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Durch das wiederholte Anlegen von Hochfrequenzimpulsen und Gradientenfeldern kann es in Magnetresonanzsequenzen zu unbeabsichtigter Signalerzeugung kommen. Um den Weg eines Signals zu verfolgen kann man bspw. Kohärenzpfade betrachten.
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Dieses Vorgehen weist den Nachteil auf, dass man eine Sequenz immer nur mit den vorhandenen Parametern beurteilen kann.
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Ein besonderes Problem stellen dabei sogenannte Module dar. Module sind Bausteine, die in vielen verschiedenen Sequenzen einbindbar sind. So sind Diffusionsmodule zur Diffusionswichtung, Inversionsmodule zum Invertieren der Magnetisierung oder Flussmodule zur Erzeugung einer flussgeschwindigkeitsabhängigen Präparation der Magnetisierung bekannt. Module sind zumeist Abfolgen von Hochfrequenzimpulsen, Gradientenfeldern und Wartezeiten, auch Delays genannt. Akquisitionsfenster enthalten sie üblicherweise nicht, auch wenn dies nicht verboten ist.
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Diese Module kann man auch als Präparationsmodule bezeichnen. Sie werden benutzt, um einen gewünschten Bildkontrast zu generieren.
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Ein Diffusionsmodul kann u.a. bipolare Gradienten enthalten, um eine Diffusionswichtung zu erzielen.
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Bei vielen Magnetresonanzsequenzen werden Sättigungsmodule eingesetzt. Ein Sättigungsmodul wird verwendet, um die Magnetisierung zu einem definierten Zeitpunkt zu zerstören. Es enthält wenigstens einen Anregungsimpuls und wenigstens einen Gradienten. Dieser Gradient wird nach dem Anregungsimpuls angelegt und ist so ausgestaltet, dass er die Transversalmagnetisierung zerstört. Daher wird dieser Gradient auch Spoilergradient oder Dephasierungsgradient genannt.
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Bei der Verwendung der Module und speziell der Sättigungsmodule kann eine Anzahl an Parametern verändert werden. Es kann ausgewählt werden, ob und welches Pulsprofil ein Hochfrequenzimpuls besitzt, der Flipwinkel kann eingestellt werden, die Gradientendauer und -amplitude der verwendeten Gradientenfelder können ausgesucht werden, etc.
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Werden bei der Aufnahme eines Datensatzes ein oder mehrere Module verwendet ist die Ermittlung der Kohärenzpfade vorab nicht oder nur mit Einschränkungen möglich. Es kann daher zu einer unerwünschten Erzeugung von Signalen kommen, die entweder als Störsignal in den Messdaten enthalten sind oder die das erwünschte Signal auslöschen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine weniger störanfällige Messdatenaufnahme möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung eines Magnetresonanzdatensatzes mit den Schritten:
- - Durchführen wenigstens zweier Anregungszyklen, wobei in jedem Anregungszyklus wenigstens ein Magnetresonanzsignal aufgenommen wird,
- - Verwenden unterschiedlicher Phasen bei einem ersten Hochfrequenzimpuls als Anregungsimpuls in zwei aufeinanderfolgenden Anregungszyklen,
- - Anlegen wenigstens eines Dephasierungsgradienten in einem Anregungszyklus.
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Als Kern der Erfindung wird dabei angesehen, in einer Sequenz gleichzeitig ein HF-Spoiling und ein Gradientenspoiling vorzunehmen. Dies ist dabei nicht auf Sequenzen unter Verwendung eines Moduls eingeschränkt.
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Ein HF-Spoiling wird dadurch vollzogen, dass in unterschiedlichen Anregungszyklen bei wenigstens einem der Anregungsimpulse unterschiedliche Phasen verwendet werden. In der allgemeinsten Form wird wenigstens einmal während der gesamten Messdauer die Phase getauscht.
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Der Anregungsimpuls kann dabei wie bei einem FLASH sehr kleine Flipwinkel aufweisen. Bei FLASH handelt es sich um das Akronym für Fast Low Angle SHot. Dabei werden kurze Repetitionszeiten mit Anregungswinkeln deutlich kleiner als 90° kombiniert. Der Anregungsimpuls kann aber auch Winkel größer als 90° besitzen, wie es bei einem Sättigungsimpuls der Fall sein kann. Der Anregungsimpuls ist aber kein Refokussierungsimpuls. Ein Refokussierungsimpuls ist ein Hochfrequenzimpuls mit einem Auslenkwinkel von 180°. Es sei darauf hingewiesen, dass jeder Hochfrequenzimpuls, der nicht perfekt 90° auslenkt, und damit in der Praxis jeder Hochfrequenzimpuls, einen Refokussierungs-Anteil aufweist. Dessen Auslenkwinkel ist aber trotzdem ungleich 180°.
