DE102018201810A1

DE102018201810A1 - Multischicht-Bildgebung mit Binomialpulsen

Info

Publication number: DE102018201810A1
Application number: DE102018201810.3A
Authority: DE
Inventors: Mario Zeller
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-08-08
Also published as: US10908245B2; CN110115582B; CN110115582A; US20190242964A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum simultanen Aufnehmen von MR-Signalen aus einem Untersuchungsobjekt mit zwei unterschiedlichen Gewebearten in mehreren Schichten. Es wird eine erste HF-Binomialpulsfolge zum Anregen von zumindest einer ersten Schicht eingestrahlt. Zusätzlich wird eine zweite HF-Binomialpulsfolge eingestrahlt zum Anregen von zumindest einer zweiten Schicht. Weiterhin wird zumindest ein HF-Puls der zweiten Binomialpulsfolge zeitlich zwischen zwei HF-Pulsen der ersten HF-Binomialpulsfolge eingestrahlt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum simultanen Aufnehmen von MR-Signalen aus einem Untersuchungsobjekt mit zwei unterschiedlichen Gewebearten in mehreren Schichten. Weiterhin wird die MR-Anlage bereitgestellt, die das Verfahren zum simultanen Aufnehmen der MR-Signale ausgebildet ist. Zusätzlich wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmmitteln und ein elektronisch lesbarer Datenträger bereitgestellt.
Bei der simultanen Multischicht-Bildgebung SMS (Simultaneous Multislice) werden mehrere Bildgebungsschichten gleichzeitig angeregt. Für die Anregung von mehreren Schichten gleichzeitig wird ein sogenannter Multiband HF-Puls verwendet. Für jede Schicht, die angeregt werden soll, wird zu einem Standard HF-Anregungspuls eine lineare Phasenrampe hinzugefügt. Diese lineare Phase bedeutet ein Schichtversatz im Ortsraum. Anschließend werden alle Pulsformen für alle Bänder zusammengefügt, was zu einem modulierten Multibandpuls führt.
Wenn ein Fettsignal unterdrückt werden soll, wird die SMS-Bildgebung typischerweise mit einer spektralen Fettsättigung kombiniert, wie sie beispielsweise aus CHESS oder SPAIR bekannt ist, oder es wird ein Inversionspuls eingestrahlt, der auf die T1 Relaxationszeit von Fett abzielt. Ein weiteres Fettsättigungsverfahren ist ein Verfahren zur gezielten Anregung von Wasser welches insbesondere verwendet wird zur Reduzierung der notwendigen Zeit für die Fettsättigung, was beispielsweise von Bedeutung ist für eine kurze Repetitionszeit TR wie sie für die EPI BOLD (echo-planar imaging blood level dependent) Bildgebung notwendig ist. Ein hierbei verwendetes Pulsschema beinhaltet einen Binomialpulszug, beispielsweise den Pulszug 1-2-1 wie er in 1 dargestellt ist. Die angegebenen Binomialkoeffizienten beziehen sich hierbei auf den Kippwinkel. Wie in 1 zu erkennen ist, wird ein HF-Puls 30 in ein Gewebe mit zwei unterschiedlichen Gewebekomponenten wie Fett und Wasser eingestrahlt, wobei bei dem in 1 gezeigten Beispiel von insgesamt drei HF-Pulsen der Winkel α gleich 22,5° beträgt. In 2 ist links die sich ergebende Magnetisierung nach dem ersten HF-Puls dargestellt. Durch den HF-Puls 30 wird sowohl Fett als auch Wasser angeregt. Nach der Wartezeit t_OPP haben die Fett- und Wasserprotonen eine entgegengesetzte Phasenlage wie es in 2 wie es durch die Magnetisierung 41 und 42 angedeutet ist. Durch Einstrahlen des HF-Pulses 31 für einen doppelten Kippwinkel zwei werden jeweils die Magnetisierung 41 und 42 weiter gekippt. Nach einer weiteren Wartezeit t_OPP , das heißt insgesamt nach der Zeitspanne t_in wird der dritte HF-Puls mit dem Kippwinkel α eingestrahlt, so dass insgesamt der Magnetisierungsvektor 41 für Fett keine Transversalmagnetisierung aufweist, während der Magnetisierungsvektor 42 für Wasser in der Transversalebene liegt. Diese Binomialpulsfolge bzw. die sich nach dieser Pulsfolge ergebende Magnetisierung kann mit einer üblichen Signalauslese sei es durch eine schnelle Spinechosequenz, oder eine EP-Sequenz kombiniert werden. Da nur die eine Magnetisierung in der Transversalebene liegt, hat die andere Magnetisierung, hier das Fettsignal, keinen Signalanteil im aufgenommenen MR-Bild.
