DE102019102799A1

DE102019102799A1 - Verfahren der Magnetresonanztomographie

Info

Publication number: DE102019102799A1
Application number: DE102019102799.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Hennig; Maxim Zaitsev
Original assignee: Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Current assignee: Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2020-08-06
Also published as: US20200249296A1; US11408953B2

Abstract

Zusammenfassend beschäftigt sich die Erfindung damit, die MR-Spiralbildgebung zu verbessern. Hierzu schlägt die Erfindung vor, Spiralsegmente (2 bis 8) umzuordnen, insbesondere alternierend abzufahren und/oder zu permutieren. Außerdem wird vorgeschlagen, zwischen den Aufnahmen der Spiralsegmente (2 bis 8) wiederholt die gleichen Abfahrpunkte (16) anzufahren, wobei die Abfahrpunkte (16) außerhalb des Zentrums (18) des k-Raums (9), bevorzugt außerhalb eines von den Spiralsegmenten (2 bis 8) abgedeckten Bereichs (20) des k-Raums (9) liegen

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Magnetresonanztomographie. Aus der Praxis ist es bekannt, zur Ortskodierung Gradientenfelder zu schalten. Zur Verfügung stehen üblicherweise drei Gradientenfelder, deren Feldgradienten jeweils senkrecht zueinander orientiert sind. Die Gradientenfelder werden dabei so geschaltet, dass eine Trajektorie in dem zum Ortsraum komplementären k-Raum, dem Raum der räumlichen Frequenzen, abgefahren wird. Neben kartesischen und radialen Trajektorien werden auch spiralförmige Trajektorien in der Praxis häufig verwendet. Die vorliegende Erfindung betrifft derartige spiralförmige Trajektorien. Bei den spiralförmigen Trajektorien kann es sich um beliebige Arten von Spiraltrajektorien handeln wie beispielsweise um eine archimedische, logarithmische, variable density und/oder eine kontinuierliche Spirale.
Die Abkürzung „HF“ wird im Rahmen dieser Erfindung synonym für „Hochfrequenz“ verwendet. Die Abkürzung „MR“ wird im Rahmen der Erfindung synonym für „Magnetresonanz“ verwendet. Begriffe wie „mehrere“, „Mehrzahl“ oder dergleichen umfassen auch eine Anzahl von lediglich zwei, auch wenn üblicherweise eine Anzahl von mehr als zwei bevorzugt realisiert ist.
Die Ortskodierung mittels spiralförmigen Trajektorien erlaubt durch ein spiralförmiges Abtasten des k-Raums eine hohe Effizienz der Datenaufnahme. Die Dauer der Auslesung hängt dabei bei gegebener Ortsauflösung dx und Volumenabdeckung FOV zum einen von technischen Faktoren wie der Gradientenstärke und Schaltzeit ab und ist zum anderen von der Physiologie begrenzt, da bei einer Erzeugung einer spiralförmigen Trajektorie schnelle Modulationen der Feldgradienten auftreten können, die zu einer Stimulation peripherer Nerven führen können. Die zeitliche Auslesung ist hierbei durch die Zerfallskonstante T2* beschränkt. Auch Inhomogenitäten der Magnetfelder können Dephasierungseffekte der erzeugten Signale auslösen.
Es existieren Anwendungen, wie beispielsweise solche der funktionellen MRT, bei denen die gesamte spiralförmige k-Raum-Trajektorie während eines einzelnen Aufnahmeintervalls abgefahren wird. Hierdurch sind jedoch nur Bilder mit geringer räumlicher Auflösung erreichbar.
Zur Erzeugung hochaufgelöster Bilder ist es daher insbesondere für die radiologische Diagnostik bekannt, die Signalaufnahme segmentiert durchzuführen. Hierbei wird in jedem Aufnahmeintervall jeweils nur ein Teil der k-Rauminformation ausgelesen. Es ist daher bekannt, Aufnahmeintervalle vorzusehen, während derer ein MR-Signal aufgenommen wird, wobei zur Ortskodierung Gradientenfelder so geschaltet werden, dass während der Aufnahmeintervalle Spiralsegmente eines in einem k-Raum gebildeten spiralförmigen Abtastmusters abgefahren werden. Nach oder während einer Signalaufnahme kann zur Erzeugung eines MR-Bildes mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus eine Bildrekonstruktion durchgeführt werden.
Das Abtastmuster fasst hierbei die k-Raumpunkte der abgefahrenen Trajektorie zusammen. Die Trajektorie beschreibt sowohl die k-Raum-Koordinaten der abgefahrenen k-Raumpunkte wie auch die zeitliche Reihenfolge der abgetasteten k-Raumpunkte. Das zu dieser Trajektorie gehörende Abtastmuster beschreibt hingegen lediglich die Koordinaten der abgetasteten k-Raumpunkte im k-Raum. Das Abtastmuster selbst trifft daher keine Aussage darüber, zu welchem Zeitpunkt die k-Raumpunkte abgetastet werden.
Durch die Gradientenfelder wird daher eine Trajektorie im k-Raum abgefahren. Die abgefahrenen k-Raumpunkte der Trajektorie bilden während der Aufnahmeintervalle ein spiralförmiges Abtastmuster. Außerhalb der Aufnahmeintervalle kann die Trajektorie von einer Spiralform abweichen.
Nach einem HF-Puls beginnt die nachfolgende Trajektorie an einem im folgenden als Anfahrpunkt bezeichneten Punkt kt+ im k-Raum. Von diesem wird sie durch geeignete Gradienten entlang einer sogenannten Anfahrtrajektorie zum als ksp+ bezeichneten Anfangspunkt des jeweiligen Spiralsegments überführt. Nach Abfahren des Spiralsegments bis zum Endpunkt kspdes betreffenden Spiralsegments wird die Trajektorie entlang einer sogenannten Abfahrtrajektorie zum im Folgenden als Abfahrpunkt kt- bezeichneten Punkt geführt. An- und Abfahrtrajektorie können jeweils auch als Übergangstrajektorie bezeichnet werden. Der für die Bildkodierung relevante Teil ist dabei lediglich das mittlere Segment, während dessen das Signal ausgelesen wird. In der technischen Realisierung kann die Signalauslesung sich auch über die An- und Abfahrtrajektorie erstrecken und die für die Bildrekonstruktion relevanten Datenpunkte werden nachträglich ausgewählt. Die zuvor genannten Aufnahmeintervalle brauchen nicht zwingend den gesamten Zeitraum der Signalauslesung umfassen.
Ein folgender HF-Refokussierungspuls führt dazu, dass der Abfahrpunkt am Zentrum des k-Raums gespiegelt wird. Liegt der Abfahrpunkt kt- im k-Raum punktspiegelbildlich zum Anfahrpunkt kt+, so beginnt eine nachfolgende Trajektorie nach Anwendung eines HF-Refokussierungspulses wieder bei dem Anfahrpunkt kt+. Abfahrpunkt des vorherigen Spiralsegments und Anfahrpunkt des nachfolgenden Spiralsegments fallen daher auseinander, falls sie nicht im k-Raumzentrum liegen, wobei deren Koordinaten um 180° um das Zentrum des k-Raums rotiert sind. Es kann auch gesagt werden, dass Anfahrpunkt und Abfahrpunkt invertierte Koordinaten haben.
Es ist ferner bekannt, bei einer solchen segmentierten Aufnahme vor den Aufnahmeintervallen jeweils einen HF-Puls üblicherweise mittels einer HF-Sendespule zu erzeugen. Mittels der HF-Pulse können durch Manipulation von Spins die Magnetisierung des Messobjekts gezielt beeinflusst werden. Es ist daher bekannt, zwischen den Aufnahmeintervallen die Gradientenfelder so zu schalten, dass insbesondere zu durch HF-Pulse definierten Zeitpunkten wiederholt ein gleicher Abfahrpunkt des k-Raums angefahren wird. Bekannt ist es, als Abfahrpunkt das Zentrum des k-Raums zu wählen.
Verfahren der zuvor beschriebenen Art sind aus der Praxis bekannt. Bei einer Vielzahl solcher Anwendungen lassen sich jedoch ungewünschte Bildartefakte beobachten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nutzbarkeit der Spiralbildgebung für die Magnetresonanztomographie zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die Merkmale von Anspruch 1 vor. Insbesondere ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass Aufnahmeintervalle vorgesehen sind, während derer ein Magnetresonanz-Signal aufgenommen wird, dass zur Ortskodierung Gradientenfelder so geschaltet werden, dass während der Aufnahmeintervalle Spiralsegmente eines in einem k-Raum gebildeten spiralförmigen Abtastmusters abgefahren werden und dass zwischen den Aufnahmeintervallen die Gradientenfelder so geschaltet werden, dass wiederholt ein gleicher Abfahrpunkt des k-Raums angefahren wird. Ferner wird daher insbesondere erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe vorgeschlagen, dass der Abfahrpunkt von einem Zentrum des k-Raums beabstandet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Abfahrpunkt außerhalb eines von den Spiralsegmenten abgedeckten Bereichs des k-Raums liegt. Bevorzugt ist der zuvor genannte wiederholt angefahrene Abfahrpunkt zu durch HF-Pulse definierten Zeitpunkten angefahren. Der Abfahrpunkt kann daher bereits vor, spätestens jedoch genau zu diesen Zeitpunkten angefahren sein. Bevorzugt ist der Abfahrpunkt spätestens in dem Zeitpunkt angefahren, in dem der HF-Puls beginnt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den durch die HF-Pulse definierten Zeitpunkten um einen Anfangszeitpunkt des jeweiligen HF-Pulses. Bei den HF-Pulsen handelt es sich bevorzugt um HF-Refokussierungspulse.