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Alternativ kann der erste Hochfrequenzimpuls als adiabatischer Hochfrequenzimpuls ausgestaltet sein.
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Zusätzlich zu diesem bei wenigstens einem Anregungsimpuls verwendeten HF-Spoiling wird wenigstens ein Dephasierungsgradient angelegt. Ein Dephasierungsgradient dient wie weiter oben beschrieben der Zerstörung der Transversalmagnetisierung. Er muss so ausgestaltet sein, dass weder er selbst noch ein anderer Gradient eine Rephasierung bewirkt. Es kann sich um einen Gradienten in einer der drei Richtungen des Aufnahmekoordinatensystems handeln, bspw. einen Gradienten in Leserichtung, in Phasenrichtung oder in Schichtrichtung.
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Der Dephasierungsgradient kann direkt oder mit einer Wartezeit auf den Anregungsimpuls folgen. Liegt gleichzeitig zum Anregungsimpuls ein Schichtselektionsgradient an kann dieser verlängert werden. Der Schichtselektionsgradient geht bei dieser Ausgestaltung direkt in den Depahsierungsgardienten über.
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Als Messsequenz wird wie üblich eine Abfolge von HF-Impulsen, Gradientenfeldern, Wartezeiten und Akquisitionsfenstern bezeichnet, die den Ablauf der Messsequenz genau festlegen und charakterisieren.
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Eine Messsequenz besteht dabei aus definierten oder definierbaren Teilexperimenten. Ein Teilexperiment kann auch Anregungszyklus genannt werden. Bei einem Spinecho werden so viele Anregungsimpulse angelegt wie phasenkodierende Schritte durchgeführt werden. Die Anzahl der Refokussierungsimpulse entspricht dann ebenfalls der Anzahl der Anregungsimpulse und der Anzahl der Anregungszyklen.
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Bei einem Turbospinecho werden dagegen in einem Anregungszyklus mehrere Refokussierungsimpulse angelegt, weswegen von einem Echozug gesprochen wird. Bei einem Turbospinecho mit 128 Phasenkodierschritten und einer Anzahl von 8 Echos in einem Echozug ergibt sich damit eine Zahl von nur 16 Anregungszyklen zur Aufnahme eines vollständigen Messdatensatzes.
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Die Länge eines Anregungszyklus wird Repetitionszeit genannt und „TR“ abgekürzt.
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Diese Ausführungen zu Messsequenzen, Spinecho und Repetitionszeit sollen lediglich die bestehenden fachmännischen Konventionen erläutern.
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Ein Anregungszyklus kann auch ein oder mehrere Module aufweisen. Module zur Wichtung der Magnetisierung sind üblicherweise am Anfang eines Anregungszyklus zu finden. Umfasst ein Turbospinecho ein Sättigungsmodul, so findet sich dieses ebenfalls am Anfang, und zwar vor dem Anregungsimpuls.
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Es kann sich bei dem wenigstens einen Modul also wie eingangs beschrieben um ein Präparationsmodul wie ein Sättigungsmodul, Diffusionsmodul, etc. handeln.
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Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Dephasierungsgradient direkt nach dem ersten Hochfrequenzimpuls angelegt werden. Direkt nach dem ersten Hochfrequenzimpuls heißt dabei, dass keine anderen Hochfrequenzimpulse, Akquisitionsfenster oder Gradientenfelder angelegt werden. Es kann aber eine Wartezeit vorgesehen sein. Bevorzugt ist allerdings auch keine Wartezeit vorgesehen. Insbesondere kann der Dephasierungsgradient dadurch erhalten werden, dass wie oben bereits beschrieben ein Schichtselektionsgradient über das Anliegen des ersten Hochfrequenzimpulses hinaus verlängert wird.
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Vorzugsweise kann der erste Hochfrequenzimpuls einen Auslenkwinkel von 80° bis 110° aufweisen. Insbesondere wenn der erste Hochfrequenzimpuls Teil eines Sättigungsmoduls ist können Auslenkwinkel größer als 90° verwendet werden. Dann wird der Abstand zum nächsten Anregungsimpuls so gewählt, dass die nicht zerstörte Magnetisierung in Longitudinalrichtung beim Anliegen des Anregungsimpulses ihren Nulldurchgang hat.
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Vorteilhafterweise werden in allen jeweils aufeinanderfolgenden Anregungszyklen unterschiedliche Phasen des ersten Hochfrequenzimpulses verwendet. D.h. dass sich die Phasen des ersten Hochfrequenzimpulses im ersten und im zweiten Anregungszyklus unterscheiden. Es unterscheiden sich auch die Phasen im zweiten und im dritten Anregungszyklus. In zwei aufeinanderfolgenden Anregungszyklen sind also immer unterschiedliche Phasen vorzufinden. Es kann aber sein, dass bspw. im ersten und im fünften Anregungszyklus die gleiche Phase auftritt.
