DE102018205301A1

DE102018205301A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erstellung einer Pulssequenz zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems

Info

Publication number: DE102018205301A1
Application number: DE102018205301.4A
Authority: DE
Inventors: Flavio Carinci; Dominik Paul; Daniel Nico Splitthoff; Mario Zeller
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US20190310337A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung einer Pulssequenz (PS) zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems (1) im Rahmen einer Inversion Recovery-Messsequenz bei dem eine Mehrzahl von abzubildenden Teilvolumina (S1, S2, S3, S4) angeregt werden, wobei die Pulssequenz (PS) eine Startsequenz (SQ) gefolgt von einer Anregungssequenz (AQ) umfasst, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Bildung der Startsequenz (SQ) durch serielle Anordnung einer Folge aus mindestens zwei Initial-Inversionspulsen (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i) zur Invertierung von Teilvolumina (S1, S2, S3, S4),
- Bildung der Anregungssequenz (AQ) durch serielle Anordnung von Anregungsblöcken(E1, E2, E3, E4) und weiteren Inversionspulsen (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4), wobei jeder Anregungsblock (E1, E2, E3, E4) von weiteren Inversionspulsen (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) gefolgt wird, so dass sich Anregungsblöcke (E1, E2, E3, E4) und weitere Inversionspulse (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) stets abwechseln.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine entsprechende Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung bzw. Pulssequenz, sowie ein entsprechendes Steuerverfahren bzw. eine entsprechende Steuervorrichtung und ein entsprechendes Magnetresonanztomographie-System.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Pulssequenzgenerierungseinheit zur Erstellung einer Pulssequenz zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems, sowie eine solche Pulssequenz und ein entsprechendes Steuerverfahren bzw. eine entsprechende Steuereinrichtung und ein entsprechendes Magnetresonanztomographie-System.
Bildgebende Systeme, die auf einem Verfahren der Magnetresonanzmessung, insbesondere von Kernspins, basieren, sogenannte Magnetresonanztomographen, haben sich durch vielfältige Anwendungen erfolgreich etabliert und bewährt. Bei dieser Art der Bildakquisition wird meist ein statisches Grundmagnetfeld B₀, das zur Anfangsausrichtung und Homogenisierung von zu untersuchenden magnetischen Dipolen dient, zur Ortsauflösung des bildgebenden Signals mit einem schnell geschalteten Magnetfeld, dem sogenannten Gradientenfeld, überlagert. Zur Bestimmung von Materialeigenschaften eines abzubildenden Untersuchungsobjekts wird die Dephasierung bzw. Relaxationszeit nach einer Auslenkung der Magnetisierung aus der Anfangsausrichtung ermittelt, sodass verschiedene materialtypische Relaxationsmechanismen bzw. Relaxationszeiten identifiziert werden können. Die Auslenkung erfolgt meist durch eine Anzahl von HF-Pulsen und die Ortsauflösung beruht dabei auf einer zeitlich festgelegten Manipulation der ausgelenkten Magnetisierung mit Hilfe des Gradientenfeldes in einer sogenannten Messsequenz bzw. Pulssequenz, welche eine genaue zeitliche Abfolge von HF-Pulsen, der Änderung des Gradientenfeldes (durch Aussenden einer Schaltsequenz von Gradientenpulsen) sowie der Erfassung von Messwerten festlegt. Neben der Relaxation gibt es noch eine Reihe weiterer Mechanismen zur Kontrastbildung, wie zum Beispiel die Flussmessung und die Diffusionsbildgebung.
Typischerweise erfolgt eine Zuordnung zwischen gemessener Magnetisierung, aus der die erwähnten Materialeigenschaften abgeleitet werden können, und einer Ortskoordinate der gemessenen Magnetisierung im Ortsraum, in dem das Untersuchungsobjekt angeordnet ist, mit Hilfe eines Zwischenschritts. In diesem Zwischenschritt werden erfasste Magnetresonanz-Rohdaten an Auslesepunkten im sogenannten „k-Raum“ angeordnet, wobei die Koordinaten des k-Raums als Funktion des Gradientenfeldes kodiert sind. Der Betrag der Magnetisierung (insbesondere der Quermagnetisierung, in einer Ebene quer zum vorbeschriebenen Grundmagnetfeld bestimmt) an einem bestimmten Ort des Untersuchungsobjekts kann aus den k-Raum-Daten mit Hilfe einer Fourier-Transformation ermittelt werden. Anders ausgedrückt, werden die k-Raum-Daten (Magnitude und Phase) benötigt, um eine Signalstärke des Signals und gegebenenfalls dessen Phase im Ortsraum zu berechnen.
Die Magnetresonanztomographie ist eine relativ langsam arbeitende Art eines bildgebenden Verfahrens, da die Daten entlang von Trajektorien, wie zum Beispiel Zeilen oder Spiralen, im Fourierraum bzw. im k-Raum sequentiell aufgenommen werden.
Ein häufig angewandtes Verfahren ist die Aufnahme von Bildern in zweidimensionalen Schichten. Dies ist im Vergleich zu Aufnahmen in drei Dimensionen deutlich weniger fehleranfällig, weil die Zahl der Kodierungsschritte kleiner ist als bei einem dreidimensionalen Verfahren. Daher werden bei vielen Anwendungen Bildvolumen mit Stapeln von zweidimensionalen Schichten statt einer einzigen dreidimensionalen Aufnahme verwendet.
Schichten (engl.: „Slices“ oder „Slabs“), die im Rahmen einer Magnetresonanztomographiemessung aufgenommen werden haben auch wenn sie als (zweidimensionale) Flächen angesehen werden, in der Praxis stets eine endliche Dicke. Daher wird im Folgenden auch von „Teilvolumina“ gesprochen. Dabei können die Ausdrücke „Teilvolumen“ oder „Schicht“ im Grunde als Synonyme angesehen werden.
Bei einigen Aufnahmeverfahren im technischen Bereich der Magnetresonanzbildgebung ist es erwünscht oder notwendig, dass Magnetresonanz-Signale verschiedener Gewebe durch die Wahl einer geeigneten Inversionszeit TI unterdrückt werden. Die Inversionszeit TI ist dabei auf das entsprechende Gewebe angepasst. Um diese Unterdrückung zu erreichen, bedient man sich häufig einer sogenannten „Inversion-Recovery-Sequenz“. Als „Inversion-Recovery-Sequenz“ bezeichnet man eine Basis-Puls-Sequenz, die um einen vorgeschalteten 180°-Puls erweitert worden ist. Ansonsten gleichen Inversion-Recovery-Sequenzen in ihrem Ablauf gewöhnlichen Basis-Puls-Sequenzen. Beispiele für solche Sequenzen sind STIR-Sequenzen zur Unterdrückung von Fett oder FLAIR-Sequenzen zur Unterdrückung von Flüssigkeit. Der vorgeschaltete 180°-Puls wird auch als „Invertierungspuls“ oder „Inversionspuls“ bezeichnet, da er die Longitudinalmagnetisierung der Spins in einem angeregten Areal invertiert. Statt einer Longitudinalmagnetisierung von 1 besteht also eine von -1. Damit wird eine Presaturation bewirkt.
Nach Beendigung des Inversionspulses folgt eine Longitudinalrelaxation, die über die Transversalebene (XY-Ebene) zurück in die Ausgangsposition, einer positiven Longitudinalmagnetisierung, führt. Während dieser Relaxation nimmt die Longitudinalmagnetisierung zuerst ab, bis der Vektor in Transversalebene liegt (dort ist die Längsmagnetisierung 0) und nimmt ab da wieder zu, bis sie wieder der ursprünglichen Längsmagnetisierung (mit dem Wert 1) entspricht.
