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Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Betrieb einer Magnetresonanzeinrichtung, wobei Magnetresonanz-Rohdaten eines Aufnahmebereichs eines Patienten für einen Abtastbereich des k-Raums mittels einer ultrakurze Echozeiten nutzenden Magnetresonanzsequenz aufgenommen werden und ein erster Magnetresonanzbilddatensatz aus den Magnetresonanz-Rohdaten des k-Raumbereichs rekonstruiert wird. Daneben betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzeinrichtung, ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger.
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Magnetresonanzeinrichtungen, insbesondere zur Anwendung in der medizinischen Bildgebung, sind im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt, so dass gesagt werden kann, dass die Magnetresonanzbildgebung im medizinischen Bereich bereits etabliert ist. Bei der Magnetresonanzbildgebung wird das aufzunehmende Objekt, beispielsweise ein Patient, in einem homogenen, starken Magnetfeld, beispielsweise von 3 Tesla oder 7 Tesla, platziert, woraufhin Hochfrequenzpulse einer Magnetresonanzsequenz genutzt werden, um die Kernspins im Untersuchungsbereich anzuregen. Nach der Anregung erfolgt ein Relaxationsprozess, der sowohl die Magnetisierung in Richtung des Grundmagnetfelds als auch die transversale Komponente (Querkomponente) betrifft. Die Relaxation in Richtung des Grundmagnetfelds wird durch die T1-Relaxationszeit charakterisiert, die Relaxation der transversalen Komponente der Magnetisierung durch die T2-Relaxationszeit, im Folgenden auch kurz T2-Zeit. Inhomogenitäten des Grundmagnetfelds verstärken bei der Relaxation der transversalen Magnetisierung die gewebespezifischen Interaktionen, so dass es zu einer schnelleren Dephasierung und somit zu einer Verkürzung der T2-Relaxation kommt, so dass als messbare Relaxationszeit die sogenannte T2*-Relaxationszeit resultiert.
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Spinechosequenzen (SE-Sequenzen) und Gradientenechosequenzen (GRE) wirken einem Signalabbau durch zusätzliche Hochfrequenzpulse oder zusätzliche Gradientenpulse entgegen, insbesondere mit dem Ziel einer Reversierung der Spins. Bei derartigen Magnetresonanzsequenzen wird jedoch keine Grundmagnetfeldinhomogenität kompensiert, so dass die T2*-Relaxationszeit gemessen wird. Neben den genannten Typen von Magnetresonanzsequenzen, die ein Echo erzeugen, existieren auch Magnetresonanzsequenzen, die Magnetresonanz-Rohdaten direkt im freien Induktionszerfall (FID - Free Induction Decay) nach dem Anregungspuls vermessen, ohne dass ein Echo erzeugt wird. Diese unmittelbare Messung ermöglicht es, auch Magnetresonanzsignale von Materialien des menschlichen Körpers, die extrem kurze T2-Zeiten (und somit entsprechend T2*-Zeiten) besitzen, zu vermessen und bildlich darzustellen.
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Hierzu werden sogenannte Magnetresonanzsequenzen mit ultrakurzen Echozeiten verwendet, wobei unter einer ultrakurzen Echozeit vorliegend eine Echozeit (TE) verstanden werden soll, die kürzer als 500 µs ist. Im Gegensatz zur Verwendung herkömmlicher Magnetresonanzsequenzen, die beispielsweise Echozeiten von deutlich über eine Millisekunde verwenden, wobei nach dieser Zeit das Magnetresonanzsignal von Materialien mit sehr kurzen T2- beziehungsweise T2*-Zeiten nicht gemessen werden kann, sind solche Materialien mittels Magnetresonanzsequenzen mit ultrakurzen Echozeiten darstellbar. Derartige Materialien umfassen beispielsweise Knochen, Sehnen, Bänder, Zähne, Lungengewebe und dergleichen.