Wenn nun die SMS-Bildgebung mit der oben erläuterten Wasseranregung kombiniert werden soll besteht die Herausforderung darin, dass ein Puls genau zu dem Dephasierungszeitpunkt t_opp eingestrahlt werden muss, der bei drei Tesla 1,2 ms und bei 1,5 Tesla bei 2,4 ms liegt. Hierfür sind relativ hohe Pulsamplituden notwendig, um die gewünschten Kippwinkel zu erreichen. Da die Amplitude der SMS-Pulse mit dem SMS Faktor skalieren, kann die maximal erreichbare Amplitude für den Puls, die von der MR-Anlage breit gestellt werden kann, überschritten werden, wodurch die Pulsfolgen dann nicht mehr die gewünschten Kippwinkelzusammenhänge haben wie sie in Zusammenhang mit 1 und 2 erläutert wurden. Dies führt zu ungewünschten Kontrasteffekten in Multischichtaufnahmen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen zur gleichzeitigen Aufnahme von MR-Signalen aus mehreren Schichten, wobei gleichzeitig zwei unterschiedliche Gewebekomponenten wie Fett und Wasser oder Silikon und Wasser bzw. Silikon und Fett voneinander getrennt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum simultanen Aufnehmen von MR-Signalen aus einem Untersuchungsobjekt mit zwei unterschiedlichen Gewebearten in mehreren Schichten bereitgestellt. Es wird eine erste HF-Binomialpulsfolge zum Anregen von zumindest einer ersten Schicht eingestrahlt, wobei die Kippwinkel der HF-Pulse in der ersten HF-Binomialpulsfolge so gewählt sind, dass nach Ende der Einstrahlung der ersten HF-Binomialpulsfolge eine der beiden Gewebearten im Wesentlichen keine Transversalmagnetisierung aufweist, während die andere der beiden Magnetgewebearten eine Transversalmagnetisierung aufweist. Ein HF-Puls der ersten HF-Binomialpulsfolge wird zu einem Zeitpunkt eingestrahlt, bei dem die zwei unterschiedlichen Gewebearten eine entgegengesetzte Phasenlage haben, wobei alle Pulse der ersten HF-Binomialpulsfolge während einer Schaltung von Magnetfeldgradienten eingestrahlt werden, die jeweils eine erste Polarität aufweisen. Zusätzlich wird eine zweite HF-Binomialpulsfolge eingestrahlt zum Anregen von zumindest einer zweiten Schicht, die sich von der ersten Schicht unterscheidet, wobei die Kippwinkel der HF-Pulse in der zweiten HF-Binomialpulsfolge ebenfalls so gewählt sind, dass nach Ende der Einstrahlung der zweiten HF-Binomialpulsfolge die eine Gewebeart im Wesentlichen keine Transversalmagnetisierung aufweist, während die andere Gewebeart eine Transversalmagnetisierung aufweist. Ein HF-Puls der zweiten HF-Binomialpulsfolge wird zu einem Zeitpunkt eingestrahlt, bei dem die zwei unterschiedlichen Gewebearten eine entgegensetzte Phasenlage haben, wobei alle Pulse der zweiten HF-Binomialpulsfolge während einer Schaltung von den Magnetfeldgradienten eingestrahlt werden, die alle eine zweite Polarität aufweisen. Weiterhin wird zumindest ein HF-Puls der zweiten Binomialpulsfolge zeitlich zwischen zwei HF-Pulsen der ersten HF-Binomialpulsfolge eingestrahlt. Anschließend werden die MR-Signale aus der zumindest einen ersten Schicht und der zumindest einen zweiten Schicht gleichzeitig ausgelesen.
Erfindungsgemäß wird die Zeit zwischen zwei Pulsen der einen Binomialpulsfolge verwendet, um Pulse einer zweiten Binomialpulsfolge einzustrahlen, um unterschiedliche Schichten mit Binomialpulsfolgen anzuregen. Die Binomialpulsfolgen sind somit gegeneinander versetzt, so dass jeweils zumindest zwei verschiedene Schichten angeregt werden können. Das Verfahren hat den Vorteil, dass durch die versetzte Verwendung der HF-Pulse eine verringerte maximal Pulsamplitude verwendet werden kann, was zu einem verbesserten Kontrast und einem besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnis führt, wobei somit ein SMS-ähnliches-Verfahren bei System mit geringer HF-Spitzenleistung anwendbar ist.
Vorzugsweise ist die zweite Polarität entgegengesetzt zur ersten Polarität. Bei geringeren Feldstärken von beispielsweise 0,5 T kann es sein, dass zwischen zwei Pulsen der Pulsfolge so viel Zeit ist, dass der Magnetfeldgradient umgedreht wird, so dass beim Einstrahlen des Pulses der zweiten Binomialpulsfolge die erste und die zweite Polarität gleich sind.
Vorzugsweise werden die HF-Pulse der ersten Binomialpulsfolge abwechselnd zu den HF-Pulsen der zweiten Binomialpulsfolge eingestrahlt, wobei kein HF-Puls der ersten Binomialpulsfolge zeitgleich zu einem HF-Puls der zweiten Binomialpulsfolge eingestrahlt wird. Dadurch kann die insgesamt zur Verfügung stehende Aufnahmezeit optimal genutzt werden.
