 is a segmentation of the k-space in read-out direction according to 5 carried out. In step 120 Line segments are selected to provide a scan pattern according to 6 receives. In one step 130 Magnetic resonance signals are detected by scanning a matrix in a k-space according to the detected scanning pattern.

Die Erfassung der Magnetresonanzsignale kann insbesondere mit nur einem einzigen Empfangskanal erfolgen. Die Erfassung der Magnetresonanzsignale kann, insbesondere ausschließlich, mit der fest in der Magnetresonanzvorrichtung 10 eingebauten Ganzkörperspule 20 erfolgen. Im Gegensatz zu parallelen Bildgebungstechniken sind also keine Lokalspulen erforderlich, um die Erfassungszeit zu reduzieren.The detection of the magnetic resonance signals can be carried out in particular with only a single receiving channel. The detection of the magnetic resonance signals can, in particular exclusively, with the fixed in the magnetic resonance apparatus 10 built-in full body coil 20 respectively. In contrast to parallel imaging techniques, no local coils are required to reduce the acquisition time.

Die Erfassung der Magnetresonanzsignale kann aber auch mit mehreren Kanälen erfolgen. Damit ist das Verfahren auch kombinierbar mit anderen Akquisitionsbeschleunigungsverfahren wie z.B. PAT und/oder SMS.The detection of the magnetic resonance signals can also be done with multiple channels. Thus, the method can also be combined with other acquisition acceleration methods such as e.g. PAT and / or SMS.

Ferner ist das Verfahren auch für eine RESOLVE-Sequenz oder auch andere auslese-segmentierten Sequenzen einsetzbar.Furthermore, the method can also be used for a RESOLVE sequence or other read-segmented sequences.

In einem weiteren optionalen Schritt 140 wird anhand der erfassten Magnetresonanzsignale zumindest eine Magnetresonanzabbildung rekonstruiert. Die Rekonstruktion der zumindest einen Magnetresonanzabbildung kann insbesondere mittels einer iterativen Rekonstruktionstechnik, insbesondere einer Compressed-Sensing-Technik, erfolgen.In another optional step 140 At least one magnetic resonance image is reconstructed on the basis of the acquired magnetic resonance signals. The reconstruction of the at least one magnetic resonance image can be carried out in particular by means of an iterative reconstruction technique, in particular a compressed-sensing technique.

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.It is finally pointed out once again that the methods described in detail above and the detection pattern generation unit and magnetic resonance apparatus shown are merely exemplary embodiments which can be modified by the person skilled in various ways without departing from the scope of the invention. Furthermore, the use of the indefinite article "on" or "one" does not exclude that the characteristics in question may also be present multiple times. Similarly, the term "entity" does not exclude that the components in question consist of several co-existing sub-components exist, which may also be distributed spatially.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (14)

Verfahren zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen, wobei Magnetresonanzsignale durch Abtastung einer Matrix in einem k-Raum gemäß einem Abtastmuster erfasst werden, wobei das Abtastmuster mehrere Abtastzeilen aufweist, wobei die mehreren Abtastzeilen, insbesondere in einer Ausleserichtung, jeweils in mehrere Zeilensegmente unterteilt sind, wobei das Abtastmuster nur einen ausgewählten Teil der Zeilensegmente umfasst.Method for acquiring magnetic resonance signals, wherein magnetic resonance signals by sampling a matrix in a k-space are detected according to a scanning pattern, wherein the scanning pattern has a plurality of scanning lines, wherein the plurality of scanning lines, in particular in a read-out direction, are each subdivided into a plurality of line segments, wherein the scanning pattern comprises only a selected part of the line segments. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mehreren Abtastzeilen parallel zu einer Ausleserichtung orientiert sind und/oder die mehreren Abtastzeilen in einer Phasenkodierrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the plurality of scanning lines are oriented parallel to a read-out direction and / or the plurality of scan lines are arranged offset to one another in a phase coding direction. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei anhand der erfassten Magnetresonanzsignale zumindest eine Magnetresonanzabbildung rekonstruiert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein based on the detected magnetic resonance signals at least one magnetic resonance image is reconstructed. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Rekonstruktion der zumindest einen Magnetresonanzabbildung mittels einer iterativen Rekonstruktionstechnik, insbesondere einer Compressed-Sensing-Technik, erfolgt.Method according to Claim 3 wherein the reconstruction of the at least one magnetic resonance imaging is carried out by means of an iterative reconstruction technique, in particular a compressed-sensing technique. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der ausgewählte Teil der Zeilensegmente durch eine randomisierte Auswahl ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the selected part of the line segments is determined by a randomized selection. Verfahren nach einem der vorangehende Ansprüche, wobei das Abtastmuster eine Unterabtastung, insbesondere mit einem Unterabtastungsfaktor von mindestens 1,5, aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein the scanning pattern has a subsampling, in particular with a sub-sampling factor of at least 1.5. Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine aufgrund der Unterabtastung fehlende Information anhand von erlerntem Wissen ermittelt wird.Method according to Claim 6 in which a missing information due to the sub-sampling is determined based on learned knowledge. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erfassung der Magnetresonanzsignale mit einem einzigen Empfangskanal erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the detection of the magnetic resonance signals takes place with a single receiving channel. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erfassung der Magnetresonanzsignale, insbesondere ausschließlich, mit einer fest in einer Magnetresonanzvorrichtung eingebauten Ganzkörperspule erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the detection of the magnetic resonance signals, in particular exclusively, takes place with a body coil permanently installed in a magnetic resonance apparatus. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erfassung der Magnetresonanzsignale mit mehreren Empfangskanälen erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the detection of the magnetic resonance signals takes place with a plurality of receiving channels. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Verwendung einer parallelen Bildgebungstechnik und/oder mit einer Mehrschicht-Technik umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the method comprises the use of a parallel imaging technique and / or with a multi-layer technique. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erfassung der Magnetresonanzsignale gemäß einer RESOLVE-Sequenz erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the detection of the magnetic resonance signals according to a RESOLVE sequence. Magnetresonanzvorrichtung, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.Magnetic resonance apparatus, which is designed, a method according to one of Claims 1 to 12 perform. 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 12 auszuführen, wenn das Programm in der Recheneinheit der Analyseeinheit und/oder Rekonstruktionseinheit ausgeführt wird.Computer program product, which comprises a program and can be loaded directly into a memory of a programmable arithmetic unit of an analysis unit and / or reconstruction unit, with program means for performing a method according to one of the Claims 1 to 12 execute when the program is executed in the arithmetic unit of the analysis unit and / or reconstruction unit.
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