Da die Longitudinalrelaxation aller Gewebe unterschiedlich ist, findet der Durchgang des Magnetisierungsvektors durch die Transversalebene in unterschiedlichen Geweben zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt statt. Durch eine geeignete Wahl der Inversionszeit TI, also der Zeit, die zwischen der Applikation eines Inversionspulses und eines Anregungsblocks (üblicherweise 90° z.B. bei einer Spin-Echo-Sequenz) vergeht, kann ein bestimmtes Gewebe ausgewählt werden, das zu diesem Zeitpunkt eine Longitudinalmagnetisierung von 0 hat. Dieses durch die Wahl der Inversionszeit TI ausgewählte Gewebe sendet kein MR-Signal, weil kein Longitudinalvektor in Transversalebene gekippt werden kann bzw. die Quermagnetisierung entsprechend der vorherigen Longitudinalmagnetisierung nun Null ist. Auf diese Weise ist, bei Kenntnis der T1-Zeit von Geweben bzw. der notwendigen TI, das Auslöschen des Signals eines bestimmten Gewebes möglich. Bei einer Wahl einer langen Inversionszeit muss die dadurch resultierende Dauer einer Aufnahme beachtet werden.
Bei der oben genannten Short-Tau-Inversion-Recovery-Sequenz (STIR-Sequenz) liegen typischerweise Inversionszeiten TI von 100 ms bis 150 ms vor, die jedoch abhängig von der B₀-Feldstärke der Hauptspule sind. Bei einer solchen Wahl der Inversionszeit ist zum Zeitpunkt des (90°) Anregungspulses in Fettgewebe keine Longitudinalmagnetisierung vorhanden und daher kein Signal abgegeben. In einem dermaßen aufgenommenen Bild wird Fett daher schwarz im Bild erscheinen.
Bei der oben genannten Fluid-Attenuated-Inversion-Recovery-Sequenz (FLAIR-Sequenz) liegen die Inversionszeiten typischerweise im Bereich größer als 2000 ms (ist also länger als 2 Sekunden), natürlich ebenfalls abhängig von der B₀-Feldstärke der Hauptspule. Durch diese Inversionszeiten werden Flüssigkeitsignale („Liquor-MR-Signale“) unterdrückt und erscheinen schwarz in einer Bildaufnahme. Beispielsweise kann mittels einer FLAIR-Sequenz das Signal der cerebrospinalen Flüssigkeit (CSF) unterdrückt werden.
Eine herkömmliche Inversions-Recovery-Sequenz umfasst eine wiederholte streng alternierende Applikation von Inversionspulsen und Anregungsblöcken jeweils in Folge für die aufzunehmenden Schichten (Teilvolumina). Das Akquisitionsschema wird in 2 dargestellt und weiter unten bei den Beispielen genauer beschrieben. Nachteil dieser Inversions-Recovery-Sequenz ist, dass ihre zeitliche Dauer z.B. im Rahmen einer FLAIR-Sequenz nicht akzeptabel ist.
Um die Abtastzeit zu verkürzen, wird üblicherweise ein weiteres Inversionsschema angewendet, was auch als „Interleaved Inversion Recovery“ (IIR) bezeichnet wird. Bei diesem Schema werden mehrere Inversionspulse für verschiedene Schichten direkt nacheinander appliziert. Die Anregungsblöcke (und eine Signalerfassung) für die entsprechenden Schichten werden nachfolgend, nach Ablauf der Inversionszeit appliziert. Man erhält also eine Sequenz, bei der auf alle Schichten wirkende Gruppen von Inversionspulsen und Anregungsblöcken stets alternierend appliziert werden. Eine solche Sequenz ist in 3 dargestellt und weiter unten in den Beispielen genauer beschrieben.
Für Zwischenwerte von TI kann ein weiteres Inversionsschema angewendet werden, welches eine Mischung der vorgenannten darstellt. Dieses wird in 4 dargestellt und weiter unten in den Beispielen genauer beschrieben.
Die Anwendung der letzten zwei Schemata hat den gravierenden Nachteil, dass diese empfindlich gegenüber mannigfaltigen Effekten sind, die zu einem jeweils wechselnden Kontrast in den erfassten Schichten führen können. Der Grund dafür liegt in einem inhomogenem Sequenzabgleich.
Das gleiche gilt für die Anregungsimpulse. Dies führt zu einem abweichenden Signalgleichgewichtszustand („Signal-Steady-State“) in jeder Schicht, da ein Schicht-Übersprechen („Cross-Talk“) und ein Transfer der Magnetisierung das Signal einer gegebenen Schicht beeinflussen kann.
Auch wenn diese nachteilhaften Einflüsse auch herkömmliche Magnetresonanzaufnahmen verschlechtern können, wirken sie sich auf simultane multi-slice Aufnahmen (SMS-Aufnahmen) besonders nachteilhaft aus, da die zentrale Schicht zusammen mit der ersten Schicht einer Schichtgruppe angeregt wird. Dies führt zu einem Kontrastsprung in der Mitte der Schichtgruppe (wenn SMS-Faktor = 2).
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine verbesserte Aufnahme von Magnetresonanzbildern zu erreichen. Dazu gehört die Aufgabe, ein Verfahren und eine Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung zur Erstellung einer Pulssequenz, sowie eine solche Pulssequenz zur Verfügung zu stellen, so dass eine Pulssequenz zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems für ein entsprechendes Steuerverfahren bzw. eine entsprechende Steuervorrichtung und ein entsprechendes Magnetresonanztomographie-System zur Verfügung gestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, eine Pulssequenz gemäß Patentanspruch 8, eine Pulssequenzgenerierungseinheit gemäß Patentanspruch 9 sowie durch ein Steuerverfahren gemäß Patentanspruch 10 eine Steuereinrichtung gemäß Patentanspruch 12 und ein Magnetresonanztomographie-System gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient, genau wie die erfindungsgemäße Pulssequenzgenerierungseinheit, zur Erstellung einer Pulssequenz zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems im Rahmen einer Inversion Recovery-Messsequenz zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts, bei dem zur Erfassung von Magnetresonanzrohdaten unterschiedliche Transversalmagnetisierungen in einer Mehrzahl von abzubildenden, insbesondere parallel zueinander angeordneten, Teilvolumina angeregt werden und zur Bildgebung genutzt werden.
Die grundsätzliche Natur einer Inversion Recovery-Messsequenz ist dem Fachmann bekannt. Für das erfindungsgemäße Verfahren besonders interessant sind insbesondere Pulssequenzen mit einer langen Inversionszeit, z.B. FLAIR-Sequenzen.
Eine Pulssequenz im Sinne der Erfindung betrifft stets eine Sequenz innerhalb einer Repetition oder Konkatenation, also eine Sequenz zur Aufnahme einer bestimmten Anzahl von Teilvolumina. Es können dabei im Rahmen der Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten mehrere Inversion Recovery-Messsequenzen durchlaufen werden, bei denen die Teilvolumina wiederholt aufgenommen werden (Repetition) und/oder bei denen unterschiedliche Sets von Teilvolumina aufgenommen werden (Konkatenation).
Zum besseren Verständnis wird im Folgenden die Pulssequenz in zwei theoretische Abschnitte unterteilt, in eine „Startsequenz“ und eine „Anregungssequenz“, wobei die Anregungssequenz stets der Startsequenz folgt und ggf. Wiederholungen von Subsequenzen aufweist. Wie im Folgenden genauer ausgeführt wird, umfasst die Anregungssequenz Anregungsblöcke und Inversionspulse. Ein Anregungsblock kann dabei ein oder mehrere Anregungs- und/oder Refokussierungspulse und zusätzlich auch Gradientenpulse beinhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Bildung der Startsequenz durch serielle Anordnung einer Folge aus mindestens zwei Initial-Inversionspulsen zur Invertierung von Teilvolumina. Am Anfang der Pulssequenz finden sich also keine Anregungsblöcke zur Anregung dieser Teilvolumina. Sieht man von ggf. möglichen Gradienten oder Pulsen zur Steuerung von Parametern ab, die für den Kern der Erfindung irrelevant sind, so finden sich im Grunde nur Inversionspulse in der Startsequenz und es findet keine Datenaufnahme statt.