Hierbei ist es möglich, dass die erste Binomialpulsfolge eine erste Anzahl von HF-Pulsen aufweist, und die zweite Binomialpulsfolge eine zweite Anzahl von HF-Pulsen aufweist, die sich von der ersten Anzahl unterscheidet. Beispielsweise ist es möglich, dass sich die erste Anzahl von der zweiten Anzahl um einen HF-Puls unterscheidet, was beispielsweise bedeutet, dass die erste Binomialpulsfolge einen HF-Puls mehr aufweist als die zweite Binomialpulsfolge. Wenn beispielsweise die erste Binomialpulsfolge Pulsfolge 1-2-1 aufweist, dann weist beispielsweise die zweite Binomialpulsfolge die Pulsfolge 1-1 auf.
Wenn das Untersuchungsobjekt in einem Magnetfeld mit zumindest zwei verschiedenen Bereichen angeordnet ist, die eine unterschiedliche Magnetfeldhomogenität aufweisen, wird die Lage der zumindest einen ersten Schicht und der zumindest einen zweiten Schicht so gewählt, dass in dem Bereich mit der geringen Homogenität des Magnetfeldes die Schicht liegt, bei der eine größere Anzahl von HF-Pulsen in der Binomialpulsfolge verwendet wird.
Ebenso ist es möglich, dass die Anzahl der HF-Pulse in der ersten und zweiten Binomialpulsfolge gleich ist, wobei dann die HF-Pulse, die in der ersten und zweiten Binomialpulsfolge jeweils an der gleichen Stelle stehen, den gleichen Kippwinkel haben.
Ebenso ist es möglich, dass die erste Binomialpulsfolge zum gleichzeitigen Anregen von zumindest zwei unterschiedlichen Schichten verwendet wird, und die zweite Binomialpulsfolge gleichzeitig zwei unterschiedliche 2-D Schichten anregt. Wenn es die maximale Leistung der eingestrahlten HF-Pulse zulässt, kann jede der Binomialpulsfolgen auch zwei oder mehr Schichten anregen.
Falls eine Mittelung der MR-Signale in den jeweiligen Schichten notwendig ist und die MR-Signale in der zumindest einen ersten und der zumindest einen zweiten Schicht zumindest ein zweites Mal ausgelesen werden, können beim zweiten Mal die zumindest eine zweite Schicht mit der ersten HF-Binomialpulsfolge und die zumindest eine erste Schicht mit der zweiten HF-Binomialpulsfolge angeregt werden. Hierdurch werden die Schichten abwechselnd mit den unterschiedlichen Binomialpulsfolgen aufgenommen, wobei die Bilder anschließend in einem späteren Schritt gemittelt werden können. Durch diese abwechselnde Aufnahme können geringfügige Kontrastunterschiede ausgeglichen werden, insbesondere wenn bei den verschiedenen Schichten unterschiedliche B₀ Inhomogenitäten vorliegen.
Weiterhin wird eine MR-Anlage bereitgestellt, die wie oben erläutert MR-Signale aus unterschiedlichen Schichten aufnehmen kann, wobei die MR-Anlage eine Bildsequenzsteuerung aufweist zur Steuerung der Abfolge der verwendeten HF-Pulse, der Magnetfeldgradienten und der durchgeführten Signalauslese. Die Bildsequenzsteuerung ist ausgebildet, die oben und nachfolgend diskutierte Ausgestaltung des Verfahrens auszuführen.
Zusätzlich ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, welches Programmmittel umfasst und direkt in eine Speichereinheit einer programmierbaren Steuereinheit einer MR-Anlage ladbar ist um die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens auszuführen, wenn die Programmmittel in der Steuereinrichtung ausgeführt werden.
Weiterhin wird ein elektronisch-lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch-lesbaren Steuerinformationen bereitgestellt, die derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinheit einer MR-Anlage das oben beschriebene Verfahren ausführen.
Die oben erläuterten Merkmale und die nachfolgend beschriebenen Merkmale können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen, soweit es nicht explizit anders erwähnt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt schematisch die Anwendung einer Binomialpulsfolge nach dem Stand der Technik.
2 zeigt die Entwicklung der Magnetisierung bei der Pulsfolge von 1.
3 zeigt schematisch eine MR-Anlage mit der erfindungsgemäß MR-Signale aus mehreren Schichten aufgenommen werden können.
4 zeigt erfindungsgemäß wie zwei unterschiedliche Binomialpulsfolgen zur Anregung von unterschiedlichen Schichten verwendet werden können.
5 zeigt schematisch eine weitere Möglichkeit, wie zwei Binomialpulsfolgen erfindungsgemäß zum Anregen von unterschiedlichen Schichten verwendet werden können.
6 zeigt schematisch ein Flussdiagramm mit den Schritten die durchgeführt werden zur erfindungsgemäßen Aufnahme von MR-Signalen aus unterschiedlichen Schichten, wobei jeweils das Signal von einer Gewebekomponente unterdrückt wird.