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Beispiele von Magnetresonanzsequenzen mit ultrakurzen Echozeiten sind die UTE-Sequenz (UTE - Ultra Short Echo Time), die PETRA-Sequenz (PETRA - Point-wise Encoding Time Reduction with Radial Acquisition) und die zTE-Sequenz (zTE - zero Echo Time). Bei ultrakurzen Echozeiten nutzenden Magnetresonanzsequenzen erfolgt die Akquisition der Magnetresonanz-Rohdaten aus dem abzutastenden Abtastbereich des k-Raums radial vom k-Raumzentrum nach außen. Während der Akquisition eines FIDs beziehungsweise der Abtastung einer vom k-Raumzentrum nach außen verlaufenden k-Raumlinie zerfällt für Materialien mit sehr kurzen T2-Zeiten das Magnetresonanzsignal bereits, so dass das Magnetresonanzsignal dieser Materialien im k-Raumzentrum zu Beginn der Abtastung deutlich höher ist als in den Außenbereichen des Abtastbereichs im k-Raum, wo sie je nach Dauer des Auslesezeitraums (RO - Readout) auch schon bereits vollkommen zerfallen sein können. Klinische Anwendungen von Magnetresonanzsequenzen mit ultrakurzen Echozeiten werden z.B. in dem Artikel von Robson et al., „Clinical ultrashort echo time imaging of bone and other connective tissues“, NMR in Biomedicine, 2006, Vol. 19, S. 765-780, beschrieben.
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Dadurch, dass das Magnetresonanzsignal von Materialien mit kurzen T2-Zeiten im k-Raumzentrum deutlich stärker vorhanden ist als in den Außenbereichen des abgetasteten k-Raums, wo es bereits zerfallen sein kann, haben die Magnetresonanzsignale solcher Materialien eine schlechte Punktspreizfunktion (PSF - Point Spread Funktion), so dass eine „Verschmierung“ in einem resultierenden Magnetresonanzbilddatensatz auftreten kann.
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Um diesen Effekt zu verringern, kann eine höhere Auslesebandbreite (BW) gewählt werden, wodurch der Abtastbereich des k-Raums schneller ausgelesen wird und der Zerfall des Magnetresonanzsignals während des Auslesezeitraums verringert wird. Mit einer höheren Auslesebandweite sinkt jedoch auch das Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR), was bei Materialien mit sehr kurzen T2-Zeiten, die oft mit einer vergleichsweise geringen Protonendichte auftreten, problematisch ist.
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MR-Bildgebungsverfahren, bei welchen Bilddaten aus zumindest zwei Datenaufnahmen ermittelt werden, sind beispielsweise aus der
US 2015 / 0 369 893 A1 oder der
US 2017 / 0 254 869 A1 bekannt.
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Die nachveröffentlichte deutsche Patentanmeldung
DE 10 2019 204 151 A1 schlägt ein automatisiertes Einstellverfahren für die Magnetresonanzbildgebung mit ultrakurzen Echozeiten vor, in dem optimierte Werte für Echozeit und Bandbreite auf Basis einer Bildsignal-Simulation, welche auf ermittelten Protokollparametern basiert, bestimmt werden sollen, wobei als Optimierungskriterien das Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR) und die Punktspreizfunktion (PSF) verwendet werden sollen. Mit anderen Worten soll dort für eine Messung mit gegebenem T2-Wert ein Optimum für die Echozeit und die Bandbreite ermittelt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Verbesserung der Punkspreizfunktion von Materialien mit sehr kurzen T2-Zeiten anzugeben, welches ohne eine Erhöhung der Bandbreite auskommt und einfach, insbesondere ohne zusätzlichen Messaufwand, umzusetzen ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein computerimplementiertes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Magnetresonanzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und einen elektronisch lesbaren Datenträger mit den Merkmalen des Anspruchs 13 Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein zweiter Magnetresonanzbilddatensatz aus den Magnetresonanz-Rohdaten in einem zentralen Teilbereich des Abtastbereichs im k-Raum rekonstruiert wird, durch Interpolation die zunächst geringere Auflösung des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes auf die Auflösung des ersten Magnetresonanzbilddatensatzes erhöht wird und ein Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz durch Kombination des ersten und des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes ermittelt wird.
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Die Erfindung schlägt mithin vor, zusätzlich zur normalen Rekonstruktion eines ersten Magnetresonanzbilddatensatzes aus allen Magnetresonanz-Rohdaten des Abtastbereichs des k-Raums, also des abgetasteten Anteils des k-Raums, zumindest einen weiteren, zweiten Magnetresonanzbilddatensatz zu berechnen, dessen k-Raum nicht komplett, sondern nur bis zu bestimmten maximalen k-Raumwerten gefüllt ist, die den Teilbereich definieren. Die fehlenden Ortsrauminformationen, nachdem der zweite Magnetresonanzbilddatensatz zunächst in einer geringeren Auflösung entsteht, werden durch Interpolation ermittelt, wodurch dieses Bildergebnis mit dem ursprünglichen Bildergebnis kombiniert werden kann.