Der Begriff „Initial-Inversionspuls“ kennzeichnet einen Inversionspuls, der die Spins eines Teilvolumens das erste Mal invertiert. Im Unterschied dazu wird der Begriff „Folge-Inversionspuls“ für einen Inversionspuls verwendet, der ein Teilvolumen nochmals invertiert. In der Regel sind Initial-Inversionspuls und Folge-Inversionspuls identisch und unterscheiden sich lediglich durch den Zeitpunkt ihrer Anordnung. Existieren beispielsweise mehrere Teilvolumina, so wird stets derjenige Inversionspuls, der ein Teilvolumen zum ersten Mal invertiert Initial-Inversionspuls und diejenigen Inversionspulse, die nach einer Anregung des betreffenden Teilvolumens dieses zum zweiten, dritten, ... etc. Mal invertieren, Folge-Inversionspulse.

- Bildung der Anregungssequenz durch serielle Anordnung von Anregungsblöcken und weiteren Inversionspulsen. Dabei wird jeder Anregungsblock von weiteren Inversionspulsen gefolgt, so dass sich Anregungsblöcke und weitere Inversionspulse stets abwechseln. Die weiteren Inversionspulse können Initial-Inversionspulse sein (wenn ein Teilvolumen zum ersten Mal invertiert wird) oder Folge-Inversionspulse.

Es ist hier anzumerken, dass die Anregungssequenz besonders bevorzugt mit einem Anregungsblock beginnt. Würde sie mit einem (Initial-)Inversionspuls beginnen, könnte dieser stets der Startsequenz zugeordnet werden.
Die besondere Positionierung in der Anregungssequenz hat zur Folge, dass nach dem ersten Anregungsblock nie zwei Inversionspulse (für erfindungsrelevante Teilvolumina) direkt hintereinander kommen können. Eine Folge von zwei oder mehr Inversionspulsen erfolgt lediglich in der Startsequenz.
Eine erfindungsgemäße Pulssequenz wurde bevorzugt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellt und dient zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems im Rahmen einer Inversion Recovery zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts, bei dem Magnetresonanzrohdaten erfasst werden, wobei unterschiedliche Transversalmagnetisierungen in einer Mehrzahl von abzubildenden Teilvolumina angeregt werden und zur Bildgebung genutzt werden. Die Pulssequenz umfasst wie oben genauer beschrieben eine Startsequenz gefolgt von einer Anregungssequenz.
Die erfindungsgemäße Pulssequenz ist so gestaltet, dass:

- In der Startsequenz eine serielle Anordnung einer Folge aus mindestens zwei Initial-Inversionspulsen zur Invertierung von Teilvolumina vorliegt. Dabei finden sich in der Startsequenz, wie oben bereits ausgeführt wurde, keine erfindungsrelevanten Anregungsblöcke.
- In der Anregungssequenz eine serielle Anordnung von Anregungsblöcken und weiteren Inversionspulsen vorliegt, wobei jeder Anregungsblock von weiteren Inversionspulsen gefolgt wird, so dass sich Anregungsblöcke und weitere Inversionspulse stets abwechseln. Auch hierzu wird auf die vorangehenden genaueren Ausführungen verwiesen.

Eine erfindungsgemäße Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung dient zur Erstellung einer erfindungsgemäßen Pulssequenz. Sie ist dazu ausgelegt, eine Pulssequenz umfassend eine Startsequenz gefolgt von einer Anregungssequenz zu erstellen. Dabei ist die Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung so gestaltet, dass sie:

- in der Startsequenz eine serielle Anordnung einer Folge aus mindestens zwei Initial-Inversionspulsen zur Invertierung von Teilvolumina erzeugt, wobei jeder Inversionspuls, ein unterschiedliches Teilvolumen invertiert, und
- in der Anregungssequenz eine serielle Anordnung von Anregungsblöcken und weiteren Inversionspulsen erzeugt, wobei jeder Anregungsblock von weiteren Inversionspulsen gefolgt wird, so dass sich Anregungsblöcke und weitere Inversionspulse stets abwechseln.

Ein erfindungsgemäßes Steuerverfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts, bei dem Magnetresonanzrohdaten erfasst werden, wobei unterschiedliche Transversalmagnetisierungen in einer Mehrzahl von abzubildenden Teilvolumina angeregt werden und zur Bildgebung genutzt werden, umfasst die folgenden Schritte:

- Erstellung oder Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Pulssequenz (ggf. erstellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens).
- Applikation der Pulssequenz im Rahmen einer Magnetresonanztomographie-Aufnahme des Magnetresonanztomographie-Systems. Dies hat zur Folge, dass eine Invertierung und Anregung der Teilvolumina basierend auf der Pulssequenz erfolgt.

Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung zur Steuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Steuerverfahrens ausgelegt und/oder umfasst eine erfindungsgemäße Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung.
Ein erfindungsgemäßes Magnetresonanztomographie-System umfasst eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung.
Ein Großteil der zuvor genannten Komponenten der Vorrichtung bzw. der Steuereinrichtung, können ganz oder teilweise in Form von Softwaremodulen in einem Prozessor einer entsprechenden Vorrichtung bzw. Steuereinrichtung realisiert werden. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Vorrichtungen bzw. Steuereinrichtungen auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in ein Rechensystem bzw. eine Speichereinrichtung einer Steuereinrichtung eines Magnetresonanztomographiesystems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in dem Rechensystem bzw. der Steuereinrichtung ausgeführt wird. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten auch Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen
Zum Transport zum Rechensystem bzw. zur Steuereinrichtung und/oder zur Speicherung an oder in dem Rechensystem bzw. der Steuereinrichtung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einem Rechensystem bzw. einer Rechnereinheit der Steuereinrichtung einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z.B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den Ansprüchen und Beschreibungsteilen zu einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
Bevorzugt weist die Pulssequenz eine (für eine Untersuchung notwendige) Inversionszeit TI zwischen dem ersten Initial-Inversionspuls und dem ersten Anregungsblock auf. Dabei ist diese Inversionszeit TI länger als die Summe der zeitlichen Länge dI dieses Inversionspulses (oder auch eines anderen Inversionspulses, da die dI der Inversionspulse in der Regel gleich sind) und der zeitlichen Länge dE eines Anregungsblocks. Bevorzugt gilt dabei: $TI > 3 / 2 dI + dE .$
Bevorzugt wird vor Erstellung einer Pulssequenz zunächst die Inversionszeit TI mit einer voreingestellten zeitliche Grenze verglichen und danach bestimmt, wie die Pulssequenz zu erstellen ist. Die zeitliche Grenze G kann z.B. aus dem rechten Teil vorstehender Gleichung (1), G = 3/2 dI + dE, gebildet werden.
Ist die Inversionszeit TI länger als die voreingestellte zeitliche Grenze wird eine erfindungsgemäße Pulssequenz (nach dem erfindungsgemäßen Verfahren) gebildet.
Ist die Inversionszeit TI kürzer als die voreingestellte zeitliche Grenze, wird eine Pulssequenz erstellt, bei der jeder Inversionspuls für ein Teilvolumen von einem Anregungsblock für dieses Teilvolumen gefolgt wird, ohne dass ein Inversionspuls oder ein Anregungsblock für ein anderes Teilvolumen zwischen diesen beiden angeordnet wird, und dass solche Paare von Inversionspulsen und Anregungsblöcken für die aufzunehmenden Teilvolumina aneinandergereiht werden.