7 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie zwei Binomialpulsfolgen erfindungsgemäß zum Anregen von unterschiedlichen Schichten verwendet werden können.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Weiterhin sind die Figuren schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. Die in den Figuren verwendeten Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die in den Figuren dargestellten Elemente sind vielmehr derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und ihr Zweck für den Fachmann verständlich werden. Die in den Figuren dargestellten Verbindungen zwischen funktionellen Einheiten oder sonstigen Elementen können auch als indirekte Verbindung implementiert werden, wobei eine Verbindung drahtlos oder drahtgebunden erfolgen kann. Funktionelle Elemente können als Hardware, Software, oder als eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.
In Bezug auf 3 wird eine MR-Anlage erläutert, mit der MR-Bilder aus unterschiedlichen Schichten gleichzeitig aufgenommen werden können, wobei bei einem Untersuchungsobjekt mit unterschiedlichen Gewebearten nur ein Gewebe zu dem MR-Signale beiträgt. Die MR-Anlage 9 weist einen Magneten 10 zur Erzeugung eines Polarisationsfeldes B₀ auf, wobei mehrere Empfangsspulen 11, verwendet werden um die Magnetresonanzsignale zu empfangen. Die Magnetresonanzsignale stammen von einer auf einer Liege 12 angeordneten Untersuchungsperson 13, die in den Magneten 10 gefahren wird, um dort ortskodierte Magnetresonanzsignale mithilfe der mehreren Empfangsspulen 11 aufzunehmen. Die mehreren Empfangsspulen nehmen die MR-Signale gleichzeitig aus mehreren Schichten auf. Durch Einstrahlen von Hochfrequenzpulsen und Schalten von Magnetfeldgradienten kann die durch das Polarisationsfeld B₀ erzeugte Magnetisierung aus der Gleichgewichtslage ausgelenkt und ortskodiert werden, und die sich ergebende Magnetisierung wird von den Empfangsspulen 11 detektiert. Wie durch Einstrahlen der HF-Pulse und durch Schalten von Magnetfeldgradienten in verschiedenen Kombinationen und Reihenfolgen MR-Bilder erzeugt werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird hier nicht näher erläutert.
Die MR-Anlage weist eine Steuereinheit 20 zur Steuerung der MR-Anlage 9 auf. Die Steuereinheit 20 weist eine HF-Steuereinheit 14 auf für die Steuerung und Generierung der HF-Pulse zur Auslenkung der Magnetisierung. Eine Gradientensteuereinheit 15 ist vorgesehen zur Steuerung und Schaltung der notwendigen Magnetfeldgradienten. Eine Bildsequenzsteuerung 16 steuert die Abfolge der Magnetfeldgradienten, der Signaldetektion und der HF-Pulse und steuert damit ebenso die Gradientensteuereinheit 15, die Empfangsspulen 11 und die HF-Steuereinheit 14. Über eine Eingabeeinheit 17 kann eine Bedienperson die MR-Anlage steuern und auf eine Anzeige 18 können die MR-Bilder und sonstige zur Steuerung notwendigen Informationen dargestellt werden. Eine Recheneinheit 19 mit mindestens einer Prozessoreinheit ist vorgesehen zur Steuerung der verschiedenen Einheiten in der Steuereinheit 20. Weiterhin ist eine Speichereinheit 21 vorgesehen, in der beispielsweise Programmmodule bzw. Programmmittel abgespeichert werden können, die, wenn sie von der Recheneinheit bzw. der darin ausgebildeten Prozessoreinheit ausgeführt werden, den Ablauf der MR-Anlage steuern können. Wie nachfolgend erläutert wird, sind insbesondere die Bildsequenzsteuerung und damit die Steuereinheit 20 derart ausgebildet, dass gleichzeitig MR-Signale aus mehreren Schichten detektiert werden können und die Trennung von zwei Gewebekomponenten wie Fett und Wasser oder Fett und Silikon oder Silikon und Wasser möglich ist.
4 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der in die Untersuchungsperson 13 eine erste HF-Binomialpulsfolge 50 und eine zweite HF-Binomialpulsfolge 60 eingestrahlt wird. Die erste Pulsfolge 50 weist einen ersten HF-Puls 51 mit Kippwinkel α auf, gefolgt von einem zweiten HF-Puls 52 mit einem doppelten Kippwinkel 2a. Wie in Zusammenhang mit 1 und 2 erläutert ist hierbei der zeitliche Abstand zwischen beiden Pulsen derart, dass zwei unterschiedliche Gewebekomponenten wie beispielsweise Fett und Wasser zum Zeitpunkt der Einstrahlung des HF-Pulses 52 eine entgegengesetzte Phasenlage haben. Im gleichen zeitlichen Abstand erfolgt dann wieder der HF-Puls 53 mit dem Kippwinkel α, so dass am Ende nach dem Einstrahlen des HF-Pulses 53 eine Transversalmagnetisierung für die eine Gewebekomponenten vorliegt, während die andere Gewebekomponente keine Transversalmagnetisierung aufweist. Die Winkel α können die in 2 verwendeten Kippwinkel sein, es können jedoch auch andere Kippwinkel verwendet werden, wenn am Ende die eine Magnetisierung nicht um 90° ausgelenkt sein soll, sondern um einen anderen Betrag. Die Schaltung der HF-Pulse der ersten Binomialpulsfolge erfolgt während der Schaltung einer Abfolge 70 von Magnetfeldgradienten, wobei die HF-Pulse 51, 52 und 53 geschalten werden, während der zugehörige Schichtselektionsgradient eine erste Polarität hat, hier die negative Polarität wie es durch die Gradientenabschnitte 71, 72 und 73 dargestellt ist.