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Bevorzugt tritt eine Wiederholung der Phase des ersten Hochfrequenzimpulses nach wenigstens zehn Anregungszyklen auf. Alternativ tritt eine Wiederholung der Phase des ersten Hochfrequenzimpulses nach wenigstens zwanzig Anregungszyklen auf.
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Weiter alternativ tritt eine Wiederholung der Phase des ersten Hochfrequenzimpulses nach wenigstens vierundsechzig Anregungszyklen auf.
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Vorzugsweise kann das Phaseninkrement des ersten Hochfrequenzimpulses zwischen zwei Anregungszyklen anhand einer Formel bestimmt werden. Ausgehend von der Phase im betrachteten Anregungszyklus wird also die Phase des folgenden oder der folgenden Anregungszyklen ermittelt.
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Insbesondere kann die Phasenänderung ein Vielfaches von 117° sein, wobei der Multiplikator von der Position des Anregungszyklus abhängt. Es gilt:
mit n= 1, 2, 3, ...
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Dabei ist α die Startphase, bspw. 90°. Mit anderen Worten wird also mit jedem Anregungszyklus das Phaseninkrement erhöht und die Phase des Hochfrequenzimpulses um das Phaseninkrement erhöht.
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Bevorzugt können der erste Hochfrequenzimpuls und der wenigstens eine Dephasierungsgradient in einem Präparationsmodul vorhanden sein.
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In einer ersten Alternative kann das Präparationsmodul ein T2-Präparationsmodul sein. Weiter alternativ kann das Präparationsmodul ein Magnetisierungstransfermodul sein.
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Weiter alternativ können der erste Hochfrequenzimpuls und der wenigstens eine Dephasierungsgradient ein Sättigungsmodul bilden. Es handelt sich wie beschrieben um ein Modul zur Zerstörung der Magnetisierung zu einem definierten Zeitpunkt.
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Da der wenigstens eine Dephasierungsgradient lediglich transversale Magnetisierung zerstört kann das Problem auftreten, dass bei einem imperfekten 90°-Hochfrequenzimpuls als erstem Hochfrequenzimpuls Restmagnetisierung verbleibt.
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Daher kann - ohne Beschränkung auf ein Sättigungsmodul oder einen 90°-Anregungsimpuls - in jedem Anregungszyklus wenigstens ein zweiter Hochfrequenzimpuls angelegt werden, bei dem sich in wenigstens zwei Anregungszyklen die Phasen unterscheiden. Alle zum ersten Hochfrequenzimpuls genannten Ausgestaltungen können auch beim zweiten Hochfrequenzimpuls vorliegen. Vorteilhafterweise kann der zweite phasenveränderliche Hochfrequenzimpuls eine andere Startphase aufweisen wie der erste Hochfrequenzimpuls.
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Darüber hinaus können grundsätzlich beliebig viele Hochfrequenzimpulse in einem Anregungszyklus vorkommen, bei denen die Phasen definiert geändert werden.
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Bevorzugt befinden sich alle phasenveränderlichen Hochfrequenzimpulse in einem Modul. Insbesondere können sich alle phasenveränderlichen Hochfrequenzimpulse in einem Sättigungsmodul befinden. Es gilt vorzugsweise, dass keiner dieser Hochfrequenzimpulse ein Refokussierungsimpuls ist.
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Daneben können sich in einem Anregungszyklus auch Hochfrequenzimpulse befinden, die keiner Phasenänderung unterliegen. Bspw. kann als Präparationsabschnitt ein Sättigungsmodul verwendet werden, das einen oder auch bis zu vier oder mehr phasenveränderliche Hochfrequenzimpulse enthält und als Ausleseabschnitt eine FLASH-Sequenz, die einen Hochfrequenzimpuls mit einer vorgegebenen Phase aufweist.
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Neben dem HF-Spoilen wird wie beschrieben auch ein Gradientenspoiling verwendet. In der einfachsten Ausführung umfasst es einen einzelnen Dephasierungsgradienten. Dieser ist in allen Anregungszyklen gleich.
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Vorzugsweise können auch zwei oder drei Dephasierungsgradienten zumindest teilweise gleichzeitig geschaltet werden. Diese liegen dann in unterschiedlichen Raumrichtungen an.
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Die folgenden Ausgestaltungen werden für einen einzelnen Dephasierungsgradienten beschrieben. Sie können auf alle oder nur einen Teil der vorhandenen Dephasierungsgradienten angewendet werden.