Das Anfahren eines k-Raumpunktes abseits vom Zentrum des k-Raums oder sogar außerhalb des abgetasteten k-Raums hat gegenüber einem zentralen Abfahrpunkt den Vorteil, dass von den HF-Pulsen erzeugte Störsignale, welche insbesondere von Off-Resonanzen resultieren können, eine andere Kodierung erhalten können als das gewünschte Signal, so dass Interferenzartefakte reduziert sind. Hierdurch kann die Bildqualität der Spiralbildgebung und die Nutzbarkeit der Spiralbildgebung für die MR-Tomographie verbessert werden.
Zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe schlägt die Erfindung ferner die Merkmale von Anspruch 7 vor. Insbesondere ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass Aufnahmeintervalle vorgesehen sind, während derer ein Magnetresonanz-Signal aufgenommen wird und dass zur Ortskodierung Gradientenfelder so geschaltet werden, dass während der Aufnahmeintervalle Spiralsegmente eines in einem k-Raum gebildeten spiralförmigen Abtastmusters abgefahren werden. Ferner wird daher insbesondere erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe vorgeschlagen, dass Spiralsegmente, die sich in dem spiralförmigen Abtastmuster einander unmittelbar anschließen, in umgekehrter Richtung abgefahren werden. Die Richtung bildet dabei eine Umlaufrichtung in Bezug auf das Zentrum des k-Raums. Bevorzugt werden geradzahlige Spiralsegmente zu ungeradzahligen Spiralsegmenten alternierend in umgekehrter Richtung abgefahren.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die beiden genannten Lösungen der Aufgabe miteinander kombiniert werden.
Das umgekehrte Abfahren benachbarter Spiralsegmente hat den Vorteil, dass an den Anschlussstellen der Spiralsegmente sprunghafte Änderungen von Signaleigenschaften vermieden werden können. Hierdurch wird die Bildqualität verbessert und die Nutzbarkeit der Spiralbildgebung verbessert. So kann die Umkehrung insbesondere zur Folge haben, dass eine Anschlussstelle zwischen zwei benachbarten Spiralsegmenten für diese einen gemeinsamen Start- oder Endpunkt des jeweils abgetasteten Trajektorienabschnitts bildet. Signalstörungen, die mit der Zeitdauer der Trajektorie akkumulieren, können somit erheblich reduziert werden.
Die erfindungsgemäßen Merkmale lassen sich mit jeder Messsequenz realisieren, die eine Ortskodierung zulässt. Wie im Folgenden näher erläutert wird, bietet die Erfindung besondere Vorteile bei Ausgestaltungen der zuvor genannten Lösungen, bei denen vorgesehen ist, dass mittels eines HF-Anregungspulses und nachfolgenden HF-Refokussierungspulsen eine Folge von Spin-Echos erzeugt wird, wobei die HF-Pulse durch die HF-Refokussierungspulse gebildet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahmeintervalle zwischen den HF-Refokussierungspulsen vorgesehen sind.
Dem Fachmann ist bekannt, wie er einen HF-Anregungspuls realisieren kann. Ein HF-Anregungspuls kann beispielsweise dadurch charakterisiert sein, dass durch dessen Anwendung auf ein Messobjekt, wie beispielsweise einen Patienten, eine Transversalmagnetisierung erzeugt wird, deren Präzession ein MR-Signal erzeugt. Hierzu kann insbesondere eine longitudinal orientierte Magnetisierung in die Transversalebene verkippt werden. Hierzu können HF-Anregungspulse mit unterschiedlichen Flipwinkeln verwendet werden. Besonders vorteilhaft kann es sein, einen Flipwinkel von 90° zu verwenden. Dies ist dem Fachmann hinlänglich bekannt.
Dem Fachmann ist auch bekannt, wie er einen HF-Refokussierungspuls realisieren kann. Ein HF-Refokussierungspuls kann beispielsweise dadurch charakterisiert sein, dass durch ihn ein Spin-Echo erzeugt wird. Während nämlich infolge von Magnetfeldinhomogenitäten das Signal eine Zerfallskonstante von T2* hat, führt die Invertierung einer vor dem Refokussierungspuls erfolgten Dephasierung dazu, dass die dephasierten Spins wieder kohärent zu einem gemeinsamen Signal beitragen können, so dass ein Spin-Echo resultiert, das lediglich mit der Zerfallskonstante T2 abfällt. Für einen HF-Refokussierungspuls können unterschiedliche Flipwinkel verwendet werden. Besonders vorteilhaft kann es sein, einen Flipwinkel von 180° zu verwenden. Dies ist dem Fachmann hinlänglich bekannt.
Der HF-Anregungspuls und die diesem nachfolgenden HF-Refokussierungspulse bilden einen HF-Pulszug.
Die Kombination eines HF-Anregungspulses mit mehreren nachfolgenden HF-Refokussierungspulsen wird auch als Multiechosequenz bezeichnet. Die Multiechosequenz kann beispielsweise eine RARE-Sequenz sein (RARE = Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement), für die in der Praxis auch die Bezeichnungen FSE-Sequenz (fast spin echo) oder TSE-Sequenz (turbo spin echo) verwendet werden. Es ist auch bekannt, dass durch entsprechende Wahl der Phasen von Anregungs- und Refokussierungspulsen nach dem sog. CPMG-Verfahren die Signalintensität der einzelnen Echos optimiert werden kann. Auch ist bekannt, wie sich durch optimierte Flipwinkel die Echozuglänge verlängern lässt.
Bevorzugt sind die HF-Refokussierungspulse äquidistant. Dies ist insbesondere bei einer RARE-Sequenz der Fall. Das Spin-Echo wird in der Mitte zwischen zwei HF-Refokussierungspulsen gebildet.
Entsprechend den Abbildungseigenschaften zwischen k-Raum und Bildraum ist die Pixelauflösung eines durch eine spiralförmige k-Raum Trajektorie kodierten Bildes durch den Durchmesser der Trajektorie definiert, das Sichtfeld (FoV=field-of-view) durch den radialen Abstand (,pitch‘) von einer Umdrehung zur nächsten. Die zur Kodierung eines Bildes eines gewünschten FoV und zu einer gewünschten Auflösung benötigte Trajektorie kann unter realistischen Bedingungen so lang sein, dass durch Imperfektionen der Aufnahme - insbesondere Feldinhomogenitäten und Offresonanz-Effekte - Bildartefakte entstehen. Es ist bekannt, dass sich für solche Fälle die Aufnahme mit mehreren Teilspiralen durchführen lässt, welche einen identischen Durchmesser besitzen aber einen um durch die Zahl der Teilspiralen gegebenen Faktor erhöhten pitch. Die Aufnahmedauer jeder Teilspirale ist dann um denselben Faktor kürzer als die Aufnahmedauer der gesamten Spirale.
Die Geschwindigkeit, mit der die Trajektorie abgefahren wird, ist durch die Stärke der verwendeten Gradienten gegeben. Als Rahmen- oder Randbedingung, welche die Geschwindigkeit nach oben beschränkt, ist zu berücksichtigen, dass die Änderung der verwendeten Gradienten nicht schneller sein darf als die maximal zulässige sogenannte slew-rate, welche bei Anwendung am Menschen häufig nicht technisch begrenzt ist, sondern durch die Schwelle zur Stimulation peripherer Nerven (PNS).
Bei der Spiralbildgebung werden infolgedessen mehrere Teilspiralen aufgenommen, welche um jeweils einen im allgemeinen gleichbleibenden Winkel gegeneinander rotiert sind. Bei Anwendung dieses Prinzips auf Multiechosequenzen, bei welchen einzelne Teilspiralen in jeweils unterschiedlichen Refokussierungsintervallen ausgelesen werden, ergibt sich jedoch das Problem, dass die Signalintensität jedes Spiralsegments jeweils durch den Signalzerfall T2 entlang des HF-Pulszugs moduliert wird. Dies führt im k-Raum zu einer T2-abhängigen Signalmodulation in Umfangsrichtung und damit zu Bildartefakten. Für Multiechosequenzen ist es daher vorteilhaft, entlang einer Spirale zu segmentieren. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Spiralsegmente ein in einem k-Raum gebildetes spiralförmigen Abtastmuster bilden. Dies führt zu einer T2-Gewichtung entlang einer radialen Richtung im k-Raum. Ein solcher Tiefpassfilter bildet deutlich weniger Bildartefakte aus als eine entsprechende Filterung entlang einer Umfangsrichtung im k-Raum.
Zur Vermeidung von Bildartefakten ist es bei Multiechoverfahren vorteilhaft, zu durch die HF-Refokussierpulse definierten Zeitpunkten wiederholt einen gleichen oben definierten Abfahrpunkt kt- des k-Raums anzufahren. Bei den durch die HF-Refokussierungspulse definierten Zeitpunkten kann es sich beispielsweise um die Zeitpunkte handeln, zu denen eine Invertierung der k-Raumkoordinaten eines aktuell abgetasteten Punkts im k-Raum erfolgt. Da durch den Refokussierungspuls eine Spiegelung des unmittelbar vor dem Refokussierungspuls angefahrenen k-Raum-Punktes erfolgt, muss die k-Raumtrajektorie zwischen zwei Refokussierungspulsen so gestaltet sein, dass der Anfahrpunkt kt+ und der Abfahrpunkt kt- zueinander spiegelbildlich zum k-Raum Nullpunkt sind. Sofern kt+ im k-Raumzentrum liegt, ist dann auch kt- im k-Raumzentrum.