Bei kurzen Inversionszeiten würde man also eine von der Erfindung abweichende Pulssequenz verwenden, und nur bei längeren Inversionszeiten die erfindungsgemäße Pulssequenz. Die erfindungsgemäße Pulssequenz bietet sich auf jeden Fall an, wenn die Inversionszeit so lang wird, dass man die alternative Pulssequenz bezüglich der Messdauer keine Vorteile mehr hat.
Betrachtet man eine absolute Zeit, so ist die Inversionszeit TI besonders bevorzugt größer als 1000 ms.
Je nach Anwendungsfall ist bevorzugt, die Anzahl P der Initial-Inversionspulse in der Startsequenz auf der Basis der zeitlichen Länge dI der Inversionspulse, der zeitlichen Länge dE der Anregungsblöcke und der Inversionszeit TI zu bestimmen. Dabei wird diese Anzahl P bevorzugt wie folgt bestimmt: $P = int [(TI - dI/ 2) / (dI + dE)] + 1.$
Bevorzugt weist die Pulssequenz in der Startsequenz mindestens drei Initial-Inversionspulse auf. Insbesondere entspricht die Anzahl der Initial-Inversionspulse in der Startsequenz der Anzahl der Gruppen der zu invertierenden Teilvolumina, so dass in der Anregungssequenz keine Initial-Inversionspulse, sondern nur noch Folge-Inversionspulse vorliegen.
Alternativ ist je nach Anwendungsfall bevorzugt, dass in der Anregungssequenz der Pulssequenz mindestens ein Initial-Inversionspuls nach dem ersten Anregungsblock angeordnet ist. Bei dieser Alternative umfasst die Startsequenz also nicht alle Initial-Inversionspulse (und besonders bevorzugt auch keine Folge-Inversionspulse, da zwischen einer wiederholten Inversion einer Schicht eine Anregung erfolgen sollte).
Bevorzugt ist die Pulssequenz so gestaltet, dass bezüglich der Teilvolumina stets die Reihenfolge der Anregungsblöcke der Reihenfolge der Inversionspulse entspricht. Dies bedeutet, dass dasjenige Teilvolumen als erstes angeregt wird, welches durch den ersten Initial-Inversionspuls invertiert worden ist, das zweite invertierte Teilvolumen auch als zweites angeregt wird und so weiter.
Es ist diesbezüglich besonders bevorzugt, dass ein Teilvolumen stets erst invertiert wurde, bevor es angeregt wird, also dass zwischen einem ersten Anregungsblock und einem zweiten Anregungsblock für ein Teilvolumen stets ein Folge-Inversionspuls für dieses Teilvolumen positioniert ist.
Am anschaulichsten kann dies mit einer Indizierung erklärt werden, die der zeitlichen Reihenfolge der Invertierung (und der Anregung) entspricht. Jeder Puls, der eine Bestimmte Indizierung hat (z.B. „1“), wirkt auf dem gleichen Teilvolumen. Die räumliche Anordnung und Anregung der Teilvolumina wird hier nicht betrachtet. Die Indizes betreffen ausschließlich zeitliche Aspekte. Die Indizierung der Teilvolumina bezieht sich somit auf die Reihenfolge ihrer Invertierung bzw. ihrer Anregung. In diesem Beispiel wird zuerst ein Initial-Inversionspuls 1 zur Invertierung der Teilvolumen1 in der Pulssequenz angeordnet, gefolgt von einem Initial-Inversionspuls 2 zur Invertierung der Teilvolumen2 (und ggf. weiteren Initial-Inversionspulsen). Dies würde der Startsequenz entsprechen. Danach folgt die Anregungssequenz, die von dem Anregungsblock 1 angeführt wird. Nach diesem Anregungsblock 1 folgt ein Inversionspuls. Welcher Inversionspuls dies ist, hängt von der Startsequenz ab. Gäbe es drei Teilvolumina (1, 2, 3) und stünden in der Startsequenz alle Initial-Inversionspulse (1, 2, 3), so würde nun nach dem Anregungsblock 1 der Folge-Inversionspuls 1 angeordnet sein und dann der Anregungsblock 2 folgen. Gäbe es drei Teilvolumina (1, 2, 3) und stünden in der Startsequenz nur zwei Initial-Inversionspulse (1, 2), so würde nun nach dem Anregungsblock 1 der Initial-Inversionspuls 3 angeordnet sein und dann der Anregungsblock 2 folgen.
Soll bei der Magnetresonanztomographie-Aufnahme ein „SMS-“, Simultaneous Multi Slice, Aufnahmeverfahren verwendet werden, werden mehrere Teilvolumina gleichzeitig angeregt. In dem vorgenannten Beispiel würden alle gleichzeitig angeregten Teilvolumina den gleichen Index tragen, da die Indices ja die zeitliche Reihenfolge betreffen.
Das Verfahren kann entweder mit oder ohne SMS angewendet werden, obwohl der Hauptvorteil der Zeitreduzierung mit SMS besonders zu Tage tritt. In Fall eines SMS-Aufnahmeverfahrens sollten alle Impulse (Inversion, Anregung und möglicherweise Refokussierung) Multibandimpulse sein.
Ein bevorzugtes Steuerverfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Vergleich der Inversionszeit mit einer voreingestellten zeitliche Grenze, wobei die zeitliche Grenze bevorzugt aus der Pulswiderholzeit, der zeitlichen Länge eines Inversionspulses der zeitlichen Länge eines Anregungsblocks, und insbesondere der Anzahl der initial anzuordnenden Inversionspulse in der Startsequenz, ermittelt wird.

In dem Fall, dass die Inversionszeit TI länger als die voreingestellten zeitliche Grenze ist, wird eine erfindungsgemäße Pulssequenz (nach dem erfindungsgemäßen Verfahren) gebildet.
In dem Fall, dass die Inversionszeit TI kürzer als die voreingestellte zeitliche Grenze ist, wird eine Pulssequenz erstellt, bei der jeder Inversionspuls für ein Teilvolumen von einem Anregungsblock für dieses Teilvolumen gefolgt wird, ohne dass ein Inversionspuls oder ein Anregungsblock für ein anderes Teilvolumen zwischen diesen beiden angeordnet wird, und dass solche Paare von Inversionspulsen und Anregungsblöcken für die aufzunehmenden Teilvolumina aneinandergereiht werden (s. 2).
Die Anzahl P der (initial-)Inversionspulse in der Startsequenz ergibt sich bevorzugt auf der Basis der zeitlichen Länge dI der Initial-Inversionspulse, der zeitlichen Länge dE der Anregungsblöcke und der Inversionszeit TI. Dabei wird diese Anzahl P besonders bevorzugt nach obiger Gleichung (2) bestimmt.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Magnetresonanztomographiesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Pulssequenz gemäß dem Stand der Technik,
3 eine weitere Pulssequenz gemäß dem Stand der Technik,
4 eine dritte Pulssequenz gemäß dem Stand der Technik,
5 einen Ablauf zur Bildung einer Pulssequenz gemäß dem Stand der Technik,
6 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pulssequenz,
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pulssequenz,
8 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pulssequenz in Form einer Ablauf-Tabelle,
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pulssequenz in Form einer Ablauf-Tabelle,
10 einen Beispiel für einen Ablauf zur Bildung einer Pulssequenz gemäß der Erfindung.