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Bevorzugt kann der wenigstens eine Dephasierungsgradient in wenigstens zwei aufeinander folgenden Anregungszyklen ein unterschiedliches Gradientenmoment aufweisen. Das Gradientenmoment ist das Produkt aus Gradientendauer und Gradientenamplitude. Es entspricht der Fläche unter dem Gradienten. Vorzugsweise wird zur Veränderung des Gradientenmomentes die Gradientenamplitude verändert. Dann kann das Timing der Sequenz unverändert bleiben. Dabei ist wenigstens ein Wechsel des Gradientenmomentes während der Sequenz vorgesehen.
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Vorzugsweise kann der wenigstens eine Dephasierungsgradient in jeweils zwei aufeinander folgenden Anregungszyklen ein unterschiedliches Gradientenmoment aufweisen. Dann findet also zwischen allen Anregungszyklen ein Wechsel des Gradientenmomentes statt.
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Vorteilhafterweise kann eine Abfolge von Gradientenmomenten verwendet werden. Hierbei ist enthalten, dass die Abfolge vorgegeben ist oder in Abhängigkeit vorgegebener Parameter berechnet wird. Die Länge der Abfolge kann fest sein oder an die Anzahl der Anregungszyklen oder Anzahl der Mess-Schichten angepasst werden.
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Vorzugsweise kann die Abfolge wiederholt verwendet wird. Ist die Abfolge kürzer als die Anzahl der Anregungszyklen kann die Abfolge teilweise oder mehrmals wiederholt werden.
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Auch bei den Dephasierungsgradienten wird ein ähnliches Vorgehen wie beim HF-Spoiling der Hochfrequenzimpulse verwendet. Durch die Veränderung der Gradientenmomente können insbesondere ungewollte Kohärenzpfade unterdrückt werden. Vorteilhafterweise kann das kleinste Gradientenmoment eines Dephasierungsgradienten mindestens halb so groß sein wie das stärkste Gradientenmoment. Liegt die stärkste Gradientenamplitude bei 500 mT, so kann eine Abfolge aus den Gradientenamplituden 400 mT, 335 mT, 495 mT und 265 mT bestehen. Die Gradientendauern werden dabei als gleich lang vorausgesetzt. Dann hängt das Gradientenmoment direkt von der Gradientenamplitude ab.
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Insbesondere können die Gradientenmomente der Abfolge so festgelegt sein, dass sie keine gemeinsamen Teiler aufweisen. Es werden also nicht Vielfache von 25 mT o.ä. benutzt, es soll also eine Art Symmetriebruch stattfinden.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen zielen bislang auf eine einzige Messschicht ab. Bei mehreren Messschichten werden nämlich die Messsignale verschachtelt aufgenommen und es überlagern sich Anregungszyklen aus mehreren Messschichten.
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In einer ersten Ausgestaltung können die beschriebenen Ausgestaltungen für jede Messschicht separat und unabhängig ausgewählt und festgelegt werden.
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In einer zweiten, alternativen Ausgestaltung kann das Vorgehen in den Schichten aufeinander abgestimmt werden:
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Vorzugsweise können Messsignale aus mehrere Schichten akquiriert werden und in einem entsprechenden Anregungszyklus einer Schicht nur das Gradientenmoment des wenigstens einen Dephasierungsgradienten gewechselt werden. D.h. dass beim ersten Anregungszyklus der Schichten die Hochfrequenzimpulse die gleiche Phase aufweisen und nur das Gradientenmoment wechselt.
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Bezeichnet man die Phasen und Gradientenmomente mit einem Index, wobei ein abweichender Index auf eine abweichende Phase oder ein abweichendes Gradientenmoment hinweist, ergibt sich bei der Umsetzung bspw. folgende Tabelle:
| Schicht 1, | Anregungszyklus 1: | Phase 1, | Gradientenmoment 1 |
| Schicht 2, | Anregungszyklus 1: | Phase 1, | Gradientenmoment 2 |
| Schicht 3, | Anregungszyklus 1: | Phase 1, | Gradientenmoment 3 |
| Schicht 1, | Anregungszyklus 2: | Phase 2, | Gradientenmoment 4 |
| Schicht 2, | Anregungszyklus 2: | Phase 2, | Gradientenmoment 1 |
| Schicht 3, | Anregungszyklus 2: | Phase 2, | Gradientenmoment 2 |
| Schicht 1, | Anregungszyklus 3: | Phase 3, | Gradientenmoment 3 |
| Schicht 2, | Anregungszyklus 3: | Phase 3, | Gradientenmoment 4 |
| Schicht 3, | Anregungszyklus 3: | Phase 3, | Gradientenmoment 1 |
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Man erkennt, dass die Phase in Abhängigkeit des Indexes des Anregungszyklus festgelegt wird, während die Gradientenmomente einer Abfolge unterliegen. Die Länge der Abfolge, also die Anzahl der Elemente in der Abfolge, kann so festgelegt werden, dass sie nicht der Anzahl der Schichten entspricht.