Für die Anregung von zumindest einer zweiten Schicht wird die zweite Binomialpulsfolge 60 in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt, wobei die Einstrahlung der zweiten HF-Binomialpulsfolge versetzt zur ersten HF-Binomialpulsfolge erfolgt, derart, dass die zugehörigen HF-Pulse 61, 62 und 63 während dem entgegengesetzten Gradientenmomente, während der Gradientenabschnitte 74, 75 und 76 mit den Winkeln β, 2β, β eingestrahlt werden. Bei dem in 4 dargestellten Beispiel ist die Pulsfolge 60 ebenso wie die Pulsfolge 50 1-2-1. Der Winkel β kann gleich dem Winkel α sein, dies ist jedoch nicht zwingend notwendig.
Zusammenfassend bedeutet dies in 4, dass die Binomialpulse für die eine Schicht während der positiven Gradientenmomente eingestrahlt werden, während die Binomialpulsfolgen für die andere Schicht während der negativen Gradientenmomente eingestrahlt werden. Zusätzlich folgt am Ende nach dem Einstrahlen des letzten HF-Pulses der beiden Pulsfolgen ein weiterer Magnetfeldgradient 80, der die Phase von beiden angeregten Schichten rephasiert.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der sich die Anzahl der HF-Pulse in den beiden Pulsfolgen unterscheidet. Die erste Pulsfolge 50 entspricht der Pulsfolge von 4 mit den HF-Pulsen 51, 52 und 53. Die zweite Pulsfolge 90 unterscheidet sich von der Pulsfolge von 4 dadurch, dass diese Pulsfolge eine andere Anzahl von HF-Pulsen aufweist, nämlich im dargestellten Beispiel 2, einen HF-Puls 91, der während dem positiven Gradientenmoment 74 geschalten wird und ein HF-Puls 92 der während dem Gradientenmoment 75 geschalten wird. Ebenso unterscheiden sich die Winkel γ von dem Winkel β von 4. Falls eine 90° Anregung für die eine Magnetisierung, beispielsweise das Wasser, erwünscht ist beträgt der Winkel γ 45°. Es sind jedoch auch andere Winkel möglich falls ein kleinerer Kippwinkel für die eine Gewebekomponente gewünscht ist.
Die Gradientenschaltung 70 weißt wiederum am Ende nach dem letzten HF-Puls der beiden Pulsfolgen den weiteren Magnetfeldgradienten 80 zur Refokussierung aller Phasen in den beiden Schichten auf.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform, die insbesondere bei Niederfeldgeräten, mit Feldstärken von z.B. 0,5 T jedoch nicht ausschließlich dort Anwendung finden. In 7 ist nur ein Teil der Schaltung ähnlich zu 4 gezeigt. Bei 0,5 T ist t_OPP so lange, dass es möglich ist, den Magnetfeldgradienten, Gs, zu refokussieren bevor der HF Puls der zweiten Schicht eingestrahlt wird. Somit werden alle HF Pulse der Binomialpulsfolgen für die erste und zweite Schicht während der positiven Gradientenmomente 111, 113, 115 und 117 geschalten und nicht bei den negativen Gradientenmomenten 112, 114, 116. Die Ausführungsform entspricht sonst bis auf die Gradientenschaltung 110 der Ausführungsform von 4, und weist damit auch den weiteren Magnetfeldgradienten 80 auf (nicht gezeigt), jedoch kann die Gradientenschaltung 110 auch in der Ausführung von 5 verwendet werden.
Bei den in 4, 5 und 6 gezeigten Beispielen haben die Signalechos in den beiden Schichten einen Versatz von t_OPP /2, was bei drei Tesla 0,6 ms entspricht was in Abhängigkeit der Anwendung gewünscht sein kann oder vernachlässigbar ist. Die Trennung der gleichzeitig aufgenommenen Signale für die einzelnen Spulen kann wie im Stand der Technik bekannt, vorgenommen werden.
Die in 5 gezeigte Ausführungsform hat den Vorteil, dass insgesamt der Zeitaufwand für die Präparierung der Magnetisierung minimiert ist, da die HF-Pulse für die zweite Schicht zwischen den HF-Pulsen für die erste Schicht liegen und somit kein zusätzlicher Zeitaufwand notwendig ist.
Die Sättigung der einen Gewebekomponenten beispielsweise des Fetts kann für beide Schichten unterschiedlich sein, wenn beispielsweise größere B₀ Feldinhomogenitäten vorliegen.