Im Folgenden werden sehr vereinfachte Diagramme von Pulssequenzen gezeigt. Zum besseren Verständnis der Erfindung sind die verschiedenen Pulse in Abhängigkeit von der Zeit t teilweise auf einem gemeinsamen Zeitstrang oder in einer Tabelle dargestellt. Normalerweise werden in einem Pulsdiagramm einer Gradientenechosequenz die auszusendenden Hochfrequenzpulse (die HF-Pulse), sowie die Gradientenpulse auf verschiedenen, übereinander liegenden Zeitachsen dargestellt. Üblicherweise werden die HF-Pulse auf einer Hochfrequenzpuls-Zeitachse dargestellt und die Gradientenpulse auf drei Gradientenpuls-Zeitachsen dargestellt, welche drei Raumrichtungen entsprechen. Also können z.B. Auslese-Gradientenpulse bezüglich ihrer Amplituden auf die drei Gradientenachsen aufgeteilt sein, und somit je nach Bedarf im Raum orientiert sein.
In den folgenden Figuren sind vorwiegend für die Erfindung wesentliche oder zu ihrem Verständnis hilfreiche Elemente eingezeichnet.
1 zeigt grob schematisch ein erfindungsgemäßes Magnetresonanztomographie-System 1. Es umfasst den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem darin befindlichen Messraum 8 bzw. Patiententunnel. Eine Liege 7 ist in diesen Patiententunnel 8 hineinfahrbar, so dass ein darauf liegendes Untersuchungsobjekt O (beispielsweise Patient/Proband oder ein zu untersuchendes Material) während einer Untersuchung an einer bestimmten Position innerhalb des Magnetresonanzscanners 2 relativ zu dem darin angeordneten Magnetsystem und Hochfrequenzsystem gelagert werden kann bzw. auch während einer Messung zwischen verschiedenen Positionen verfahrbar ist.
Wesentliche Komponenten des Magnetresonanzscanners 2 sind ein Grundfeldmagnet 3, ein Gradientensystem 4 mit Gradientenspulen, um beliebige Magnetfeldgradienten in x-, y- und z-Richtung anzulegen, sowie eine Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5. Alternativ oder zusätzlich können auch lokale Sendespulen zur Anregung von Magnetresonanzsignalen eingesetzt werden, wie es zum Beispiel bei der Kniebildgebung häufig der Fall ist.
Der Empfang von im Untersuchungsobjekt O induzierten Magnetresonanzsignalen kann über die Ganzkörperspule 5 erfolgen, mit der in der Regel auch die Hochfrequenzsignale zur Induzierung der Magnetresonanzsignale ausgesendet werden. Üblicherweise werden diese Signale aber mit beispielsweise auf oder unter das Untersuchungsobjekt O gelegten Lokalspulen 6 empfangen. Alle diese Komponenten sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und daher in der 5 nur grob schematisch dargestellt.
Die Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 kann z. B. in Form einer so genannten Birdcage-Antenne eine Anzahl N von einzelnen Antennenstäben aufweisen, die als einzelne Sendekanäle K₁ , ..., K_N separat von einer Steuereinrichtung 10 ansteuerbar sind, d. h. es handelt sich bei dem Magnetresonanztomographie-System 1 um ein pTX-fähiges System. Es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch an klassischen Magnetresonanztomographie-Systemen mit nur einem Sendekanal anwendbar ist.
Bei der Steuereinrichtung 10 kann es sich um einen Steuerrechner handeln, der auch aus einer Vielzahl von - ggf. auch räumlich getrennten und über geeignete Bussysteme bzw. Kabel oder dergleichen untereinander verbundenen - Einzelrechnern bestehen kann. Über eine Terminalschnittstelle 17 ist diese Steuereinrichtung 10 mit einem Terminal 20 verbunden, über das ein Bediener das gesamte Magnetresonanztomographie-System 1 ansteuern kann. Im vorliegenden Fall weist dieses Terminal 20 einen Rechner 21 mit Tastatur 28, einem oder mehreren Bildschirmen 27 sowie weiteren Eingabegeräten wie beispielsweise Maus oder dergleichen auf, so dass dem Bediener eine grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung steht.
Die Steuereinrichtung 10 weist u. a. eine Gradienten-Steuereinheit 11 auf, die wiederum aus mehreren Teilkomponenten bestehen kann. Über diese Gradienten-Steuereinheit 11 werden die einzelnen Gradientenspulen mit Steuersignalen SGx, SGy, SGz beschaltet. Hierbei handelt es sich um Gradientenpulse, die während einer Messung an genau vorgesehenen zeitlichen Positionen und mit einem genau vorgegebenen zeitlichen Verlauf gesetzt werden, um das Untersuchungsobjekt O und den zugeordneten k-Raum vorzugsweise in einzelnen Schichten SL gemäß einer Pulssequenz PS abzutasten.
Die Steuereinrichtung 1 weist außerdem eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 auf. Diese HF-Sende-/Empfangseinheit 12 besteht ebenfalls aus mehreren Teilkomponenten, um jeweils separat und parallel auf die einzelnen Sendekanäle K₁ , ... K_N , d. h. in diesem Fall auf die einzeln ansteuerbaren Antennenstäbe der Bodycoil 5, Hochfrequenzpulse aufzugeben. Über die Sende-/Empfangseinheit 12 können auch Magnetresonanzsignale empfangen werden. In diesem Ausführungsbeispiel geschieht dies aber mit Hilfe der Lokalspulen 6. Die mit diesen Lokalspulen 6 empfangenen Rohdaten RD werden von einer HF-Empfangseinheit 13 ausgelesen und verarbeitet. Die hiervon oder von der Ganzkörperspule 5 mittels der HF-Sende-/Empfangseinheit 12 empfangenen Magnetresonanzsignale werden als Rohdaten RD an eine Rekonstruktionseinheit 14 übergeben, die daraus die Bilddaten BD rekonstruiert und diese in einem Speicher 16 hinterlegt und/oder über die Schnittstelle 17 an das Terminal 20 übergibt, so dass der Bediener sie betrachten kann. Die Bilddaten BD können auch über ein Netzwerk NW an anderen Stellen gespeichert und/oder angezeigt und ausgewertet werden. Sofern die Lokalspulen 6 eine geeignete Umschalteinheit aufweisen, können auch diese an eine HF-Sende-/Empfangseinheit 12 angeschlossen sein, um die Lokalspulen auch zum Senden insbesondere im pTX-Betrieb zu verwenden.
Die Gradientensteuerung 11, die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 und die Empfangseinheit 13 für die Lokalspulen 6 werden jeweils koordiniert durch eine Messsteuereinheit 15 angesteuert. Diese sorgt durch entsprechende Befehle dafür, dass ein gewünschter Gradienten-Pulszug GP durch geeignete Gradientensteuersignale SGx, SGy, SGz ausgesendet wird, und steuert parallel die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 so an, dass ein Mehrkanal-Pulszug MP ausgesendet wird, d. h. dass auf den einzelnen Sendekanälen K₁ , ... K_N parallel die passenden Hochfrequenzpulse auf die einzelnen Sendestäbe der Ganzkörperspule 5 gegeben werden. Außerdem muss dafür gesorgt werden, dass zum passenden Zeitpunkt die Magnetresonanzsignale an den Lokalspulen 6 durch die HF-Empfangseinheit 13 bzw. eventuelle Signale an der Ganzkörperspule 5 durch die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Die Messsteuereinheit 15 gibt die entsprechenden Signale, insbesondere den Mehrkanal-Pulszug MP an die Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 und den Gradienten-Pulszug GP an die Gradienten-Steuereinheit 11, gemäß einem vorgegebenen Steuerprotokoll vor. In diesem Steuerprotokoll sind alle Steuerdaten hinterlegt, die während einer Messung gemäß einer vorgegebenen Pulssequenz PS eingestellt werden müssen.