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Dabei können die Gradientenmomente der einzelnen Dephasierungsgradienten unterschiedlich sein. Hier kommt lediglich zum Ausdruck, dass sich das Gesamtmoment verändert. Eine detailliertere Betrachtung auch einzelner Dephasierungsgradienten folgt weiter unten.
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Die Phasen 2, 3, etc. können anhand der weiter oben genannten Formel ermittelt werden.
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Für eine Schicht gesehen wechselt die Phase dann immer noch mit jedem Anregungszyklus, es gibt aber sozusagen keine Berücksichtigung der Messschichten.
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Vorzugsweise wird also bei Mehrschichtmessungen eine Abfolge von Gradientenmomenten verwendet, wobei sich das Gradientenmoment bei Wechsel der Schicht ändert. Die Länge der Abfolge ist bevorzugt ungleich der Anzahl der Schichten. Insbesondere kann die Länge der Abfolge größer, bspw. um eins größer, sein als die Anzahl der Schichten. Bei drei Schichten hat die Abfolge also vier Elemente.
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Die Phase des ersten Hochfrequenzimpulses oder aller phasenveränderlichen Hochfrequenzimpulse kann analog zum Gradientenmoment des Dephasierungsgradienten variiert werden. Alternativ kann, wie in der obigen Tabelle dargestellt, die Phase in Abhängigkeit der Nummer des Anregungszyklus festgelegt werden. Dann wird eine Phase so oft wiederholt wie Schichten vorhanden sind und danach gewechselt.
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Weiter alternativ kann die Phase des ersten Hochfrequenzimpulses oder aller phasenveränderlichen Hochfrequenzimpulse nur in einer Schicht variiert werden und in allen anderen konstant bleiben. Es kann sich dann folgender Ablauf ergeben:
| Schicht 1, | Anregungszyklus 1: | Phase 1, | Gradientenmoment 1 |
| Schicht 2, | Anregungszyklus 1: | Phase 1, | Gradientenmoment 2 |
| Schicht 3, | Anregungszyklus 1: | Phase 1, | Gradientenmoment 3 |
| Schicht 1, | Anregungszyklus 2: | Phase 2, | Gradientenmoment 4 |
| Schicht 2, | Anregungszyklus 2: | Phase 1, | Gradientenmoment 1 |
| Schicht 3, | Anregungszyklus 2: | Phase 1, | Gradientenmoment 2 |
| Schicht 1, | Anregungszyklus 3: | Phase 3, | Gradientenmoment 3 |
| Schicht 2, | Anregungszyklus 3: | Phase 1, | Gradientenmoment 4 |
| Schicht 3, | Anregungszyklus 3: | Phase 1, | Gradientenmoment 1 |
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Vorteilhafterweise kann in jedem Anregungszyklus wenigstens ein Hochfrequenzimpuls mit konstanter Phase verwendet werden. Wie beschrieben ergeben sich viele Probleme erst durch Module, deren Kohärenzpfade nicht vorab ermittelbar sind. Konstante Phasen können bei denjenigen Hochfrequenzimpulsen verwendet werden, die fest zu einer Sequenz gehören und deren Kohärenzpfad festlegbar ist.
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Die Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird außerdem durch ein Computerprogrammprodukt bzw. ein Computerprogramm erzielt, das zur Steuerung einer Steuerungseinrichtung eingesetzt werden kann, welche eine Bilderzeugungseinheit einer Magnetresonanzanlage steuert, welches das vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
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Daneben betrifft die Erfindung einen Datenträger für eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung einer Datenerzeugungseinheit einer Magnetresonanzanlage mit Daten zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens. Vorteilhafterweise kann die Datenerzeugungseinheit eine Bilderzeugungseinheit sein.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzanlage mit einer Steuerungseinrichtung. Die Magnetresonanzanlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens wie beschrieben ausgebildet ist.
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Die Implementierung der vorgenannten Verfahren in der Steuervorrichtung kann dabei als Software oder aber auch als (fest verdrahtete) Hardware erfolgen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage korrespondieren zu entsprechenden Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird somit auf die entsprechenden Verfahrensmerkmale und deren Vorteile verwiesen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Magnetresonanzanlage,
- 2 eine erste Messsequenz,
- 3 eine zweite Messsequenz,
- 4 ein Sättigungsmodul in einer dritten Ausgestaltung,
- 5 ein Sättigungsmodul in einer vierten Ausgestaltung,
- 6 eine erste Ablauftabelle,
- 7 eine zweite Ablauftabelle,
- 8 eine dritte Ablauftabelle,
- 9 eine vierte Ablauftabelle, und
- 10 eine fünfte Ablauftabelle.