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In dem Verfahren werden zunächst unter Nutzung einer Magnetresonanzsequenz mit ultrakurzer Echozeit Magnetresonanz-Rohdaten eines Aufnahmebereichs eines Patienten in einem Abtastbereich des k-Raums aufgenommen. Dabei erfolgt die Abtastung ausgehend vom k-Raumzentrum radial nach außen. Der k-Raum wird, wie üblich, im Abtastbereich aufgefüllt und der erste Magnetresonanzbilddatensatz wird, wie es im Stand der Technik bekannt ist, rekonstruiert. Wie eingangs bereits beschrieben wurde, sind Magnetresonanzsignale von Materialien mit sehr kurzen T2-Zeiten in den Außenbereichen des Abtastbereichs zum Abtastzeitpunkt bereits zerfallen, so dass diese hohen Raumfrequenzen für die Rekonstruktion verloren sind und sich das Signal dieser Materialien nur unscharf, das bedeutet mit schlechter Punktspreizfunktion (PSF), rekonstruieren lässt.
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Mithin wird vorgeschlagen, für eine zweite Rekonstruktion den abgetasteten k-Raum zu verkleinern, mithin einen Teilbereich des Abtastbereichs auszuwählen, indem die problematischen Außenbereiche „gekappt“ werden, mithin die entsprechenden Magnetresonanz-Rohdaten bei der Rekonstruktion des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes weggelassen werden. Nach der Rekonstruktion des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes wird die ursprüngliche Ortsraumauflösung (des ersten Magnetresonanzbilddatensatzes) durch Interpolation wieder hergestellt. Interpolationsverfahren zur Erhöhung der Auflösung eines Bildes sind im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt, wobei bevorzugt ein zumindest teilweise adaptiver, insbesondere im Hinblick auf Kantenerhaltung, Interpolationsalgorithmus genutzt werden kann, aber auch bekannte nichtadaptive Interpolationsalgorithmen eingesetzt werden können, beispielsweise Nächster-Nachbar-Algorithmen, bilineare Interpolationsalgorithmen, bikubische Interpolationsalgorithmen, Spline-Interpolationsalgorithmen und dergleichen. Bevorzugt wird eine große Anzahl benachbarter Bildpunkte bei der Interpolation berücksichtigt, um eine möglichst akkurate Interpolation und somit Erhöhung der Auflösung zu erhalten.
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Der durch Interpolation erstellte zweite Magnetresonanzbilddatensatz hat den Vorteil, dass der Zerfall des T2-Magnetresonanzsignals zum Teil umgangen wird, da er innerhalb des verkleinerten K-Raums, also des Teilbereichs, geringer ist. Mit anderen Worten werden k-Raumbereiche mit starkem Zerfall des Magnetresonanzsignals in der Rekonstruktion des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes nicht berücksichtigt, so dass das entstehende Bild daher - obwohl die Auflösung durch Interpolation erreicht wurde - eine bessere Auflösung von Materialien mit sehr kurzen T2-Zeiten erlaubt, als dies im ersten, auf konventionelle Weise ermittelten Magnetresonanzbilddatensatz möglich ist. Die PSF von Materialien mit kurzen T2-Zeiten ist daher im Allgemeinen im zweiten Magnetresonanzbilddatensatz höher als im ersten Magnetresonanzbilddatensatz.
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Diese Verbesserungen können, wie im Folgenden noch genauer dargelegt wird, durch Kombination des ersten Magnetresonanzbilddatensatzes und des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes in einen Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz bevorzugt zumindest größtenteils übernommen werden, um letztlich ein Bild zu erhalten, in dem Materialien mit sehr kurzer T2-Zeit verbessert dargestellt werden können.
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Mithin wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem die Bildqualität und die Punktspreizfunktion bei Messungen mit ultrakurzen Echozeiten für Materialien mit sehr kurzen T2-Zeiten verbessert werden kann. Die Erfindung beruht darauf, dass die äußeren k-Raumbereiche, bei deren Abtastung das Magnetresonanzsignal bereits zerfallen sein kann, nicht für die Berechnung berücksichtigt werden, sondern vielmehr ein verkleinerter Teilbereich rekonstruiert wird, wobei die Auflösung durch Interpolation, beispielsweise im Bildraum, wiederhergestellt wird. Dabei kann die vorliegende Erfindung ohne Verlängerung der Messzeit oder zusätzliche Messungen für jede Magnetresonanzsequenz mit ultrakurzen Echozeiten angewendet werden.