Üblicherweise sind in einem Speicher 16 eine Vielzahl von Steuerprotokollen für verschiedene Messungen hinterlegt. Diese könnten über das Terminal 20 vom Bediener ausgewählt und gegebenenfalls variiert werden, um dann ein passendes Steuerprotokoll für die aktuell gewünschte Messung zur Verfügung zu haben, mit dem die Messsteuereinheit 15 arbeiten kann. Im Übrigen kann der Bediener auch über ein Netzwerk NW Steuerprotokolle, beispielsweise von einem Hersteller des Magnetresonanzsystems, abrufen und diese dann gegebenenfalls modifizieren und nutzen.
Der grundlegende Ablauf einer solchen Magnetresonanzmessung und die genannten Komponenten zur Ansteuerung sind dem Fachmann aber bekannt, so dass sie hier im Detail nicht weiter besprochen werden. Im Übrigen kann ein solcher Magnetresonanzscanner 2 sowie die zugehörige Steuereinrichtung noch eine Vielzahl weiterer Komponenten aufweisen, die hier ebenfalls nicht im Detail erläutert werden. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Magnetresonanzscanner 2 auch anders aufgebaut sein kann, beispielsweise mit einem seitlich offenen Patientenraum, und dass im Prinzip die Hochfrequenz-Ganzkörperspule nicht als Birdcage-Antenne aufgebaut sein muss.
In 1 ist außerdem eine erfindungsgemäße Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung 22 schematisch dargestellt, die zur Erstellung einer Pulssequenz PS dient. Diese Pulssequenz PS enthält u. a. für eine bestimmte Messung einen Pulszug GP, um eine bestimmte Trajektorie im k-Raum zu durchlaufen, sowie einen dazu koordinierten Hochfrequenz-Pulszug, hier einen Mehrkanal-Pulszug MP, zur Ansteuerung der einzelnen Sendekanäle K₁ , ..., K_N .
Die Pulssequenz PS wird im vorliegenden Fall auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahren erstellt. Die Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung 22 kann dabei in dem Magnetresonanztomographie-System 1 umfasst sein und Bestandteil des Terminals 20 oder insbesondere auch Bestandteil der Steuereinrichtung 10 sein. Jedoch kann die Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung 22 auch extern als eigenständige Baueinheit vorliegen und zur Nutzung mit mehreren unterschiedlichen Magnetresonanzsystemen ausgebildet sein.
Aus dem zuvor Beschriebenen wird deutlich, dass die Erfindung wirkungsvoll Möglichkeiten bereitstellt, um ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten bezüglich Geschwindigkeit, Flexibilität und Bildqualität zu verbessern.
2, 3 und 4 zeigen Pulssequenzen gemäß dem Stand der Technik wie sie im einleitenden Teil der Beschreibung kurz umrissen wurden.
2 zeigt eine Pulssequenz in Form einer Inversions-Recovery-Sequenz A. Zuerst wird ein erster Inversionspuls I1 zur Inversion einer ersten Schicht(-Gruppe) appliziert, der von einem ersten Anregungsblock E1 nach der Inversionszeit TI gefolgt wird. Danach wird ein zweiter Inversionspuls 12 zur Inversion einer zweiten Schicht(-Gruppe) appliziert, der von einem zweiten Anregungsblock E1 nach der Inversionszeit TI gefolgt wird. Dann folgen ggf. dritte, vierte und fünfte Durchgänge. Wenn alle Durchgänge erfolgt sind, ist die erste Pulswiederholzeit TR herum und die Pulssequenz wird wiederholt.
In diesem Fall wäre die minimale Pulswiderholzeit TR gegeben durch TR = (TI + dE + dI / 2) · n. Mit der zeitlichen Länge dI eines Inversionspulses I1, I2, I3 der zeitlichen Länge dE eines Anregungsblocks E1, E2, E3 und der Anzahl n der anzuregenden Schichten.
3 zeigt eine Pulssequenz nach dem Prinzip des Interleaved Inversion Recovery B. Zuerst wird eine Gruppe von Inversionspulsen 11, 12, 13 zur Inversion aller Schichten (bzw. Schichtgruppen) appliziert, die von einer Gruppe von Anregungsblöcken E1, E2, E3 zur Anregung aller Schichten gefolgt wird. Die Applizierung des ersten Anregungsblocks E1 erfolgt dabei nach der Inversionszeit TI nach dem ersten Inversionspuls I1. Danach ist die erste Pulswiederholzeit TR herum und die Pulssequenz wird wiederholt. Diese Sequenz hat den Vorteil, dass innerhalb einer einzigen Inversionszeit TI alle Inversionspulse 11, 12, 13 appliziert werden können. Dadurch wird die minimale Pulswiederholzeit TR auf den Wert TR = (TI + dE · n + dI/2) reduziert.
4 zeigt eine Pulssequenz nach einem Schema C für Zwischenwerte von TI. Zuerst werden zwei Inversionspulse 11, 12 zur Inversion zweier Schichten (bzw. Schichtgruppen) appliziert, so dass der zweite Inversionspuls 12 innerhalb der Inversionszeit TI nach dem ersten Inversionspuls I1 appliziert wird. Danach wird ein erster Anregungsblock E1 appliziert, der von einem dritten Inversionspuls 13 gefolgt wird. Darauf folgen zwei Anregungsblöcke E2, E3, und zuletzt wieder die ersten beiden Inversionspulse 11, 12. Damit ist die erste Pulswiederholzeit TR herum und die Pulssequenz wird wiederholt. In Fall C liegt die minimale Pulswiederholzeit TR mit der Anzahl P der initial applizierten Inversionspulse bei TR = TI + dE · n + dI/2 + dI · (n-P).
5 zeigt einen Ablauf zur Bildung einer Pulssequenz PS gemäß dem Stand der Technik. Dabei wird vor Erstellung der Pulssequenz PS zunächst die Inversionszeit TI mit einer voreingestellten ersten zeitliche Grenze G1 mit dem Wert 3/2 dI + dE verglichen, wobei dI die zeitliche Länge eines Inversionspulses ist und dE die zeitliche Länge eines Anregungsblocks.
Ist die Inversionszeit TI kürzer als die zeitliche Grenze, wird eine Pulssequenz PS gemäß dem oben genannten Schema A erstellt, wie sie in 2 abgebildet ist.
Danach erfolgt ein weiterer Vergleich der Inversionszeit TI mit einer voreingestellten zweiten zeitliche Grenze G2 mit dem Wert max [(n - ½) dI, dI/2 + (n-1)dE] verglichen, wobei n die Anzahl der Schichten (bzw. Schichtgruppen) ist.
Ist die Inversionszeit TI kürzer als diese zweite zeitliche Grenze, wird eine Pulssequenz PS gemäß dem oben genannten Schema C erstellt, wie sie in 4 abgebildet ist.
Ist die Inversionszeit TI länger als diese zeitliche Grenze, wird eine Pulssequenz PS gemäß dem oben genannten Schema B erstellt, wie sie in 3 abgebildet ist.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pulssequenz PS. Die Pulssequenz PS umfasst eine Startsequenz SQ und eine Anregungssequenz AQ, welche der Startsequenz SQ folgt und wiederholt wird. Die Pulssequenz PS ist dabei wie folgt gestaltet:
In der Startsequenz SQ sind drei Initial-Inversionspulse I1_i , I2_i , I3_i zur Invertierung von drei Teilvolumina S1, S2, S3 seriell, zeitlich aufeinanderfolgend, angeordnet. In diesem Beispiel wird angenommen, dass nur drei Teilvolumina (Schichten) existierten, so dass eine Folge aller Initial-Inversionspulse I1_i , I2_i , I3_i in der Startsequenz SQ vorliegt.
In der Anregungssequenz AQ wird eine serielle Anordnung von Anregungsblöcken E1, E2, E3 und weiteren Folge-Inversionspulsen 11, 12, 13 appliziert, wobei jeder Anregungsblock E1, E2, E3 von weiteren Folge-Inversionspulsen 11, 12, 13 gefolgt wird, so dass sich Anregungsblöcke E1, E2, E3 und Folge-Inversionspulse 11, 12, 13 stets abwechseln.