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1 zeigt eine Magnetresonanzanlage 1 mit einer Sendespulenanordnung 2. Die Sendespulenanordnung 2 kann als Bodycoil ausgestaltet sein. Alternativ kann die Sendespulenanordnung 2 auch ein Sendespulenarray sein. Die Sendespulenanordnung 2 ist gestrichelt dargestellt.
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Als zweite Spulenanordnung ist eine Empfangsspulenanordnung 3 zur Datenakquisition vorgesehen. Die Empfangsspulenanordnung 3 ist vorzugsweise als Spulenarray mit Spulen 4, 5, 6 und 7 ausgestaltet. Die Spulen 4, 5, 6 und 7 nehmen Messsignale parallel auf. Mittels dieser parallelen Bildgebung kann die Messzeit verringert werden.
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Zur Steuerung der Messabläufe weist die Magnetresonanzanlage 1 eine Steuerungseinrichtung 8 auf.
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Die Magnetresonanzanlage 1 besitzt weiterhin einen Datenträger 9 als Teil der Steuerungseinrichtung 8 oder unabhängig davon, auf dem Computerprogramme 10 zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen abgespeichert sind.
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Weitere Bestandteile der Magnetresonanzanlage 1 wie bspw. Gradientenspulen oder eine Patientenliege sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
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2 zeigt ein erstes Sequenzdiagramm 11. Dieses betrifft ein Aufnahmeverfahren zur Aufnahme eines dreidimensionalen spektroskopischen Bilddatensatzes. Die Achsenbeschriftung ist selbsterklärend.
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Die Sequenz ist modulartig aufgebaut. Das Sättigungsmodul 12 enthält einen Hochfrequenzimpuls 13 und Dephasierungsgradienten 14, 15 und 16. Der Dephasierungsgradient 14 liegt in Leserichtung GR an, der Dephasierungsgradient 15 in Phasenrichtung GP und der Dephasierungsgradient 16 in Schichtauswahlrichtung GS . Der Dephasierungsgradient 16 besitzt dabei eine Doppelfunktion. Während des Anliegens des Hochfrequenzimpulses 13 wirkt er als Schichtauswahlgradient, sodass nur Spins einer vorgegebenen Schicht angeregt werden. Danach dephasiert er die Magnetisierung.
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Auf das Sättigungsmodul 12 folgt eine spektroskopische 3D-Spinecho-Sequenz mit einem Hochfrequenzimpuls 17 und einem Refokussierungsimpuls 18. Die beiden letzten Impulse erzeugen ein Spinecho 19.
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Zur Kodierung des k-Raums weist die Sequenz weiterhin drei Phasenkodiergradienten 20, 21 und 22 auf.
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Der Hochfrequenzimpuls 13 als Teil des Sättigungsmoduls 12 hat einen Auslenkwinkel von 100° und ist damit ein Anregungsimpuls. Der Hochfrequenzimpuls 17 weist einen Auslenkwinkel von 90° auf und ist ebenfalls ein Anregungsimpuls. Der Refokussierungsimpuls 18 besitzt dagegen einen Auslenkwinkel von 180°. Außerdem kann der Refokussierungsimpuls 18 gegenüber dem Hochfrequenzimpuls 17 phasenverschoben sein, insbesondere um 90°. Der Hochfrequenzimpuls 17 lenkt die Magnetisierung bspw. um 90° in x-Richtung aus und der Refokussierungsimpuls 18 um 180° in y-Richtung, jeweils im rotierenden Koordinatensystem.
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Der Hochfrequenzimpuls 13 erlebt beim Durchlaufen der Anregungszyklen wenigstens eine Phasenänderung. Bevorzugt durchläuft er eine Abfolge wie in 6 angedeutet. Der Hochfrequenzimpuls 13 ist außerdem frequenzselektiv, mit ihm kann Wassersignal oder Fettsignal unterdrückt werden. Bei Verwendung mit anderen Kernen als Protonen können entsprechend andere Komponenten frequenzselektiv unterdrückt werden.
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Aus 2 ergeben sich mehrere Ergebnisse: Die phasenveränderlichen Hochfrequenzimpulse 13 können in allen Sequenzen, also bildgebenden und spektroskopischen, eingesetzt werden. Sie können mit phasenunveränderlichen oder phasenveränderlichen Hochfrequenzimpulsen gemischt werden. Außerdem können die phasenveränderlichen Hochfrequenzimpulse 13 frequenzselektiv ausgestaltet sein. Diese Ergebnisse können unabhängig voneinander und insbesondere ohne Beschränkung auf das Ausführungsbeispiel in 2 umgesetzt werden.
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3 zeigt ein Sequenzdiagramm 17 einer bildgebenden Spinecho-Sequenz. Im Sequenzdiagramm 23 findet sich ein Sättigungsmodul 12 und eine interne Spoilereinheit 24.