Dieses Problem kann derart gelöst werden, dass die Bereiche bzw. Schichten mit einer größeren Magnetfeldinhomogenität den Pulszug verwenden, der eine größere Anzahl von HF-Pulsen hat, beispielsweise in 5 der Pulszug 50 mit 3 HF-Pulsen, während in die Schicht mit der größeren Magnetfeldhomogenität der Pulszug 90 mit 2 HF-Pulsen eingestrahlt wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung von unterschiedlichen Kontrasten besteht darin, mehrere Akquisitionen der einzelnen Schichten durchzuführen, wobei die Schichten bzw. die angewendeten Pulszüge ausgetauscht werden und somit jede Schicht abwechselnd von dem einen Pulszug und abwechselnd von einem anderen Pulszug aufgenommen wird. Die Signalmittelung erfolgt dann in einem späteren Schritt.
Die in 4 bis 6 dargestellten Schemen sind nur zwei verschiedene Möglichkeiten von unterschiedlichen Binomialfolgen. Selbstverständlich können auch andere Binomialfolgen wie 1-3-3-1 verwendet werden. Ebenso können die Kippwinkel α, β und γ sowie die Pulsphasen variiert werden, wodurch der Kontrast und die zu sättigende Gewebekomponente schichtweise variiert werden kann, wobei Fett oder Wasser oder Silikon ganz oder teilweise saturiert wird und wobei diese Variation für jede Schicht möglich ist. Durch die Änderung der Pulsabstände zwischen den Pulsen in einem Binomialpuls kann die chemische Komponente, die gesättigt werden soll, ausgewählt werden. Wenn die maximale HF-Amplitude ausreicht um einen vollständigen SMS-Puls einzustrahlen, so kann es bedeuten, dass die in 4 und 5 gezeigten Pulsfolgen 50, 60 oder 90 jeweils nicht nur eine Schicht, sondern mehrere Schichten anregen. Somit können insgesamt mehrere Schichten gleichzeitig mit der Binomialpulsfolge angeregt werden.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte zusammenfast zur simultanen Aufnahme von MR-Signalen aus einem Untersuchungsobjekt mit unterschiedlichen Gewebearten. In einem ersten Schritt S101 wird eine erste Binomialpulsfolge in zumindest eine erste Schicht eingestrahlt, wobei die Pulse der ersten Binomialpulsfolge wie beispielsweise die Pulsfolge 50 während der Schaltung von Magnetfeldgradienten eingestrahlt werden, die eine erste Polarität aufweisen. Bei den in 4 und 5 gezeigten Beispielen war dies die negative Polarität. Weiterhin erfolgt in einem weiteren Schritt S102 das Einstrahlen der zweiten HF-Binomialpulsfolge zum Anregen der zumindest einen weiteren Schicht. Alle HF-Pulse der zweiten HF-Binomialpulsfolge erfolgen versetzt zur Einstrahlung der HF Puls der ersten Binomialpulsfolge während der Schaltung der Magnetfeldgradienten, die vorzugsweise eine entgegengesetzte Polarität haben, wie es in 4 und 5 zu sehen ist. In einem Schritt S103 werden die MR-Signale der ersten und zweiten Schicht gleichzeitig ausgelesen. Die Schritte S101 bis S103 werden nicht zwingend nacheinander durchgeführt wie es sich auch aus den 4 und 5 ergibt. Für die Signalauslese können verschiedene Möglichkeiten, sei es EPI, Gradientenechos oder Spinechos verwendet werden.
Das oben erwähnte Schema kann als Bildgebungssequenzblock verwendet werden und kann mit unterschiedlichen Auslesemodulen, sei es EPI, ein Gradientenecho oder ein Spinecho kombiniert werden. Weiterhin kann die oben beschriebene Abfolge als Präparationsblock bei der Bildgebung verwendet werden, beispielsweise zur Fett- oder Wassersättigung.
Insgesamt ermöglicht das oben beschriebene Verfahren die Verwendung einer reduzierten Maximalleistung bei der HF-Einstrahlung, wodurch das gleichzeitige Auslesen von Signalen aus mehreren Schichten möglich wird. Das oben beschriebene Verfahren kann auch in Situationen angewendet werden, wenn nur eine fettgesättigte Bildaufnahme notwendig ist.