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Magnetresonanzsequenzen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, umfassen dabei insbesondere die UTE-Sequenz, die PETRA-Sequenz und die zTE-Sequenz.
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In konkreter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Teilbereich 30 bis 70 %, bevorzugt 50 %, des Abtastbereichs umfasst und/oder durch, insbesondere zum k-Raumzentrum, symmetrische Verkleinerung in allen k-Raumrichtungen definiert wird. Beispielsweise ist es möglich, bestimmte maximale Werte, üblicherweise Beträge, für die Raumfrequenzen in den verschiedenen k-Raumrichtungen anzugeben, wobei beispielsweise im Hinblick auf eine radiale Abtastung vor einem Regridding auf ein kartesisches System auch ein Kreisradius verwendet werden kann, um den Teilbereich zu definieren. Dabei erstreckt sich der Teilbereich bevorzugt in derselben Geometrie wie der Abtastbereich um das k-Raumzentrum, so dass eine symmetrische Verkleinerung in allen k-Raumrichtungen gegeben ist. Eine Verkleinerung um 50 % hat dabei den Vorteil, dass die halbe Auflösung entsteht, worauf gängige Interpolationsalgorithmen besonders einfach anwendbar sind.
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Zweckmäßigerweise kann die Größe des Teilbereichs in Abhängigkeit einer T2-Zeit eines in dem Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz abzubildenden Materials gewählt werden. Beispielsweise ist es mithin möglich, den Teilbereich so zu definieren, dass der Zerfall des Magnetresonanzsignals aufgrund einer sehr kurzen T2-Zeit nur bis zu einem bestimmten Grad eingetreten ist, bis die entsprechende Abtastung erfolgt. Zeiten, zu denen während eines Auslesezeitraums bestimmte Punkte im k-Raum abgetastet werden, lassen sich gemäß im Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen bereits problemlos ermitteln, vgl. beispielsweise den Artikel von Grodzki et al., „Ultrashort Echo Time Imaging Using Pointwise Encoding Time Reduction With Radial Acquisition (PETRA)“, Magnetic Resonance in Medicine 61: 510-518 (2012), dort beispielsweise 2.
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Wie bereits erwähnt, findet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine radiale Abtastung des k-Raums, mithin des Abtastbereichs, statt. Hierbei kann die Definition des Teilbereichs vor einem Regridding erfolgen, insbesondere als ein Kreis oder eine Ellipse um das k-Raumzentrum. Nachdem beim Regridding oft eine Orientierung an den dünn besetzteren Außenbereichen des k-Raums, hier des Abtastbereichs, stattfindet, kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch zweckmäßig sein, bei einem Regridding des Teilbereichs eine geringere Zellengröße zu verwenden als bei einem Regridding des gesamten Abtastbereichs, nachdem dort, im Gegensatz zu den äußeren Bereichen des Teilbereichs, eine dichtere Abtastung des k-Raums vorliegt. Auf diese Weise kann ein gegebenenfalls stattfindender Informationsverlust für den Teilbereich gegebenenfalls geringer gehalten werden.
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Die Kombination des ersten und des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes kann zumindest teilweise durch insbesondere gewichtete Mittelung im Ortsraum oder im k-Raum erfolgen.
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In einer ersten, einfachen Ausgestaltung kann eine Erhöhung der Bildqualität hinsichtlich der Materialien mit sehr kurzen T2-Zeiten bereits durch einfache Mittelung des ersten Magnetresonanzbilddatensatzes und des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes im Ortsraum geschehen. Liegen weitere Informationen vor, kann auch hier bereits eine gewichtete Mittelung eingesetzt werden, insbesondere eine bildpunktabhängig gewichtete Mittelung. Eine Mittelung ist jedoch auch im k-Raum denkbar, wozu, insbesondere je nach Interpolationsverfahren, der interpolierte zweite Magnetresonanzbilddatensatz wieder in den k-Raum zurücktransformiert werden und dort mit dem ursprünglichen, nicht-verkleinerten k-Raum, also den ursprünglichen Magnetresonanz-Rohdaten des gesamten Abtastbereichs, kombiniert werden kann.