Das Anfahren des Zentrums des k-Raums kann sich hierbei jedoch als nachteilhaft erweisen. Zu beachten ist nämlich, dass der Refokussierungspuls nicht nur das gewünschte Spin-Echo erzeugt, sondern auch ein Signal entsprechend eines freien Induktionszerfalls (FID, free induction decay). Ein FID kann beispielsweise auftreten, wenn der Flipwinkel des Refokussierungspulses nicht exakt gleich 180° ist und wenn zudem zum Zeitpunkt des Refokussierungspulses die z-Magnetisierung ungleich null ist. Beide Bedingungen sind bei In-vivo-Anwendungen erfüllt. Wird nun das Zentrum des k-Raums angefahren, so erfährt der unerwünschte FID die gleiche k-Raumkodierung wie das erwünschte Spin-Echo. Das Spin-Echo ist daher mit dem FID überlagert. Die durch Off-Resonanzeffekte als Folge von Feldinhomogenitäten und T2* gegebene Signalmodulierung von Spin-Echo und FID ist jeweils unterschiedlich, der FID ist beispielsweise unmittelbar nach dem Refokussierungspuls refokussiert, das Spin-Echo in der Mitte zwischen zwei Refokussierungspulsen. Dies führt zu Unterschieden der ansonsten gleich kodierten Signale, was zu Interferenzen und damit zu ausgeprägten Artefakten führen kann.
Wird nun in erfindungsgemäßer Weise der Abfahrpunkt von einem Zentrum des k-Raums beabstandet oder sogar außerhalb eines von den Spiralsegmenten abgedeckten Bereichs des k-Raums angefahren, so führt dies im Aufnahmeintervall zu einer effektiven Unterdrückung des off-resonanten FIDs, da der FID eine andere Kodierung erhält als das Spin-Echo. Der FID wird besonders effektiv unterdrückt, wenn der Abfahrpunkt außerhalb des abgetasteten k-Raums liegt. Ein außerhalb des k-Raums liegender Abfahrpunkt kann zudem zu besonders günstigen An- und Abfahrtrajektorien führen. Hierdurch werden daher Bildartefakte reduziert und die Nutzbarkeit der Spiralbildgebung verbessert.
Bei Multiechosequenzen bietet die zuvor beschriebene umgekehrte Abfahrung von sich unmittelbar anschließenden Spiralsegmenten besondere Vorteile. Zu beachten ist nämlich, dass Off-Resonanzen zu Beginn eines Aufnahmeintervalls eine negative Dephasierung aufweisen, während sie zum Ende eines Aufnahmeintervalls eine positive Dephasierung aufweisen. Werden nun die Spiralsegmente aufgenommen in der Reihenfolge, die durch die Spirale vorgegeben ist, so kommt es zu einem Phasensprung an den Anschlussstellen der Spiralsegmente, da hier von der positiven Dephasierung direkt auf die negative Dephasierung übergegangen wird. Dieser Phasensprung führt zu Bildartefakten. Werden nun die sich anschließenden Spiralsegmente in entgegengesetzter Richtung abgefahren, so schließt sich eine positive Dephasierung unmittelbar an eine positive Dephasierung an und eine negative Dephasierung an eine negative Dephasierung. Hierdurch werden die Phasensprünge reduziert. Hierdurch können somit Bildartefakte reduziert und die Nutzbarkeit der Spiralbildgebung verbessert werden.
Der zuvor beschriebene Phasensprung kann auch vollständig vermieden werden, beispielsweise wenn bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens vorgesehen ist, dass die Aufnahmeintervalle zwischen durch HF-Pulse definierten Zeitpunkten mittig angeordnet sind. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den zuvor genannten HF-Pulsen um HF-Refokussierungspulse.
Das Zeitintervall zwischen zwei HF-Refokussierungspulsen zerfällt - wie oben beschrieben - in drei Intervalle: die beim Anfahrpunkt kt+ beginnende Anfahrtrajektorie, das Spiralsegment von ksp+ bis ksp-, währenddessen das Signal aufgenommen wird, und die Abfahrtrajektorie bis zum Abfahrpunkt kt-. Das erste und das letzte Intervall sollten dabei möglichst kurz sein, um einen möglichst großen Teil der verfügbaren Zeit zwischen den Refokussierungspulsen zur Signalauslesung zu verwenden und damit die Aufnahmeeffizienz zu optimieren. Besonders vorteilhaft ist es, den Übergang im ersten Zeitintervall so zu gestalten, dass die Trajektorie zum Zeitpunkt des Erreichens von ksp+ mit derselben Geschwindigkeit angefahren wird, mit welcher auch das Spiralsegment abgefahren wird.
Für eine im Raum planare k-Raumtrajektorie werden im allgemeinen zwei Gradienten verwendet, welche im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als x- und y-Gradienten bezeichnet werden, x- und y- Gradient sind zueinander orthogonal, können aber in beliebiger Raumrichtung angeordnet sein. Die zur x-y-Ebene senkrechte z-Richtung dient üblicherweise zur Schichtselektion.
Die Geschwindigkeit, mit der die Trajektorie abgefahren wird, ist durch die Amplitude der hierzu verwendeten Gradienten gegeben. Die momentane Amplitude und Richtung der Trajektorie ergibt sich aus der vektoriellen Überlagerung der beiden x,y-Gradienten.
Zur Erreichung eines möglichst glatten Übergangs der Anfahrtrajektorie zum Beginn des angefahrenen Spiralsegments ist es daher erforderlich, dass die Amplituden der verwendeten x,y-Gradienten am Ende der Anfahrtrajektorie gleich oder annähernd gleich sind wie die zu Beginn der Abtastung des nachfolgenden Spiralsegments verwendeten Amplituden.
Die Anfahrtrajektorie ist damit durch den zeitlichen Verlauf der beiden verwendeten x,y-Gradienten zwischen dem Anfangswert G(kt+) mit vorzugsweise G(kt+)=0 und dem Endwert G(ksp+) - welcher vorzugsweise gleich oder nahezu gleich zum Wert des jeweiligen Gradienten zu Beginn des nachfolgenden Spiralsegmentes sein sollte - definiert. Die Fläche unter dem Gradientenverlauf ist durch den Abstand dK+ zwischen kt+ und ksp+ definiert. Solange dK+ erreicht wird, ist die Form des Gradientenverlaufs frei, sie kann auch einen nichtlinearen, gekrümmten Verlauf nehmen. Nebenbedingung ist, dass der Gradienten den für das Gradientensystem definierten maximalen Wert Gmax nicht übersteigen darf, ebenso darf die momentane Steigung des Gradientenverlaufs nicht stärker sein als die maximal zulässige slew-rate. Die Trajektorie muss daher innerhalb des durch die maximale slew-rate und den maximalen Gradienten definierten Trapezes liegen. Die zur Erzeugung der An- und Abfahrtrajektorie zu verwendenden Gradientenverläufe werden auf Grund der Orthogonalität zwischen x- und y-Gradienten für beide Gradienten separat definiert.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dann gegeben, wenn die Gradientenfelder zwischen den Aufnahmeintervallen so geschaltet werden, dass der Übergang zwischen Anfahrpunkt kt+ und dem Beginn des jeweiligen Spiralsegments ksp+ mit einer geraden Trajektorie durchfahren wird, wobei die Trajektorie tangential in das nachfolgend ausgelesene Spiralsegment übergeht. Es kann genügen, dass die Trajektorie im Wesentlichen gerade ist. So kann es genügen, wenn sie eine leichte Krümmung aufweist. Das nachfolgende Spiralsegment ist bevorzugt ein während eines nächsten Aufnahmeintervalls abgefahrenes Spiralsegment. Ein Spiralsegment ist angefahren, sobald ein erster abzutastender k-Raumpunkt ksp+ des Spiralsegments abgetastet werden kann. Das nachfolgende Spiralsegment wird dabei ausgehend von dem Anfahrpunkt kt+ angefahren. Es wurde bereits weiter oben darauf hingewiesen, dass dieser Startpunkt mit dem Abfahrpunkt zusammenfallen kann, dass die beiden Punkte jedoch in der Regel auseinanderfallen.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der vorgesehen ist, dass die Gradientenfelder zwischen den Aufnahmeintervallen so geschaltet werden, dass der Übergang zwischen dem Endpunkt ksp- des ausgelesenen Spiralsegments und dem Abfahrpunkt kt- der Trajektorie vor dem nächsten HF-Refokussierungspuls mit einer geraden Abfahrtrajektorie durchfahren wird, welche tangential vom letzten Punkt ksp- des ausgelesenen Spiralsegments in den Abfahrpunkt ktübergeht. Es kann genügen, wenn diese Abfahrtrajektorie im Wesentlichen gerade ist. So kann es genügen, wenn sie eine leichte Krümmung aufweist.
Gerade Übergangstrajektorien sind besonders vorteilhaft, um Imperfektionen etwa durch Wirbelströme oder imperfektes Schaltverhalten der Gradientensysteme zu vermeiden. Dies geht allerdings auf Kosten der Effizienz der Abtastung, da der Anfangspunkt ksp+(n) des n-ten Spiralsegmentes jeweils vor dem Endpunkt ksp-(n-1) des vorigen Spiralsegments liegt, d.h. der zwischen ksp+(n) und ksp-(n-1) gelegene Spiralabschnitt wird zweimal durchfahren, einmal zum Ende der Auslesung des (n-1)-ten Spiralsegments sowie zu Beginn der Auslesung des n-ten Spiralsegments. Die bei zweifacher Durchfahrung aufgenommenen Datenpunkte können einerseits zur Korrektur von Imperfektionen verwendet werden, führen andererseits jedoch zu einer Verlängerung der gesamten Auslesezeit, d.h. unter Umständen sind mehr Spiralsegmente (und damit Refokussierungsperioden) notwendig, um die durch die erwünschte Auflösung und FoV gegebene Gesamtspirale abzutasten. Diese redundanzbedingte relative Verlängerung der Auslesung ist umso größer, je mehr Spiralelemente ausgelesen werden (also bei relativ kurzen Refokussierungsintervallen) und je näher kt+ und damit kt- an den Umfang der Spirale gelegt sind.