Claims

Verfahren zum simultanen Aufnehmen von MR-Signalen aus einem (13) mit 2 unterschiedlichen Gewebearten in mehreren Schichten, mit den folgenden Schritten: - Einstrahlen einer ersten HF-Binomialpulsfolge (50) zum Anregen von zumindest einer ersten Schicht, wobei die Kippwinkel der HF-Pulse (51-53) in der ersten HF-Binomialpulsfolge (50) so gewählt sind, dass nach Ende der Einstrahlung der ersten HF-Binomialpulsfolge eine der beiden Gewebearten im wesentlichen keine Transversalmagnetisierung aufweist, während die andere der beiden Gewebearten eine Transversalmagnetisierung aufweist, und wobei ein HF-Puls (52) der ersten HF-Binomialpulsfolge (50) zu einem Zeitpunkt eingestrahlt wird, bei dem die 2 unterschiedlichen Gewebearten eine entgegengesetzte Phasenlage haben, wobei alle Pulse der ersten HF-Binomialpulsfolge (50) während einer Schaltung von Magnetfeldgradienten eingestrahlt werden, die jeweils eine erste Polarität aufweisen, - Einstrahlen einer zweiten HF-Binomialpulsfolge (60, 90) zum Anregen von zumindest einer zweiten Schicht, wobei die Kippwinkel der HF-Pulse in der zweiten HF-Binomialpulsfolge (60, 90) so gewählt sind, dass nach Ende der Einstrahlung der zweiten HF-Binomialpulsfolge die eine Gewebeart im wesentlichen keine Transversalmagnetisierung aufweist, während die andere Gewebeart eine Transversalmagnetisierung aufweist, und wobei ein HF-Puls der zweiten HF-Binomialpulsfolge zu einem Zeitpunkt eingestrahlt wird, bei dem die 2 unterschiedlichen Gewebearten eine entgegengesetzte Phasenlage haben, wobei alle Pulse der zweiten HF-Binomialpulsfolge (60, 90) während einer Schaltung von den Magnetfeldgradienten eingestrahlt werden, die alle eine zweite Polarität aufweisen, wobei zumindest ein HF-Puls der zweiten HF-Binomialpulsfolge zeitlich zwischen zwei HF-Pulsen der ersten HF-Binomialpulsfolge eingestrahlt wird, - gleichzeitiges Auslesen der MR-Signale aus der zumindest einen ersten und der zumindest einen zweiten Schicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die MR-Signale in der zumindest einen ersten Schicht und der zumindest einen zweiten Schicht jeweils ein zweites Mal ausgelesen werden, wobei beim zweiten Mal die zumindest eine zweite Schicht mit der ersten HF-Binomialpulsfolge (50) und die zumindest eine erste Schicht mit der zweiten HF Binomialpulsfolge angeregt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass die erste Binomialpulsfolge (50) eine erste Anzahl von HF-Pulsen aufweist und die zweite Binomialpulsfolge (60, 90) eine zweite Anzahl von HF-Pulsen, die sich von der ersten Anzahl unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Binomialpulsfolge (50) einen HF-Puls mehr aufweist als die zweite Binomialpulsfolge (90).
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersuchungsobjekt (13) in einem Magnetfeld mit zumindest 2 verschiedenen Bereichen mit unterschiedlicher Homogenität angeordnet ist, wobei in dem Bereich mit der geringeren Homogenität des Magnetfeldes die zumindest eine erste oder zweite Schicht liegt, bei der eine größeren Anzahl von HF-Pulsen in der Binomialpulsfolge verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der HF-Pulse in der ersten und zweiten Binomialpulsfolge gleich ist, und HF-Pulse, die in der ersten und zweiten Binomialpulsfolge (50, 60) jeweils an der gleichen Stelle stehen, den gleichen Kippwinkel haben.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Binomialpulsfolgen (50) zum gleichzeitigen Anregen von zumindest 2 unterschiedlichen Schichten verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einstrahlen des letzten HF Pulses aus der ersten und zweiten Binomialpulsfolge ein weiterer Magnetfeldgradient (80) geschalten wird, der die Phase in der zumindest einen ersten Schicht und der zumindest einen zweiten Schicht rephasiert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die HF Pulse der ersten Binomialpulsfolge (50) abwechselnd zu den HF-Pulsen der zweiten Binomialpulsfolge eingestrahlt werden, und kein HF-Puls der ersten Binomialpulsfolge zeitgleich zu einem HF-Puls der zweiten Binomialpulsfolge (60, 90) eingestrahlt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Polarität entgegengesetzt zur ersten Polarität ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polarität und die zweite Polarität gleich sind.