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Das Sättigungsmodul 12 umfasst wiederum einen ersten Hochfrequenzimpuls 13 und einen Dephasierungsgradienten 16. Dieser ist rein exemplarisch in Schichtauswahlrichtung GS eingezeichnet, es können wie in 2 auch weitere Dephasierungsgradienten in Leserichtung GR oder Phasenrichtung GP verwendet werden.
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Das Spinecho weist bekanntermaßen als Bestandteile einen 90°-Anregungsimpuls in Form eines Hochfrequenzimpulses 17, einen Refokussierimpuls 18, einen Schichtauswahlgradienten 25, einen Schicht-Rephasiergradienten 26, eine Phasengradienten 27, eine Lese-Dephasiergradienten 28 und einen Lesegradienten 29 auf. Durch diese wird ein Echo 30 erzeugt. Das Echo 30 ist kein reines Spinecho sondern ein überlagertes Spin- und Gradientenecho.
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Zur Beseitigung von Imperfektionen des Refokussierimpulses 18 wird die Spoilereinheit 24 mit zwei Spoilergradienten 31 und 32 verwendet. Durch den zweiten Spoilergradienten 32 wird dasjenige Signal, das nicht durch den Refokussierungsimpuls 18 refokussiert wurde, dephasiert.
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Die Spoilergradienten 31 und 32 wirken dabei völlig anders als die Dephasierungsgradienten 14, 15 oder 16. Die Dephasierungsgradienten zerstören nämlich das angeregte Signal, lediglich die nicht perfekt angeregten Anteile werden nicht zerstört. Mit den Spoilergradienten 31 und 32 werden perfekt um 180° gedrehte Spins nicht verändert, imperfekt angeregte Signalanteile werden aber zerstört.
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3 kann man entnehmen, dass wenigstens ein Dephasierungsgradient 16 vorhanden sein muss, es können aber auch zwei oder drei oder noch mehr Dephasierungsgradienten verwendet werden.
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Die 2 und 3 zeigen bereits Sättigungsmodule 12 in unterschiedlichen Ausgestaltungen. Diese können, da es sich um Module handelt, ohne Vorbehalt ausgetauscht werden. Das heißt, dass das Sättigungsmodul 12 nach 3 genauso auch in 2 verwendet werden könnte und umgekehrt.
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4 zeigt eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit eines Sättigungsmoduls 12. Dieses weist in Ergänzung zu den 2 und 3 einen zweiten Hochfrequenzimpuls 33 und dazugehörige Dephasierungsgradienten 34, 35 und 36 auf.
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Um die Symmetrie des Moduls zu unterbrechen haben die Dephasierungsgradienten 34, 35 und 36 ein anderes, hier ein kleineres, Gradientenmoment als die Dephasierungsgradienten 14, 15 und 16.
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Ein zweiter oder auch ein dritter oder vierter Hochfrequenzimpuls können verwendet werden, wenn bei Verwendung eines einzigen Hochfrequenzimpulses im Sättigungsmodul noch unerwünschte Restmagnetisierung vorhanden ist.
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5 zeigt ein weiteres Sättigungsmodul 12. Dabei gelten die Ausführungen zu 4 weiter bis auf die Ausgestaltung der Dephasierungsgradienten 34, 35 und 36. Diese haben zur Symmetrieunterbrechung untereinander unterschiedliche Gradientenmomente. Der Dephasierungsgradient 16 und der Dephasierungsgradient 36 haben aber das gleiche Gradientenmoment.
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Es lassen sich also aus den 2 bis 5 folgende Regeln zur Symmetriebrechung ableiten:
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Es existiert wenigstens ein Dephasieurngsgradient. Dieser wechselt wenigstens einmal das Gradientenmoment, bevorzugt anhand einer vorgegebenen, vorzugsweise unsymmetrischen, Abfolge.
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Existieren zu einem phasenveränderlichen Hochfrequenzimpuls 13 mehrere Dephasierungsgradienten 14, 15 und 16 können Asymmetrien durch mehrere Maßnahmen erlangt werden: Es können die gleichzeitig angelegten Gradientenmomente bei wenigstens zwei Dephasierungsgradienten unterschiedlich sein. Die aufeinanderfolgenden Gradientenmomente in zwei Anregungszyklen können unterschiedlich sein. Die Dephasierungsgradienten können unterschiedliche Abfolgen durchlaufen oder die gleiche Abfolge zeitversetzt durchlaufen. Eine Zeitversetzung entsteht bspw. dadurch, dass die vorgegebene Abfolge beim Dephasierungsgradienten 14 im ersten Anregungszyklus startet, beim Dephasierungszyklus 15 im zweiten Anregungszyklus und beim Dephasieunrgsgradienten 16 im dritten Anregungszyklus.