Zur Verbesserung der Aufnahmeeffizienz kann in der Regel unter Verzicht auf ein gerades, tangentiales Anfahren an den Beginn der Auslesung jedes Spiralsegmentes vorgesehen sein, dass ein zeitlicher Verlauf von Gradientenstärken der Gradientenfelder durch Lösen eines mathematischen Minierungsproblems bestimmt wird. Als Zielfunktional dient hierbei eine Zeitdauer. Bevorzugt handelt es sich bei dieser Zeitdauer um die Dauer der Übergangstrajektorie zwischen dem Anfahrpunkt kt+ und dem nachfolgenden Beginn ksp+ des Spiralsegments und/oder zwischen dem Endpunkt ksp- des Spiralsegments und dem Abfahrpunkt kt-. Bevorzugt werden ein oder mehrere Randbedingungen in das Minimierungsproblem aufgenommen. Als Randbedingung kann beispielsweise eine maximale Gradientenstärke und/oder eine maximale Anstiegsgeschwindigkeit einer Gradientenstärke gewählt werden. Letztere kann durch eine Grenze einer peripheren Nervenstimulation gegeben sein.
Unter den gegebenen Rahmenbedingungen bzgl. Gradientstärke und slew-rate (Anstiegsgeschwindigkeit) ist die minimale Zeit zur Überquerung der Übergangstrajektorie erreicht, wenn für die Übergangstrajektorie der Gradient zunächst vom Ausgangspunkt (kt+ bzw. ksp-) mit maximaler Anstiegsgeschwindigkeit nach Gmax geschaltet wird und dann so lange mit maximaler Amplitude Gmax anliegt, bis nach Schalten von Gmax zum jeweiligen Endpunkt (ksp+ bzw. kt-) das Flächenintegral unter dem Gradientenverlauf dem erforderlichen dK entspricht. Bei hinreichend kleinem dK kann dabei auch ein dreieckiger Gradientenverlauf resultieren, so dass Gmax gar nicht erreicht wird.
Die minimale Zeit t1min ergibt sich dabei als die längere der für x- und y-Gradient berechneten jeweils unabhängigen minimalen Zeiten.
Insbesondere für den Fall der Aufnahme eines zweidimensionalen Bildes existiert eine Untergrenze für t1min, welche durch den zu den x,y-Gradienten orthogonalen z-Gradienten gegeben ist. Dieser Gradient, welcher bei schichtselektiver Aufnahme eines zweidimensionalen Bildes oder auch eines selektiven dreidimensionalen Volumens während jedes HF-Refokussierungspulses zur Schichtselektion angelegt wird, muss vor Beginn der Auslesung des Signals auf Null geschaltet werden. In der Praxis ist es zur Vermeidung unerwünschter Signale häufig nützlich, diesen Gradienten jeweils symmetrisch um den HF-Refokussierungspuls mit möglichst hoher Amplitude als sog. Spoilergradienten Gsp zu verwenden. Die minimale Zeit zur Erreichung von ksp+ ist dann durch die Zeitdauer tsp bis zum Abschalten dieses Spoilergradienten begrenzt, welche länger sein kann (und in der Regel auch länger ist) als die durch die x,y-Gradienten gegebene minimale Zeit zum Erreichen von ksp+.
In einer bevorzugten Implementierung wird in jedem Refokussierungsintervall der jeweilige Anfangspunkt ksp+ zum jeweils in Bezug auf den vorangehenden HF-Refokussierungspuls gleichen Zeitpunkt erreicht, wobei dieser Zeitpunkt größer oder gleich tsp ist. Das nachfolgende Spiralsegment wird dann während einer in jedem Refokussierungsintervall identischen Zeit bis zu einem Zeitpunkt ausgelesen, welcher bevorzugt um mindestens tsp in Bezug auf den nachfolgenden HF-Refokussierungspuls versetzt liegt. Bei konstanter Ausleserate werden damit in jedem Refokussierungsintervall außer dem ersten die gleiche Anzahl von Datenpunkten ausgelesen. Da das im ersten Refokussierungsintervall ausgelesene Spiralsegment im k-Raumzentrum beginnt und dieses vorteilhaft (aber nicht zwingend) zum Echozeitpunkt in der Mitte des Refokussierungsintervalls ausgelesen wird, wird im ersten Refokussierungsintervall bei obiger Variante des Verfahrens die Hälfte der Datenpunkte im Vergleich mit den darauf folgenden Refokussierungsintervallen ausgelesen.
Bevorzugt, insbesondere bei dieser Implementierung, ist der Anfangspunkt ksp+(n) im n-ten Refokussierungsintervall der zum Endpunkt ksp-(n-1) im vorherigen Refokussierungsintervall jeweils benachbarte Punkt auf der Spiraltrajektorie. Entsprechend der Länge des jeweils ausgelesenen Spiralsegments können hierbei ksp+ und ksp- im Prinzip an beliebiger Stelle auf der Spirale liegen. Es ist daher sicherzustellen, dass die durch die maximale Gradientenamplitude und die maximale Anstiegsgeschwindigkeit gegebene Übergangszeit t1min ausreichend kurz ist. Insbesondere bei gleichem Abstand dK wird die benötigte Zeit t1min dann länger, wenn zusätzlich zur Überbrückung der k-Raumdistanz dK auch eine Gradientenumkehr erfolgen muss. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist daher festzustellen, dass bei einer im Gegenuhrzeigersinn angelegten k-Raumtrajektorie und einem Anfahrpunkt mit negativer x-Koordinate die k-Raumpunkte mit negativer y-Koordinate schneller anfahrbar sind als Punkte mit positiver y-Koordinate.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Gerade durch das Zentrum des k-Raums und den Abfahrpunkt den k-Raum in eine erste Hälfte und in eine zweite Hälfte aufteilt und dass Anfangspunkte und Endpunkte der Spiralsegmente in Abhängigkeit von der Umlaufrichtung einer Abfahrung der Spiralsegmente entweder in der ersten Hälfte oder in der zweiten Hälfte definiert sind.
Ob und inwieweit Spiralpunkte im k-Raum die gewählte Zeit bis zum beabsichtigten Beginn ksp+ des jeweiligen Spiralsegments überschreiten, hängt von den exakten Werten der begrenzenden Faktoren ab, dies sind insbesondere die Lage von kt+ resp. kt-, die maximale Gradientenstärke und die maximale slew-rate. Auch die Umlaufrichtung der Abtastung des spiralförmigen Abtastmusters ist relevant. Ein Beispiel ist in der weiter unten genauer beschriebenen 10 gezeigt. Die Punkte, welche den gewählten Anfangszeitpunkt überschreiten, liegen tendenziell (aber nicht ausschließlich) im kt+ gegenüberliegenden Quadranten mit positivem ky und in den äußeren Bereichen der Trajektorie. Ob bei dem gewählten Abtastschema einer der Punkte ksp+(n) der n k-Raumsegmente in dieser Menge enthalten ist, hängt wiederum von der Länge jedes k-Raumsegmentes ab. Sollte für eine gewählte Parameterkonstellation einer oder mehrere der Anfangspunkte der Spiralsegmente in diesen Bereich fallen, ist entsprechend der Zeitpunkt bis zum Beginn des Aufnahmeintervalls zumindest des betreffenden k-Raumsegmentes soweit zu verlängern, bis der betreffende Punkt erreicht werden kann. Gegebenenfalls lässt sich auch durch Änderung des Refokussierungsintervalls erreichen, dass die betreffenden Punkte vermieden werden. Als Alternative zu einer Verlängerung der Zeit bis zum Beginn des betreffenden k-Raumsegmentes kann auch ein vorher gelegener Spiralpunkt als Anfangspunkt des betroffenen Spiralsegments gewählt werden, welcher in der vorgegebenen Zeit erreicht werden kann.
Es können daher im Allgemeinen die zuvor beschriebenen Maßnahmen ergriffen werden, um zu erreichen, dass die Zeitdauer zum Anfahren des Anfangspunkts des nachfolgenden Spiralsegments einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.
Die Situation in Bezug auf den Übergang vom Ende der Spiralsegmente bis zum Abfahrpunkt kt- stellt sich analog dar und lässt sich analog behandeln.
Es kann bei einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen sein, dass Anfangspunkte ksp+ der Spiralsegmente in der Weise festgelegt werden, dass die Anfangspunkte innerhalb einer vorgegebenen maximalen Zeitdauer angefahren werden. Bevorzugt umfasst das spiralförmige Abtastmuster Punkte im k-Raum, die nicht innerhalb der vorgegebenen maximalen Zeitdauer angefahren werden können, insbesondere weil durch ein Anfahren dieser Punkte innerhalb der maximalen Zeitdauer vorgegebene Randbedingungen nicht eingehalten würden, beispielswese weil eine vorgegebene maximale Gradientenstärke und/oder eine vorgegebene maximale Anstiegsgeschwindigkeit einer Gradientenstärke überschritten würde. Zur Festlegung der Anfangspunkte in der zuvor beschriebenen Weise können beispielsweise die zuvor beschriebenen Maßnahmen ergriffen werden. Gleichsam kann es vorteilhaft sein, wenn alternativ oder zusätzlich vorgesehen ist, dass Endpunkte der Spiralsegmente ksp- in der Weise festgelegt werden, dass ausgehend von den Endpunkten der Abfahrpunkt innerhalb einer vorgegebenen maximalen Zeitdauer, beispielsweise der zuvor genannten Zeitdauer, angefahren wird. Bevorzugt umfasst das spiralförmige Abtastmuster Punkte im k-Raum, von denen aus der Abfahrpunkt nicht innerhalb der vorgegebenen maximalen Zeitdauer angefahren werden kann, insbesondere weil vorgegebene Randbedingungen in entsprechender Weise wie zuvor beschrieben nicht eingehalten werden können.