Der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Inversionspulsen I1_i , I1 für ein Teilvolumen S1 ist durch die Pulswiederholzeit TR gegeben. Das Gleiche gilt für zwei aufeinanderfolgende Anregungsblöcke E1 für ein Teilvolumen. Ein Inversionspuls I1 kann durchaus einmal mehr als ein Anregungsblock E1 angelegt werden (also diesem Folgen), um die gesamte Akquisition homogen zu füllen.
Die Indizierung entspricht dabei der zeitlichen Abfolge, d.h. die Anwendung eines Inversionspulses I1 für ein gegebenes Teilvolumen S1 kann nicht wiederholt werden, bevor ein Anregungsblock E1 für dieses Teilvolumen S1 angewendet wurde. Dies bedeutet, dass, um größere Werte von TI zu erreichen, eine größere Anzahl von Teilvolumina S1, S2, S3, S4 erfasst werden muss, oder alternativ die Pausen zwischen Inversionspulsen 11, 12, 13, 14 und Anregungsblöcken E1, E2, E3, E4 erhöht werden müssen.
Das Beispiel der 6 unterscheidet sich von dem der 2 nicht nur bezüglich der konkreten Reihenfolge der Pulse, sondern in dem prinzipiellen Aufbau der Pulssequenz PS. In der erfindungsgemäßen Pulssequenz PS sind mehr als ein einziger Inversionspuls I1 am Anfang der Pulssequenz angeordnet. Von den Beispielen der 3 und 4 unterscheidet sich die erfindungsgemäße Pulssequenz PS darin, dass eine streng alternierende Folge von Anregungsblöcken E1, E2, E3 und Inversionspulsen 11, 12, 13 vorliegt.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pulssequenz PS. Im Unterschied zu 6 liegt hier keine Folge aller Initial-Inversionspulse I1_i , I2_i , I3_i in der Startsequenz SQ vor, sondern es werden auch Initial-Inversionspulse I3_i in der Anregungssequenz AQ appliziert. Jedoch liegt auch hier im Unterschied zu den Beispielen der 3 und 4 eine streng alternierende Folge von Anregungsblöcken E1, E2, E3 und Folge-Inversionspulsen I1, I2, I3 vor.
Diese Pulssequenz PS hat den Vorteil, dass sie verglichen mit dem vorangehenden Beispiel auch bei kürzeren Inversionszeiten TI angewandt werden kann.
Die minimale Pulswiederholzeit TR ist (TI + dE + dI / 2) * (n - P + 1), wobei n die Anzahl der anzuregenden Teilvolumina (bzw. Schichtgruppen bei gleichzeitiger Anregung mehrerer Teilvolumina) ist und P die Anzahl der (Initial) Inversionspulse I1_i , I2_i , I3_i in der Startsequenz SQ (P = 2 in diesem Beispiel).
8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Pulssequenzen PS in Form von Ablauf-Tabellen. Die Anordnung ist hier für vier Teilvolumina S1, S2, S3, S4 dargestellt, welche vier Schichten SL der 1 entsprechen.
8 folgt dabei dem Prinzip der 6. Hier sind alle Initial-Inversionspulse I1_i , I2_i , I3_i , I4_i in der Startsequenz SQ angeordnet. In der Anregungssequenz AQ wird eine serielle Anordnung von Anregungsblöcken E1, E2, E3, E4 und weiteren Folge-Inversionspulsen I1, I2, I3, I4 appliziert, wobei jeder Anregungsblock E1, E2, E3, E4 von weiteren Folge-Inversionspulsen I1, I2, I3, I4 gefolgt wird, so dass sich Anregungsblöcke E1, E2, E3, E4 und Folge-Inversionspulse I1, I2, I3, I4 stets abwechseln. Die zeitliche Reihenfolge der Anordnung bzw. der Applikation erfolgt stets von 1 nach 4.
9 folgt dem Prinzip der 7. Hier sind nur zwei Initial-Inversionspulse I1_i , 12_i in der Startsequenz SQ angeordnet. Die anderen Initial-Inversionspulse I3_i , I4_i werden in der Anregungssequenz AQ appliziert. Auch hier erfolgt die Anordnung/Applikation stets von 1 nach 4, so dass vor dem ersten Folge-Inversionspuls I1 erst die beiden Initial-Inversionspulse I3_i , I4_i angeordnet/appliziert werden müssen. In der Anregungssequenz liegt aber auch hier eine streng alternierende Folge von Anregungsblöcke E1, E2, E3, E4 und Inversionspulsen vor.
10 zeigt einen bevorzugten Ablauf zur Bildung einer erfindungsgemäßen Pulssequenz PS. Dabei wird vor Erstellung der Pulssequenz PS zunächst die Inversionszeit TI mit einer voreingestellten zeitliche Grenze G1 mit dem Wert 3/2 dI + dE verglichen, wobei dI die zeitliche Länge eines Inversionspulses ist und dE die zeitliche Länge eines Anregungsblocks.
Ist die Inversionszeit TI länger als diese zeitliche Grenze G1, wird eine erfindungsgemäße Pulssequenz PS gebildet, wie sie z.B. in den 6 oder 7 dargestellt ist. Die Anzahl P der Initial-Inversionspulse I1_i , I2_i , I3_i , I4_i in der Startsequenz ergibt sich hier gemäß der Formel P = int[(TI-dI/2) / (dI+dE)] +1.
Ist die Inversionszeit TI kürzer als die zeitliche Grenze, wird eine Pulssequenz PS gemäß dem oben genannten Schema A erstellt, wie sie in 2 abgebildet ist.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei dem dargestellten Magnetresonanztomographie-System 1 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 schließen die Begriffe „Einheit“ und „Modul“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Verfahren zur Erstellung einer Pulssequenz (PS) zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems (1) im Rahmen einer Inversion Recovery-Messsequenz zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten (BD) eines Untersuchungsobjekts (O), bei dem zur Erfassung von Magnetresonanzrohdaten (RD) unterschiedliche Transversalmagnetisierungen in einer Mehrzahl von abzubildenden Teilvolumina (S1, S2, S3, S4) angeregt werden und zur Bildgebung genutzt werden, wobei die Pulssequenz (PS) eine Startsequenz (SQ) gefolgt von einer Anregungssequenz (AQ) umfasst, das Verfahren umfassend die Schritte: - Bildung der Startsequenz (SQ) durch serielle Anordnung einer Folge aus mindestens zwei Initial-Inversionspulsen (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i) zur Invertierung von Teilvolumina (S1, S2, S3, S4), - Bildung der Anregungssequenz (AQ) durch serielle Anordnung von Anregungsblöcken (E1, E2, E3, E4) und weiteren Inversionspulsen (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4), wobei jeder Anregungsblock (E1, E2, E3, E4) von weiteren Inversionspulsen (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) gefolgt wird, so dass sich Anregungsblöcke (E1, E2, E3, E4) und weitere Inversionspulse (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) stets abwechseln.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pulssequenz (PS) eine Inversionszeit TI zwischen dem ersten Initial-Inversionspuls (I1_i) und dem ersten Anregungsblock (E1) aufweist, wobei die Inversionszeit TI länger ist als die Summe der zeitlichen Länge eines Inversionspulses (11, 12, 13, 14) und der zeitlichen Länge eines Anregungsblocks (E1, E2, E3, E4) ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei vor Erstellung einer Pulssequenz (PS) zunächst die Inversionszeit TI mit einer voreingestellten zeitliche Grenze verglichen wird und wenn - die Inversionszeit TI länger als die voreingestellte zeitliche Grenze ist, eine Pulssequenz (PS) nach einem der vorangehenden Ansprüche gebildet wird, - die Inversionszeit TI kürzer als die voreingestellte zeitliche Grenze ist, eine Pulssequenz (PS) erstellt wird, bei der jeder Inversionspuls (11, 12, 13, 14) für ein Teilvolumen (S1, S2, S3, S4) von einem Anregungsblock (E1, E2, E3, E4) für dieses Teilvolumen (S1, S2, S3, S4) gefolgt wird, ohne dass ein Inversionspuls (11, 12, 13, 14) oder ein Anregungsblock (E1, E2, E3, E4) für ein anderes Teilvolumen (S1, S2, S3, S4) zwischen diesen beiden angeordnet wird, und dass solche Paare von Inversionspulsen (11, 12, 13, 14) und Anregungsblöcken (E1, E2, E3, E4) für die aufzunehmenden Teilvolumina (S1, S2, S3, S4) aneinandergereiht werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anzahl P der Initial-Inversionspulse (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i) in der Startsequenz (SQ) auf der Basis einer zeitlichen Länge dI der Inversionspulse (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i, 11, 12, 13, 14), einer zeitlichen Länge dE der Anregungsblöcke (E1, E2, E3, E4) und der Inversionszeit TI bestimmt wird, wobei die Anzahl P der Initial-Inversionspulse (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i) in der Startsequenz (SQ) bevorzugt wie folgt bestimmt wird: $P = int [(TI - dI/ 2) / (dI + dE)] + 1.$
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pulssequenz (PS) in der Startsequenz (SQ) mindestens drei Initial-Inversionspulse (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i) aufweist, und/oder wobei in der Anregungssequenz (AQ) der Pulssequenz (PS) mindestens ein Initial-Inversionspuls (I3_i, I4_i) nach dem ersten Anregungsblock (E1) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei der Magnetresonanztomographie-Aufnahme mehrere Teilvolumina gleichzeitig angeregt werden, wobei bevorzugt die Inversionspulse (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) und/oder die Anregungsblöcke (E1, E2, E3, E4) Multibandimpulse umfassen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pulssequenz (PS) so gestaltet ist, dass bezüglich der Teilvolumina (S1, S2, S3, S4) stets die Reihenfolge der Anregungsblöcke (E1, E2, E3, E4) der Reihenfolge der Inversionspulse (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) entspricht.