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Es ergeben sich dann Ablauftabellen wie in den 6 und 7 gezeigt. Die Tabellen in den 6 bis 10 haben die Spalten „S“ für Schichtnummer, „A“ für Nummer des Anregungszyklus, P, P1 und P2 für die Angabe der Phase, DR , DP und DS für die Angabe des Gradientenmomentes der Dephasierungsgradienten in Lese-, Phasen- und Schichtauswahlrichtung. Das Gradientenmoment wird dabei jeweils in relativen Einheiten angegeben, das maximal anlegbare Gradientenmoment hat den Wert 100.
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In den 6 bis 10 sind jeweils nur die anfänglichen Werte dargestellt, anhand deren der weitere Verlauf und die Systematik bereits erkenntlich sind.
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6 zeigt eine Ablauftabelle für eine Sequenz mit einem phasenveränderlichen Hochfrequenzimpuls 13, der ein HF-Spoiling vollzieht. Die Phase P ergibt sich für die Anregungszyklen A anhand der weiter oben genannten Formel.
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Die Dephasierungsgradienten haben konstante Gradientenmomente DR und DS , eine Symmetrieunterbrechung findet durch das Weglassen des Dephasierungsgradienten in Phasenrichtung statt.
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Die Ablauftabelle nach 7 enthält neben dem HF-Spoiling auch eine Abfolge für die Dephasierungsgradienten, die in den 2 bis 5 die Bezugszeichen 14, 15, 16, 34, 35 oder 36 tragen. Diese Abfolge der Gradientenmomente DR , DP und DS wird in 7 parallel durchlaufen. Die Abfolge kann selbstverständlich mehr als die drei gezeigten Elemente aufweisen.
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8 zeigt eine Ablauftabelle für ein HF-Spoiling bei mehreren, hier drei, Schichten. Zu jeder Schicht S existiert ein eigener erster Anregungszyklus A, weswegen sich die Nummern der Anregungszyklen wiederholen.
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Dabei ist ersichtlich, dass ein HF-Spoiling in jeder Schicht getrennt erfolgen kann und nicht in jeder Schicht, sondern nur in wenigstens einer Schicht, erfolgt. Das HF-Spoiling erfolgt in Schicht 1 wie in 6 und 7 gezeigt, in den Schichten 2 und 3 gibt es dagegen keines.
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9 zeigt eine Ablauftabelle für ein HF-Spoiling bei drei Schichten und bei Verwendung zweier phasenveränderlicher Hochfrequenzimpulse 13 und 33. Dementsprechend existieren zwei Phasen P1 und P2. Welcher der Hochfrequenzimpulse 13 oder 33 welche Phase hat ist dabei grundsätzlich unerheblich. Eine Symmetriebrechung ergibt sich durch drei unabhängige Maßnahmen: erstens sind die Startphasen der Hochfrequenzimpulse 13 und 33 versetzt. Einer der beiden Hochfrequenzimpulse 13 oder 33 hat eine beliebige, von 0 unterschiedliche Startphase X. Diese ist von 0 unterschiedlich, da der andere Hochfrequenzimpuls diese Startphase aufweist.
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Zweitens sind die Phaseninkremente gegeneinander versetzt, wobei ein Inkrement erst bei jedem dritten Anlegen eines Hochfrequenzimpulses erfolgt. Jede Phase wird - jedenfalls nach der Anlaufphase - zweimal hintereinander verwendet, dann wird gewechselt. Der Wechsel wird für die Hochfrequenzimpulse 13 und 33 bevorzugt in unterschiedlichen Anregungszyklen vorgenommen.
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10 zeigt eine weitere Ablauftabelle für einen phasenveränderlichen Hochfrequenzimpuls 13 und drei Schichten.
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Beim HF-Spoiling werden Phaseninkremente wie zu 6 gezeigt durchlaufen, wobei in jeder Schicht eine unterschiedliche Startphase verwendet wird.
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Das Gradientenspoiling erfolgt mit drei Dephasierungsgradienten, die jeweils eine Abfolge mit vier Elementen durchlaufen. Zwei unabhängige Schritte werden zur Symmetriebrechung benutzt: Die Abfolgen sind gegeneinander verschoben und die Werte sind durch einen festen Summanden getrennt. Grundsätzlich können die Dephasierungsgradienten unterschiedliche Abfolgen unterschiedlicher Länge aufweisen.
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Das HF-Spoiling und das Gradientenspoiling jeweils einzelner Raumrichtungen erfolgen grundsätzlich unabhängig voneinander. Es kann zur Symmetriebrechung aber dahingehend Abstimmungen geben, dass sich Abfolgen, die ja auch beim HF-Spoiling vorhanden sein können, nicht vollständig parallel verlaufen und auch sonst keine Symmetrien entstehen.