Da sich alle relevanten Parameter und Zeiten sehr einfach und schnell berechnen lassen, lässt sich ohne weiteres eine für die jeweilige Situation angepasste Lösungsvariante finden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Spiralsegmente in einer Reihenfolge abgefahren werden, welche eine Permutation gegenüber einem chronologischen Abfahren des von ihnen gebildeten spiralförmigen Abtastmusters bildet. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn es sich bei der Permutation um eine zyklische Permutation handelt. Durch die Änderung der Reihenfolge der aufgenommenen Spiralsegmente kann bei verbesserter Signalqualität die Aufnahmezeit reduziert werden, indem beispielsweise vor einem innersten Spiralsegment weiter außen liegende Spiralsegmente nach vorne gezogen werden. Eine zyklische Permutation kann hierbei besonders vorteilhaft sein, da hierdurch beispielsweise Sprünge in der T2-Gewichtung minimiert werden. Soll beispielsweise bei einer Multiechosequenz ein bestimmter T2-Kontrast erzielt werden, kann dies dadurch erreicht werden, dass das innerste Spiralsegment zu einem Zeitpunkt TE kodiert wird. Hierzu könnte die gesamte Spiralaufnahme ohne Änderung einer Reihenfolge zeitlich nach hinten verschoben werden. Dies würde die Sequenz verlängern und es stünde ein schwächeres Signal wegen des eintretenden T2-Zerfalls zur Verfügung. Im Wege einer Permutation kann das innerste Spiralsegment zum Zeitpunkt TE kodiert werden, wobei in vorteilhafter Weise noch vorher andere Spiralsegmente kodiert werden können. Auch andere aus der kartesischen RARE-Bildgebung bekannte Segmentierungsstrategien wie eine zentrische Permutation lassen sich analog übertragen.
Um Aufnahmen mit hoher Bildauflösung zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass zur Ortskodierung Gradientenfelder so geschaltet werden, dass während der Aufnahmeintervalle Spiralsegmente mehrerer, sich voneinander unterscheidender, spiralförmige Abtastmuster abgefahren werden. In praktischen Anwendungen steht bis zum Signalverfall nur eine begrenzte Zeit für die Signalakquisition zur Verfügung. Durch die Aufnahme mehrerer Spiralen kann der k-Raum für jede einzelne Spirale auch bei höheren Bildauflösungen dennoch bis zum weiter außen liegenden Rand des k-Raums durchfahren werden.
In Ergänzung hierzu, aber auch unabhängig von diesen Merkmalen, kann bei einer Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass hintereinander mehrere HF-Pulszüge erzeugt werden, wobei sich voneinander unterscheidende, insbesondere gegeneinander rotierte, spiralförmigen Abtastmuster, beispielsweise die zuvor genannten mehreren Abtastmuster, jeweils einem der HF-Pulszüge zugeordnet sind.
Durch eine derartige Multi-Shot-Aufnahme ist es auch bei Multiechosequenzen möglich, eine hohe Bildauflösung zu erzielen.
Die Abtastmuster sind vorzugsweise gegeneinander rotiert. Hier kann es vorteilhaft sein, bei einer Anzahl von N >= 2 Abtastmustern einen gleichmäßige Rotation von 360°/N zu wählen. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine T2-Gewichtung lediglich entlang der radialen Richtung besteht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in Bezug auf die sich voneinander unterscheidenden Abtastmuster Abfahrpunkte wiederholt angefahren werden, deren Koordinaten im k-Raum jeweils einen überwiegenden Anteil entlang einer bestimmten Richtung im k-Raum haben. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Abfahrpunkte identisch sind. Bei der Richtung im k-Raum handelt es sich bevorzugt um eine Richtung, welche eine höchste Grenze für eine periphere Nervenstimulation aufweist. Hierbei kann es sich aufgrund der Anatomie des Menschen insbesondere um eine durch den x-Gradienten definierte Richtung handeln. Wird nämlich berücksichtigt, dass eine periphere Nervenstimulation mit erhöhter Gefahr von den Übergangstrajektorien herrühren kann und dass es hier aufgrund der Anatomie des Menschen Vorzugsrichtungen gibt, so könnte es sich als nachteilhaft erweisen, wenn die Abfahrpunkte zusammen mit den Abtastmustern rotiert würden. Auch wenn eine solche Rotation der Abfahrpunkte auch von der vorliegenden Erfindung erfasst ist, kann es doch vorteilhaft sein, bei den Abfahrpunkten eine mögliche Vorzugsrichtung zu berücksichtigen und diese wie beschrieben zu wählen.
Die mehreren Abtastmuster liegen bevorzugt in einer gleichen Ebene. Die Abtastmuster können auch in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein, wobei hier vorzugsweise parallele Ebenen vorgesehen sind.
Um einen möglichst kontinuierlichen Gradientenverlauf zum Start des innersten Spiralsegments zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass ein das Zentrum des k-Raums aufweisendes Spiralsegment zunächst um das Zentrum des k-Raums um 180° rotiert oder an einer Achse des k-Raums gespiegelt in gleicher Richtung abgefahren wird.
Bei einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein das Zentrum des k-Raums aufweisendes Spiralsegment zunächst mit identischer oder im Wesentlichen gleicher Abdeckung des k-Raums in umgekehrter Richtung abgefahren wird. Durch einen Vergleich des MR-Signals des in beiden Richtungen abgefahrenen Spiralsegments kann eine Korrektur von Off-Resonanzeffekten durchgeführt werden.
Die verschiedenen bislang beschriebenen Verfahrensvarianten sind kompatibel mit einer üblichen Schichtselektion, bei der während eines HF-Anregungspulses und gegebenenfalls auch während HF-Refokussierungspulsen ein Schichtselektionsgradient geschaltet wird. Innerhalb der angeregten Schicht erfolgt sodann eine zweidimensionale Abtastung des k-Raums. Zur Aufnahme eines 3D-Volumens können eine Mehrzahl von Schichten angeregt werden. Dies braucht nicht streng chronologisch erfolgen. Bei einer T2-Gewichtung hat ein Pulszug häufig eine Dauer von einigen wenigen hundert Millisekunden. Die Wartezeit bis zur Anregung derselben Schicht beträgt jedoch eine bis mehrere Sekunden, bis wieder genügend zur Anregung verfügbare Magnetisierung aufgebaut ist. Die verbleibende Zeit kann dann beispielsweise gefüllt werden, indem zwischenzeitlich andere Schichten angeregt und kodiert werden.
Die beschriebenen Verfahrensvarianten sind auch kompatibel mit anderen Anregungsarten. So kann beispielsweise auch eine breite Schicht angeregt werden, innerhalb derer eine 3D-Kodierung durchgeführt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass zur Ortskodierung Gradientenfelder so geschaltet werden, dass während der Aufnahmeintervalle Spiralsegmente mehrerer in parallelen Ebenen des k-Raums gelegenen spiralförmiger Abtastmuster abgefahren werden. Bevorzugt wird hierbei entlang einer Normalen der parallelen Ebenen innerhalb einer angeregten Schicht eine zusätzliche Phasenkodierung durchgeführt. Bei einem derartigen Verfahren können Off-Resonanzeffekte besonders problematisch sein, so dass derartige Verfahren von den weiteren erfindungsgemäßen Merkmalen in besonderen Maß profitieren können.
Es kann weiter vorteilhaft sein, wenn vorgesehen ist, dass vor einem HF-Anregungspuls, insbesondere vor dem bereits oben genannten HF-Anregungspuls, ein Inversionspuls erzeugt wird zur Unterdrückung eines Signals mit einer bestimmten T1-Zeit. Vorzugsweise erfolgt dies zur Unterdrückung eines von der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit erzeugten Signals.
Die Erfindung kommt ferner besonders zum Tragen, wenn vorgesehen wird, dass eine fettsignalunterdrückende Pulssequenz angewendet wird.
Die Erfindung wird nun anhand einiger weniger Ausführungsbeispiele näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese wenigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.
Es zeigt:

1 ein Sequenzdiagramm zu einem erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahren,
2 eine erfindungsgemäß ausgestaltetes und alternierendes Abfahren von Spiralsegmenten und Zeitverläufe der geschalteten Gradientenfelder,
3a bis 3c eine Multiechosequenz mit erfindungsgemäßer Gradientenschaltung unter Alternierung und zyklischer Permutierung von Spiralsegmenten,
4a bis 4c unterschiedliche Übergangstrajektorien zu und von gleich bleibenden Abfahrpunkten bzw. Anfahrpunkten,
5a und 5b einen Vergleich von alternierender (5a) und gleichorientierter (5b) Ortskodierung und Anfahrung von Spiralsegmenten,
6a ein das Zentrum des k-Raums abdeckendes Spiralsegment, welches zunächst an der ky-Achse gespiegelt, jedoch gleichorientiert abgefahren wird,
6b ein das Zentrum des k-Raums abdeckendes Spiralsegment, welches zunächst in umgekehrter Richtung abgefahren wird,
7a bis 7c schematische Darstellungen von Gradientenverläufen zur Bildung einer Anfahrtrajektorie,
8 eine Darstellung von Spiralsegmenten im k-Raum und der Lage der k-Raumpunkte zu Beginn und Ende jedes k-Raumsegments bei tangentialen An- und Abfahrtrajektorien,
9a bis 9c eine Darstellung von zwei gegenüber der kx-Achse gespiegelten Anfangspunkten ksp+ und zugehörige Gradientenverläufe der Anfahrtrajektorien,
10 ein spiralförmiges Abtastmuster und eine Anfahrtrajektorie zu einem nächsten Spiralsegment.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugszahlen.