Pulssequenz (PS), insbesondere erstellt nach einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems (1) im Rahmen einer Inversion Recovery zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten (BD) eines Untersuchungsobjekts (O), bei dem zur Erfassung von Magnetresonanzrohdaten (RD) unterschiedliche Transversalmagnetisierungen in einer Mehrzahl von abzubildenden Teilvolumina (S1, S2, S3, S4) angeregt werden und zur Bildgebung genutzt werden, wobei die Pulssequenz (PS) eine Startsequenz (SQ) gefolgt von einer Anregungssequenz (AQ) umfasst, wobei die Pulssequenz (PS) so gestaltet ist, dass - in der Startsequenz (SQ) eine serielle Anordnung einer Folge aus mindestens zwei Initial-Inversionspulsen (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i) zur Invertierung von Teilvolumina (S1, S2, S3, S4) vorliegt, - in der Anregungssequenz (AQ) eine serielle Anordnung von Anregungsblöcken (E1, E2, E3, E4) und weiteren Inversionspulsen (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) vorliegt, wobei jeder Anregungsblock (E1, E2, E3, E4) von weiteren Inversionspulsen (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) gefolgt wird, so dass sich Anregungsblöcke (E1, E2, E3, E4) und weitere Inversionspulse (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) stets abwechseln.
Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung (22) zur Erstellung einer Pulssequenz (PS) nach Anspruch 8, welche dazu ausgelegt ist, eine Pulssequenz (PS) umfassend eine Startsequenz (SQ) gefolgt von einer Anregungssequenz (AQ) zu erstellen, wobei die Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung (22) so gestaltet ist, dass sie - in der Startsequenz (SQ) eine serielle Anordnung einer Folge aus mindestens zwei Initial-Inversionspulsen (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i) zur Invertierung von Teilvolumina (S1, S2, S3, S4) erzeugt, - in der Anregungssequenz (AQ) eine serielle Anordnung von Anregungsblöcken (E1, E2, E3, E4) und weiteren Inversionspulsen (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) erzeugt, wobei jeder Anregungsblock (E1, E2, E3, E4) von weiteren Inversionspulsen (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) gefolgt wird, so dass sich Anregungsblöcke (E1, E2, E3, E4) und weitere Inversionspulse (I3_i, I4_i, I1, I2, I3, I4) stets abwechseln.
Steuerverfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems (1) zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten (BD) eines Untersuchungsobjekts (O), bei dem Magnetresonanzrohdaten (RD) erfasst werden, wobei unterschiedliche Transversalmagnetisierungen in einer Mehrzahl von abzubildenden Teilvolumina (S1, S2, S3, S4) angeregt werden und zur Bildgebung genutzt werden, umfassend die Schritte: - Erstellung einer Pulssequenz (PS) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder Bereitstellung einer Pulssequenz (PS) nach Anspruch 8, - Applikation der Pulssequenz (PS) im Rahmen einer Magnetresonanztomographie-Aufnahme des Magnetresonanztomographie-Systems (1).
Steuerverfahren nach Anspruch 10, umfassend die Schritte: - Vergleich der Inversionszeit TI mit einer voreingestellten zeitliche Grenze, wobei die zeitliche Grenze bevorzugt aus der Pulswiderholzeit (TR), der zeitlichen Länge eines Inversionspulses (11, 12, 13, 14) der zeitlichen Länge eines Anregungsblocks (E1, E2, E3, E4), und insbesondere der Anzahl der Initial-Inversionspulse (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i) in der Startsequenz (SQ), ermittelt wird, und wenn i) die Inversionszeit TI länger als die voreingestellten zeitliche Grenze ist, eine Pulssequenz nach einem der vorangehenden Ansprüche gebildet wird, wobei die Anzahl P der Initial-Inversionspulse (I1_i, I2_i, I3_i, I4_i) in der Startsequenz bevorzugt auf der Basis der zeitlichen Länge der Initial-Inversionspulse, der zeitlichen Länge der Anregungsblöcke und der Inversionszeit TI bestimmt wird. ii) die Inversionszeit TI kürzer als die voreingestellte zeitliche Grenze ist, eine Pulssequenz (PS) erstellt wird, bei der jeder Inversionspuls (11, 12, 13, 14) für ein Teilvolumen (S1, S2, S3, S4) von einem Anregungsblock (E1, E2, E3, E4) für dieses Teilvolumen (S1, S2, S3, S4) gefolgt wird, ohne dass ein Inversionspuls (11, 12, 13, 14) oder ein Anregungsblock (E1, E2, E3, E4) für ein anderes Teilvolumen (S1, S2, S3, S4) zwischen diesen beiden angeordnet wird, und dass solche Paare von Inversionspulsen (11, 12, 13, 14) und Anregungsblöcken (E1, E2, E3, E4) für die aufzunehmenden Teilvolumina (S1, S2, S3, S4) aneinandergereiht werden.
Steuereinrichtung (10) zur Steuerung eines Magnetresonanztomographie-Systems (1), welche zur Durchführung eines Steuerverfahrens nach Anspruch 10 oder 11 ausgestaltet ist und/oder welche eine Pulssequenzgenerierungs-Vorrichtung (22) gemäß Anspruch 9 umfasst.
Magnetresonanztomographie-System (1) umfassend eine Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 12.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Steuereinrichtung eines Magnetresonanztomographie-Systems (1) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder des Steuerverfahrens nach Anspruch 10 oder 11 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuereinrichtung des Magnetresonanztomographie-Systems (1) ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder des Steuerverfahrens nach Anspruch 10 oder 11 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.