MR-Anlage (9), die ausgebildet ist zum simultanen Aufnehmen von MR-Signalen aus einem Untersuchungsobjekt (13) mit 2 unterschiedlichen Gewebearten in mehreren Bildgebungsschichten in einer Bildgebungssequenz, wobei die MR-Anlage aufweist: - eine Bildsequenzsteuerung (16), die ausgebildet ist, in der Bildgebungssequenz eine Abfolge von HF-Pulsen, Magnetfeldgradienten und einer Signalauslese derart zu steuern, dass folgende Schritte ausgeführt werden: - Einstrahlen einer ersten HF-Binomialpulsfolge (50) zum Anregen von zumindest einer ersten Schicht, wobei die Kippwinkel der HF Pulse in der ersten HF-Binomialpulsfolge (50) so gewählt sind, dass nach Ende der Einstrahlung der ersten HF-Binomialpulsfolge eine der beiden Gewebearten im wesentlichen keine Transversalmagnetisierung aufweist, während die andere der beiden Gewebearten eine Transversalmagnetisierung aufweist, und wobei ein HF-Puls der ersten HF-Binomialpulsfolge (50) zu einem Zeitpunkt eingestrahlt wird, bei dem die 2 unterschiedlichen Gewebearten eine entgegengesetzte Phasenlage haben, wobei alle Pulse der ersten HF-Binomialpulsfolge (50) während einer Schaltung von Magnetfeldgradienten eingestrahlt werden, die jeweils eine erste Polarität aufweisen, - Einstrahlen einer zweiten HF-Binomialpulsfolge (60, 90) zum Anregen von zumindest einer zweiten Schicht, wobei die Kippwinkel der HF-Pulse in der zweiten HF-Binomialpulsfolge so gewählt sind, dass nach Ende der Einstrahlung der zweiten HF-Binomialpulsfolge (60, 90) die eine Gewebeart im wesentlichen keine Transversalmagnetisierung aufweist, während die andere Gewebeart eine Transversalmagnetisierung aufweist, und wobei ein HF-Puls der zweiten HF-Binomialpulsfolge (60, 90) zu einem Zeitpunkt eingestrahlt wird, bei dem die 2 unterschiedlichen Gewebearten eine entgegengesetzte Phasenlage haben, wobei alle Pulse der zweiten HF-Binomialpulsfolge während der Schaltung von den Magnetfeldgradienten eingestrahlt werden, die alle eine zweite Polarität aufweisen, wobei zumindest ein HF-Puls der zweiten HF-Binomialpulsfolge (60, 90) zeitlich zwischen zwei HF-Pulsen der ersten HF-Binomialpulsfolge eingestrahlt wird, - gleichzeitiges Auslesen der MR-Signale aus der zumindest einen ersten und der zumindest einen zweiten Schicht.
MR-Anlage (9) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsequenzsteuerung (16) derart ausgebildet ist, die MR-Signale in der zumindest einen ersten und der zumindest einen zweiten Schicht jeweils ein zweites Mal auszulesen, wobei beim 2. Mal die zumindest eine zweite Schicht mit der ersten HF Binomialpulsfolge und die zumindest eine erste Schicht mit der zweiten HF-Binomialpulsfolge angeregt wird.
MR-Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsequenzsteuerung (16) derart ausgebildet ist, dass die erste Binomialpulsfolge (50) eine erste Anzahl von HF-Pulsen aufweist und die zweite Binomialpulsfolge (60, 90) eine zweite Anzahl von HF-Pulsen, die sich von der ersten Anzahl unterscheidet.
MR-Anlage (9) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsequenzsteuerung (16) derart ausgebildet ist, dass die erste Binomialpulsfolge einen HF-Puls mehr aufweist als die zweite Binomialpulsfolge.
MR-Anlage (9) nach Anspruch 14 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass das Untersuchungsobjekt in einem Magnetfeld mit zumindest 2 verschiedenen Bereichen mit unterschiedlicher Homogenität angeordnet ist, wobei die Bildsequenzsteuerung (16) derart ausgebildet ist, dass in dem Bereich mit der geringeren Homogenität des Magnetfeldes die zumindest eine erste oder zweite Schicht liegt, bei der eine größeren Anzahl von HF Pulsen in der Binomialpulsfolge verwendet wird.
MR-Anlage (9) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsequenzsteuerung (16) derart ausgebildet ist, dass die Anzahl der HF-Pulse in der ersten und zweiten Binomialpulsfolge gleich ist, und HF-Pulse, die in der ersten und zweiten Binomialpulsfolge jeweils an der gleichen Stelle stehen, den gleichen Kippwinkel haben.
MR-Anlage (9) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsequenzsteuerung (16) derart ausgebildet ist, dass die erste Binomialpulsfolge (50) zum gleichzeitigen Anregen von zumindest 2 unterschiedlichen ersten Schichten verwendet wird, und die zweite Binomialpulsfolge zum gleichzeitigen Anregen von zumindest 2 unterschiedlichen zweiten Schichten verwendet wird.
MR-Anlage (9) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsequenzsteuerung (16) derart ausgebildet ist, dass nach dem Einstrahlen des letzten HF Pulses aus der ersten und zweiten Binomialpulsfolge ein weiterer Magnetfeldgradient (80) geschalten wird, der die Phase in der zumindest einen ersten Schicht und der zumindest einen zweiten Schicht rephasiert.
MR-Anlage (9) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsequenzsteuerung (16) derart ausgebildet ist, dass die HF-Pulse der ersten Binomialpulsfolge abwechselnd zu den HF-Pulsen der zweiten Binomialpulsfolge eingestrahlt werden, und kein HF-Puls der ersten Binomialpulsfolge zeitgleich zu einem HF-Puls der zweiten Binomialpulsfolge eingestrahlt wird.
Computerprogrammprodukt, welches Programmmittel umfasst und direkt in eine Speichereinheit (21) einer programmierbaren Steuereinheit (20) einer MR-Anlage ladbar ist, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-11 auszuführen, wenn die Programmmittel in der Steuereinrichtung ausgeführt werden.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinheit einer MR-Anlage das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11 durchführen.