1 zeigt ein Sequenzdiagramm zu einem erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahren. Bei der Messsequenz handelt es sich um eine RARE-Sequenz mit spiralförmiger k-Raum-Trajektorie 11. Dargestellt ist lediglich der Anfang der Sequenz mit zwei Refokussierungsperioden.
Nach einem Zeitraum von TE/2 wird nach einem einen HF-Puls 12 bildenden HF-Anregungspuls 13 mit einem Flipwinkel von 90° eine Folge von als HF-Refokussierpulse 14 mit Flipwinkel 180° ausgebildeten HF-Pulsen 12 im äquidistanten Abstand TE generiert und mittels einer HF-Sendespule und eines MR-Tomographen in ein Messobjekt eingestrahlt.
Jeweils in der Mitte zwischen zwei HF-Pulsen 12 bildet sich ein Spin-Echo aus, welches in den Aufnahmeintervallen 1 („acq“) erfasst wird. Die Aufnahmeintervalle 1 sind jeweils symmetrisch zwischen zwei HF-Pulsen 12 bzw. 14 angeordnet. Mittels HF-Empfangsspulen wird während der Aufnahmeintervalle 1 ein von dem Messobjekt ausgestrahltes MR-Signal aufgenommen.
Mit dem Schichtselektionsgradienten Gz, dessen zeitlicher Amplitudenverlauf 36 in 1 explizit dargestellt ist, wird eine Schicht in üblicher Weise angeregt, so dass eine Transversalmagnetisierung in dem Messobjekt lediglich in einer einzelnen ebenen Schicht erzeugt wird, so dass lediglich von dieser ebenen Schicht ein MR-Signal ausgestrahlt und aufgenommen wird.
Weiter sind in 1 die zeitlichen Verläufe 38, 40 der Gradientenstärken der Ortskodiergradienten Gx und Gy gezeigt.
Die Gradientenfelder werden dabei so geschaltet, dass während der Aufnahmeintervalle 1 einzelne Spiralsegmente 2, 3, 4,... (ähnlich wie in 2 gezeigt) eines in dem k-Raum 9 gebildeten spiralförmigen, ebenen Abtastmusters 10, abgefahren werden. TE/2 nach dem ersten Refokussierungspuls wird zunächst ausgehend vom Zentrum 18 des k-Raums 9 ein inneres Spiralsegment 2 abgefahren. Hierzu werden die sinusförmig oszillierenden Gradientenstärken der Gx -und Gy-Gradienten zunächst unter Beachtung der von der Technik und der Physiologie bestimmten vorgegebenen Randbedingungen bis zu einer maximalen Gradientenstärke erhöht und die Oszillationsfrequenz wird reduziert, je weiter sich die Kodierung vom Zentrum 18 des k-Raums 9 entfernt. Die nachfolgenden Spiralsegmente 2, 3, 4... werden sodann alternierend von außen nach innen und sodann wieder von innen nach außen abgefahren. Hierzu werden die Oszillationsfrequenz und die Phase der geschalteten Gradienten in geeigneter Weise angepasst.
Außerhalb der Aufnahmeintervalle 1 wird zu einem durch den jeweiligen HF-Puls 12 definierten Zeitpunkt vor jedem der HF-Refokussierungspulse 14 jeweils ein gleicher, außerhalb eines von der Aufnahme abgedeckten Bereichs 20 des k-Raums 9 gelegener Abfahrpunkt 16 angefahren.
In 1 ist der Abfahrpunkt 16 angefahren unmittelbar bevor der jeweilige HF-Refokussierungspuls 14 erzeugt wird.
2 zeigt links ein erfindungsgemäß ausgestaltetes und alternierendes Abfahren von Spiralsegmenten 2 bis 5 und rechts zugehörige zeitliche Verläufe 38, 40 der Gradientenstärken der geschalteten x- und y-Gradientenfelder. Gezeigt sind von oben nach unten vier Spiralsegmente 2 bis 5 mit ansteigendem Radius.
Die Trajektorie 11 startet im k-Raum 9 zunächst außerhalb eines Aufnahmeintervalls 1 und kurz nach Applikation des ersten HF-Refokussierungspulses 14 bei dem als 17 gekennzeichneten Anfahrpunkt kt+, der auf der negativen kx-Achse und bevorzugt außerhalb des durch die Spiralsegmente 2 bis 5 abgedeckten Bereichs 20 bzw. außerhalb der von den Spiralsegmenten 2 bis 5 bewirkten Abdeckung 21 des k-Raums 9 gelegen ist.
Zum Zeitpunkt des ersten Spin-Echos beginnt die Ortskodierung des innersten Spiralsegments 2. Das Spiralsegment 2 wird dabei von innen nach außen und linksläufig abgefahren. Nach Aufnahme des innersten Spiralsegments 2 wird der mit 16 gekennzeichnete Abfahrpunkt kt- angefahren. Die Koordinaten des Abfahrpunkts 16 kt- sind gegenüber dem Anfahrpunkt 17 kt+ invertiert. Es kann auch gesagt werden, dass Anfahrpunkt 17 und Abfahrpunkt 16 um 180° um das Zentrum 18 des k-Raums 9 gegeneinander rotiert sind.
Durch den 180°-HF-Refokussierungspuls werden auch die Koordinaten des Abfahrpunkts 16 kt- invertiert, so dass die Trajektorie 11 wieder an dem Anfahrpunkt 17 kt+ angelangt ist.
Sodann wird die Trajektorie 11 wieder am Anfahrpunkt 17 kt+ fortgesetzt und das nächste Spiralsegment 3 angefahren. Dieses Spiralsegment 3 wird dabei von außen nach innen und rechtsläufig abgefahren, und wird somit gegenüber dem sich innen anschließenden Spiralsegment 2 in umgekehrter Richtung abgefahren.
Nach Anfahren des Abfahrpunkts 16 kt- werden sodann die übrigen beiden Spiralsegmente 4 und 5 in jeweils alternierender Richtung in entsprechender Weise abgefahren.
3a bis 3c zeigen eine Multiechosequenz mit erfindungsgemäßer Gradientenschaltung unter Alternierung und zyklischer Permutierung von nicht explizit dargestellten Spiralsegmenten 2 bis 6. In 3a ist ein RARE-Pulszug mit fünf Aufnahmeintervallen 1 gezeigt ähnlich dem in 1 dargestellten Pulszug.
In 3b ist der zeitliche Verlauf 38 der Gradientenstärke des x-Gradienten gezeigt. Aus diesem Verlauf 38 ist ersichtlich, dass die Spiralsegmente 2 bis 6 zwar alternierend von innen nach außen und von außen nach innen abgefahren werden, jedoch in der Reihenfolge, welche einem chronologischen Abfahren des von ihnen gebildeten spiralförmigen Abtastmusters entspricht.
In 3c ist ein alternativer zeitlicher Verlauf 38 der Gradientenstärke des x-Gradienten gezeigt. Im Vergleich zu dem in 3b gezeigten Verlauf ist die Reihenfolge der Spiralsegmente 2 bis 6 zyklisch permutiert, so dass das innerste Spiralsegment 2 nicht mehr am Anfang des Pulszugs, sondern in der Mitte des Pulszugs abgefahren wird. Da der Bildkontrast maßgeblich von dem innersten Spiralsegment bestimmt ist, weisen aus den jeweils aufgenommenen MR-Signalen rekonstruierte MR-Bilder daher einen anderen Bildkontrast auf mit einer stärkeren T2-Gewichtung in 3c.
4a bis 4c zeigen unterschiedliche Übergangstrajektorien 48 zu und von gleich bleibenden Abfahrpunkten 16 und Anfahrpunkten 17. Die Übergangstrajektorien 48 setzen sich aus Anfahrtrajektorien 50 und Abfahrtrajektorien 52 zusammen. Die Anfahrtrajektorien 50 umfassen die Trajektorien vom Anfahrpunkt 17 bis zu dem Anfangspunkt ksp+ 32 eines nachfolgenden Spiralsegments 2 bis 7. Die Abfahrtrajektorien 52 umfassen die Trajektorien von dem Endpunkt ksp- 34 eines Spiralsegments bis zum Abfahrpunkt 16. In 4a sind der Übersicht halber nur die Übergangstrajektorien 48, 50, 52 zu und von dem inneren Spiralsegment 2 und die Übergangstrajektorien 48, 50 ,52 des äußeren Spiralsegments 5 explizit mit Bezugsziffern versehen. Anfahrtrajektorien 50 und Abfahrtrajektorien 52 finden sich beispielsweise auch in 4b bis 6b und 8 bis 10, wobei auch in diesen Zeichnungen nicht alle Übergangstrajektorien 48 explizit mit Bezugsziffern versehen sind. In 4a werden die Spiralsegmente 2 bis 5 in der alternierender Richtung abgefahren. Sich anschließende Spiralsegmente weisen keinen oder allenfalls einen geringen Überlapp auf. Die Übergangstrajektorien 48 weisen allerdings häufig starke Krümmungen und häufig auch eine Richtungsumkehr auf. Für die Übergangstrajektorien 48 sind daher teilweise hohe Änderungen der Gradientenstärken erforderlich.
In 4b werden die Spiralsegmente 2 bis 7 jeweils in der gleichen Umlaufrichtung abgefahren. Die Anfahrtrajektorien 50 und die Abfahrtrajektorien 52 sind gerade oder nur leicht gekrümmte Trajektorien und weisen daher keine Richtungsänderung auf. Die Übergangstrajektorien 48 und die sich an diese vorher und nachher anschließenden Spiralsegmente 2 bis 7 gehen tangential ineinander über. Die Anfangspunkte 32 und die Endpunkte 34 der Spiralsegmente 2 bis 7 liegen sämtlich in einer ersten Hälfte 28 des k-Raums 9, und zwar entsprechend der linksläufigen Drehrichtung der Spirale im Gegenuhrzeigersinn in der Hälfte des k-Raums 9 mit einer ky-Koordinate von kleiner oder gleich null.
Im Unterschied zu 4b werden in 4c die Spiralsegmente 2 bis 6 in jeweils aufeinanderfolgend umgekehrter Umlaufrichtung abgefahren. Die Übergangstrajektorien 48 sind ebenfalls gerade und gehen tangential in die Spiralsegmente 2 bis 6 über. Die Anfangspunkte ksp+ 32 und die Endpunkte ksp- 34 der linksläufigen Spiralsegmente 2, 4 und 6 liegen sämtlich in einer ersten Hälfte 28 des k-Raums 9, und zwar in der Hälfte des k-Raums 9 mit einer ky-Koordinate von kleiner oder gleich null. Die Anfangspunkte 32 und Endpunkte 34 der rechtsläufigen Spiralsegmente 3 und 5 liegen sämtlich in einer zweiten Hälfte 30 des k-Raums 9, und zwar in der Hälfte des k-Raums 9 mit einer ky-Koordinate von größer als null.
Sich anschließende Spiralsegmente 2 bis 7 weisen zwar in 4b und 4c einen etwas größeren Überlapp auf als in 4a, allerdings sind die Übergangstrajektorien 48 in 4b und 4c durch signifikant schwächere Gradientenstärken realisierbar. Weiter sind in den 4b und 4c die Spiralsegmente 2 bis 7 so ausgebildet, dass Anfangspunkte 32 und Endpunkte 34 der Spiralsegmente 2 bis 7 in Abhängigkeit von der Umlaufrichtung einer Abfahrung der Spiralsegmente 2 bis 7 entweder in der ersten Hälfte 28 oder in der zweiten Hälfte 30 liegen.
5a und 5b zeigen einen Vergleich von alternierender (5a) und gleichorientierter (5b) Ortskodierung und Anfahrung von Spiralsegmenten 2 bis 4. Details hierzu können anhand des bereits Beschriebenen unmittelbar den Zeichnungen entnommen werden.
6a zeigt rechts ein das Zentrum 18 des k-Raums 9 abdeckendes Spiralsegment 2, welches zunächst an der ky-Achse gespiegelt, jedoch gleichorientiert und zeitlich dem Segment 2 vorgeschaltet als spiralförmige Anfahrung 8 abgefahren wird. Links sind die zeitlichen Verläufe 38, 40 der Gradientenstärken der entsprechend geschalteten x- und y-Gradienten gezeigt.
6b zeigt ein das Zentrum 18 des k-Raums 9 abdeckendes Spiralsegment 2, welches zunächst in umgekehrter Richtung als zeitlich dem Segment 2 vorgeschaltete spiralförmige Anfahrung 8 abgefahren wird. Links sind die zeitlichen Verläufe 38, 40 der Gradientenstärken der entsprechend geschalteten x- und y-Gradienten gezeigt.
7a bis 7c zeigen schematische Darstellungen von Gradientenverläufen eines Gradienten zur Bildung einer Anfahrtrajektorie 50. Bei dem Gradienten kann es sich beispielsweise um den x-Gradienten oder den y-Gradienten handeln. Die Gradientenstärke ist mit G bezeichnet. Die maximal zulässige Gradientenstärke beträgt Gmax. Die Gradientenstärke beträgt am Anfahrpunkt kt+ jeweils null, am Ende des Gradientenverlaufs ist jeweils der Anfangspunkt ksp+ des nachfolgend abzutastenden Spiralsegments erreicht. Das nachfolgend abzutastende Spiralsegment soll initial mit einer Gradientenstärke G(ksp+) abgetastet werden. Der Gradientenverlauf der Anfahrtrajektorie 50 endet ebenfalls mit der Gradientenstärke G(ksp+). Die schrägen gestrichelten Linien deuten die maximal erzielbare slew-rate an. Die Fläche unter dem Gradienten entspricht der Distanz dK, welche im k-Raum zurückgelegt wird.
In 7a und 7b wird die gleiche Distanz dK zurückgelegt. Allerdings wird der Zielpunkt ksp+ in 7b unter den gegebenen Randbedingungen in minimaler Zeit t1min erreicht, da der Gradient mit maximaler slew-rate und Gradientenstärke abgefahren wird. In 7a werden die Randbedingungen nicht ausgeschöpft, so dass der Zieltpunkt ksp+ erst nach t1 > t1min erreicht ist.
In 7c liegen kt+ und ksp+ näher beieinander, so dass der Zielpunkt ksp+ bereits nach so kurzer Zeit t1min erreicht ist, dass wegen der begrenzten slew rate die Gradientenstärke Gmax nicht erreicht ist.
8 zeigt eine Darstellung von Spiralsegmenten 2, 3, 4 im k-Raum 9 und der Lage der k-Raumpunkte zu Beginn und Ende jedes Spiralsegments 2, 3, 4 bei tangentialen Übergangstrajektorien 48, wobei der Anfangspunkt 32 des n-ten Spiralsegments 2, 3, 4 durch den Punkt ksp+(n) bezeichnet ist, und wobei das Ende oder der Endpunkt 34 des n-ten Spiralsegments 2, 3, 4 durch den Punkt ksp-(n) bezeichnet ist. Unter den in diesem Ausführungsbeispiel gezeigten Bedingungen ist daher bei tangentialer Annäherung an das jeweilige Spiralsegment 2, 3, 4 der Anfangspunkt 32 ksp+(n) des n-ten Spiralsegments 2, 3, 4 jeweils vor dem Endpunkt 34 ksp-(n-1) des vorhergehenden Spiralsegments 2, 3, 4 gelegen, so dass der dazwischengelegene Spiralabschnitt doppelt durchfahren wird. Dies und die Konsequenzen sind bereits weiter oben näher erläutert worden.
9a zeigt anhand zweier zur x-Achse spiegelbildlicher Anfangspunkte ksp+ 32, dass die minimale Zeit zum Erreichen dieser Anfangspunkte 32 für denjenigen Anfangspunkt 32 kürzer ist, bei welchem die Anfahrtrajektorie 50 (die in 9a auch als trajl bezeichnet ist) des angefahrenen Spiralsegmentes 3 sich initial entlang der x-Achse in die gleiche Richtung bewegt wie die Drehrichtung der Spirale. 9b zeigt einen zeitlichen Verlauf der Gradientenstärke des x-Gradienten zu der Anfahrtrajektorie 50 (trajl). 9c zeigt den entsprechenden zeitlichen Verlauf der Gradientenstärke des x-Gradienten zu der Anfahrtrajektorie 50 (traj 2). Der Zeitraum der in 9c dunkler gezeichneten Fläche am Ende des Schaltzeitraums des x-Gradienten ist nicht erforderlich bei trajl, bei der keine Richtungsumkehr erfolgt. Der Zeitraum bis zum Erreichen der Signalauslesung des nächsten Spiralsegments 3 ist kürzer, wenn bis zum Beginn der Abtastung des nächsten Spiralsegments 3 keine Richtungsumkehr erforderlich ist.
10 zeigt ein spiralförmiges Abtastmuster 10 und eine Anfahrtrajektorie 50 zu einem nächsten Spiralsegment 3. In dem hier beispielhaft beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die resultierende Bildauflösung 1mm. Die Zeit zum Erreichen der Spirale von einem Anfahrpunkt kt+ am Rand des für diese Auflösung erforderlichen k-Raums 9 ist länger als 1.2 ms für die durch offene Kreise hervorgehobenen Anfangspunkte 32 des nachfolgenden Spiralsegments 3 bzw. länger als 1 ms für die durch verstärkte Punkte hervorgehobenen Anfangspunkte 32 bezogen auf ein Gradientensystem mit Gmax=30 mT/m und slew-rate slewmax= 150 T/m/s. Die durchgezogene Linie zeigt exemplarisch eine Anfahrtrajektorie 50 zu einem der betreffenden Anfangspunkte 32, bei der die Dauer der Anfahrtrajektorie 50 1.2 ms beträgt. 10 illustriert somit, dass die Zeitdauer der Anfahrtrajektorie 50 vor allem in dem Quadranten erhöht ist, der dem Startpunkt 17 gegenüber liegt und bei Durchlaufen des Spiralsegments 3 entgegen des Uhrzeigersinns im oberen Bereich des k-Raums 9 liegt. Soll die maximale Dauer der Anfahrtrajektorie 50 bspw. 1.2 ms betragen, so können die durch offene Kreise hervorgehobenen Anfangspunkte 32 nicht erreicht werden. In diesem Fall kann die Sequenz angepasst werden. Beispielsweise können andere Anfangspunkte 32 gewählt werden, die innerhalb einer Zeitdauer von 1.2 mm erreichbar sind. Andere Maßnahmen sind bereits weiter oben beschrieben worden.
Es kann zweckmäßig sein, wenn die Anfangspunkte 32 so gewählt werden, dass sie nicht in dem zuvor beschriebenen Quadranten liegen. Es kann alternativ oder zusätzlich vorteilhaft sein, wenn die Anfangspunkte 32 so gewählt werden, dass die Anfahrtrajektorie 50 ohne Richtungsumkehr in die Abtastung des nachfolgenden Spiralsegments 3 übergeht. Diese Vorteile greifen nicht nur in Bezug auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel, sondern gelten allgemein im Rahmen der beschriebenen Erfindung.
Zusammenfassend beschäftigt sich die Erfindung damit, die MR-Spiralbildgebung zu verbessern. Hierzu schlägt die Erfindung vor, Spiralsegmente 2 bis 8 umzuordnen, insbesondere alternierend abzufahren und/oder zu permutieren. Außerdem wird vorgeschlagen, zwischen den Aufnahmen der Spiralsegmente 2 bis 8 wiederholt die gleichen Abfahrpunkte 16 anzufahren, wobei die Abfahrpunkte 16 außerhalb des Zentrums 18 des k-Raums 9, bevorzugt außerhalb eines von den Spiralsegmenten 2 bis 8 abgedeckten Bereichs 20 des k-Raums 9 liegen.
Bezugszeichenliste

1: Aufnahmeintervall
2: Spiralsegment
3: weiteres Spiralsegment
4: weiteres Spiralsegment
5: weiteres Spiralsegment
6: weiteres Spiralsegment
7: weiteres Spiralsegment
8: spiralförmige Ausprägung der Anfahrung zum zentralen Spiralsegment
9: k-Raum
10: Abtastmuster
11: Trajektorie in 9
12: HF-Puls
13: HF-Anregungspuls
14: HF-Refokussierungspuls
16: Abfahrpunkt kt-
17: Anfahrpunkt kt+
18: Zentrum von 9
20: Bereich von 9
21: Abdeckung von 9
22: Anfangszeitpunkt
24: Endzeitpunkt
26: Achse von 9
28: eine erste Hälfte von 9
30: eine zweite Hälfte von 9
32: Anfangspunkt ksp+ eines Spiralsegmentes
34: Endpunkt ksp- eines Spiralsegmentes.
36: zeitlicher Verlauf der Gradientenstärke des z-Gradienten
38: zeitlicher Verlauf der Gradientenstärke des x-Gradienten
40: zeitlicher Verlauf der Gradientenstärke des y-Gradienten
42: zeitlicher Verlauf der Gradientenstärke eines Gradienten
44: Punkt im k-Raum
46: weiterer Punkt im k-Raum
48: Übergangstrajektorie
50: Anfahrtrajektorie
52: Abfahrtrajektorie

Claims

Verfahren der Magnetresonanztomographie, wobei Aufnahmeintervalle (1) vorgesehen sind, während derer ein Magnetresonanz-Signal aufgenommen wird, wobei zur Ortskodierung Gradientenfelder so geschaltet werden, dass während der Aufnahmeintervalle (1) Spiralsegmente (2 bis 8) eines in einem k-Raum (9) gebildeten spiralförmigen Abtastmusters (10) abgefahren werden und wobei zwischen den Aufnahmeintervallen (1) die Gradientenfelder so geschaltet werden, dass wiederholt ein gleicher Abfahrpunkt (16) des k-Raums (9) angefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfahrpunkt (16) von einem Zentrum (18) des k-Raums (9) beabstandet ist und außerhalb eines von den Spiralsegmenten (2 bis 8) abgedeckten Bereichs (20, 21) des k-Raums (9) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gradientenfelder zwischen den Aufnahmeintervallen so geschaltet werden, dass der Abfahrpunkt (16) in minimaler Zeit angefahren wird und/oder dass ein nachfolgendes Spiralsegment (2 bis 8) in minimaler Zeit angefahren wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf (36, 38, 40) von Gradientenstärken der Gradientenfelder durch Lösen eines mathematischen Minierungsproblems bestimmt wird, wobei als Zielfunktional eine Zeitdauer gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anfangspunkte (32) der Spiralsegmente (2 bis 8) in der Weise festgelegt werden, dass ein nachfolgendes Spiralsegment (2 bis 8), vorzugsweise ohne Richtungsänderung oder zumindest ohne wesentliche Richtungsänderung, tangential und/oder mit einer für die Ortskodierung vorgesehenen Abtastgeschwindigkeit des nachfolgenden Spiralsegments (2 bis 8) angefahren wird, und/oder dass Endpunkte (34) der Spiralsegmente (2 bis 8) in der Weise festgelegt werden, dass eine den Abfahrpunkt (16), vorzugsweise ohne Richtungsänderung oder zumindest ohne wesentliche Richtungsänderung, anfahrende Trajektorie (11) tangential an dem ausgehenden Spiralsegment (2 bis 8) anliegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gradientenfelder zwischen den Aufnahmeintervallen so geschaltet werden, dass ein Übergang zwischen einem im k-Raum (9) gebildeten Anfahrpunkt (17), dessen k-Raumkoordinaten vorzugsweise durch die negativen k-Raumkoordinaten des Abfahrpunkts (16) gegeben sind, und einem Anfangspunkt (32) eines nachfolgenden Spiralsegments (2 bis 8) mit einer geraden oder lediglich eine leichte Krümmung aufweisenden k-Raumtrajektorie durchfahren wird, wobei die Trajektorie tangential in das nachfolgend ausgelesene Spiralsegment übergeht, und/oder dass die Gradientenfelder zwischen den Aufnahmeintervallen so geschaltet werden, dass ein Übergang zwischen einem Endpunkt (34) eines abgefahrenen Spiralsegments (2 bis 8) und dem Abfahrpunkt (16) mit einer mit einer geraden oder lediglich eine leichte Krümmung aufweisenden k-Raumtrajektorie durchfahren wird, welche tangential von dem Endpunkt (34) in den Abfahrpunkt (16) übergeht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anfangspunkte (32) der Spiralsegmente (2 bis 8) in der Weise festgelegt werden, dass die Anfangspunkte (32) innerhalb einer vorgegebenen maximalen Zeitdauer angefahren werden, insbesondere wobei das spiralförmige Abtastmusters (10) Punkte im k-Raum (9) umfasst, die nicht innerhalb der vorgegebenen maximalen Zeitdauer angefahren werden können.
Verfahren der Magnetresonanztomographie, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Aufnahmeintervalle (1) vorgesehen sind, während derer ein Magnetresonanz-Signal aufgenommen wird und wobei zur Ortskodierung Gradientenfelder so geschaltet werden, dass während der Aufnahmeintervalle (1) Spiralsegmente (2 bis 8) eines in einem k-Raum (9) gebildeten spiralförmigen Abtastmusters (10) abgefahren werden, dadurch gekennzeichnet, dass Spiralsegmente (2 bis 8), die sich in dem spiralförmigen Abtastmuster (10) einander unmittelbar anschließen, in umgekehrter Richtung abgefahren werden, insbesondere wobei geradzahlige Spiralsegmente (2, 4, 6, 8) zu ungeradzahligen Spiralsegmenten (1, 3, 5, 7) alternierend in umgekehrter Richtung abgefahren werden und/oder wobei die Aufnahmeintervalle (1) zwischen durch HF-Pulse (12, 14) definierten Zeitpunkten mittig angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralsegmente in einer Reihenfolge abgefahren werden, welche eine Permutation gegenüber einem chronologischen Abfahren des von ihnen gebildeten spiralförmigen Abtastmusters (10) bildet, insbesondere wobei die Permutation eine zyklische Permutation ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ortskodierung Gradientenfelder so geschaltet werden, dass während der Aufnahmeintervalle (1) Spiralsegmente (2 bis 8) mehrerer, sich voneinander unterscheidender, insbesondere gegeneinander rotierter, spiralförmige Abtastmuster (10) abgefahren werden, und dass in Bezug auf die sich voneinander unterscheidenden Abtastmuster (10) Abfahrpunkte (16) wiederholt angefahren werden, deren Koordinaten im k-Raum (9) jeweils einen überwiegenden Anteil entlang einer bestimmten Richtung im k-Raum (9), insbesondere entlang einer durch den x-Gradienten definierten Richtung, haben, insbesondere wobei die Abfahrpunkte (16) identisch sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines HF-Anregungspulses (13) und nachfolgenden HF-Refokussierungspulsen (12, 14) eine Folge von Spin-Echos erzeugt wird, wobei die HF-Pulse (12, 13, 14) durch die HF-Refokussierungspulse (12, 14) gebildet sind, insbesondere wobei die Aufnahmeintervalle (1) zwischen den HF-Refokussierungspulsen (12, 14) vorgesehen sind.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Anregungspuls (12, 13) und die diesem nachfolgenden HF-Refokussierungspulse (12, 14) einen HF-Pulszug bilden und dass hintereinander mehrere HF-Pulszüge erzeugt werden, wobei sich voneinander unterscheidende, insbesondere gegeneinander rotierte, spiralförmigen Abtastmuster (10) oder die sich voneinander unterscheidenden, insbesondere gegeneinander rotierten, spiralförmigen Abtastmuster (10) jeweils einem der HF-Pulszüge zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Zentrum (18) des k-Raums (9) aufweisendes Spiralsegment (2) zunächst mit identischer oder im wesentlichen gleicher Abdeckung (20,21) des k-Raums (9) in umgekehrter Richtung abgefahren wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, ein dass ein das Zentrum (18) des k-Raums (9) aufweisendes Spiralsegment (2) zunächst um das Zentrum (18) des k-Raums (9) um 180° rotiert oder an einer Achse (26) des k-Raums (9) gespiegelt in gleicher Richtung abgefahren wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ortskodierung Gradientenfelder so geschaltet werden, dass während der Aufnahmeintervalle (1) Spiralsegmente (2 bis 8) mehrerer in parallelen Ebenen des k-Raums (9) gelegenen spiralförmiger Abtastmuster (10) abgefahren werden, insbesondere wobei entlang einer Normalen der parallelen Ebenen innerhalb einer angeregten Schicht eine zusätzliche Phasenkodierung durchgeführt wird.