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Hinsichtlich der Gewichtung kann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass die Gewichtung in Abhängigkeit eines insbesondere auf wenigstens ein in dem Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz darzustellendes Material, welches eine einen Schwellwert unterschreitende T2-Zeit aufweist, bezogenen und/oder bezogen auf eine den Schwellwert unterschreitende T2-Zeit ermittelten Segmentationsergebnisses des ersten und/oder des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes gewählt wird. Mit anderen Worten kann dann, wenn bekannt ist, an welchen Stellen Materialien mit sehr kurzen T2-Zeiten vorliegen, in diesen Bereichen eine starke Gewichtung des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes erfolgen, in anderen Bereichen eine stärkere Gewichtung des ersten Magnetresonanzbilddatensatzes.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der erste und/oder der zweite Magnetresonanzbilddatensatz bezogen auf wenigstens ein in dem Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz darzustellendes Material, welches eine einen Schwellwert unterschreitende T2-Zeit aufweist, und/oder auf eine den Schwellwert unterschreitende T2-Zeit segmentiert, wobei für das Material und/oder ein Material mit einer den Schwellwert unterschreitenden T2-Zeit aufweisende Bildbereiche die Bilddaten des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes in dem Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz verwendet werden. In diesem Kontext kann es zweckmäßig sein, wenn außerhalb der Bildbereiche die Bilddaten des ersten Magnetresonanzbilddatensatzes und/oder eine gewichtete Kombination verwendet werden. Mit anderen Worten können Bildbereiche mit Materialien beziehungsweise Stoffen, die eine sehr kurze T2-Zeit aufweisen, identifiziert werden, so dass eine Segmentierung möglich ist.
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So können Bereiche, in denen keine kurze T2-Zeit vorliegt und bei denen das Signal in den Außenbereichen des Abtastbereichs nicht zerfallen ist, aus dem ersten Magnetresonanzbilddatensatz verwendet werden, wobei in Bildbereichen mit sehr kurzer T2-Zeit die Bilddaten des interpolierten zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes herangezogen werden.
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Dabei lässt sich in allen Fällen, in denen eine Segmentierung bezüglich kurzer T2-Zeiten durchgeführt werden soll, dies besonders vorteilhaft auf Basis der ersten und zweiten Magnetresonanzbilddaten erreichen. So kann konkret vorgesehen sein, dass die Segmentierung wenigstens teilweise unter Verwendung eines bildpunktweisen Vergleichs des ersten und des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes erfolgt. Konkret können die beiden Magnetresonanzbilddatensätze bildpunktweise miteinander verglichen werden, nachdem davon auszugehen ist, dass im interpolierten zweiten Magnetresonanzbilddatensatz Bildbereiche mit sehr kurzen T2-Zeiten sowohl heller als auch schärfer dargestellt werden. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte Segmentierung der Bildbereiche, die relevant für die erfolgreiche, die Bildqualität erhöhende Kombination des ersten und des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes sind.
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Der Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz kann in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung an einer Schnittstelle bereitgestellt und/oder angezeigt und/oder einer weiteren Auswertung zugeführt werden, beispielsweise zur Ermittlung einer Schwächungskarte (µ-Map), insbesondere im Zusammenhang mit einer PET-Schwächungskorrektur. Andererseits erlaubt der Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz auch eine verbesserte Darstellung von Materialien mit sehr kurzen T2- (beziehungsweise T2*-)Zeiten, wie beispielsweise Knochen, Sehnen, Bänder, Zähne, Lungengewebe und dergleichen, so dass insbesondere auch ein diagnostischer Nutzen, insbesondere in der Orthopädie, möglich ist.
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Neben dem Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Magnetresonanzeinrichtung, aufweisend eine zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung mit wenigstens einem Prozessor und wenigstens einem Speichermittel. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung übertragen, mit welcher mithin eben so die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
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Konkret kann die Steuereinrichtung beispielsweise aufweisen:
- - eine grundsätzlich bekannte Sequenzeinheit zur Ansteuerung der weiteren Komponenten der Magnetresonanzeinrichtung zur Aufnahme der Magnetresonanz-Rohdaten mittels der ultrakurze Echozeiten nutzende Magnetresonanzsequenz,
- - eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion des ersten und des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes,
- - eine Definitionseinheit zur Definition des Teilbereichs,
- - eine Interpolationseinheit zur Anpassung der Auflösung des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes an die Auflösung des ersten Magnetresonanzbilddatensatzes,
- - eine Kombinationseinheit zur Ermittlung des Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatzes aus dem ersten und dem zweiten Magnetresonanzbilddatensatz, und
- - eine Schnittstelle zur Ausgabe des Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatzes.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist beispielsweise direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzeinrichtung ladbar und weist Programmmittel auf, um die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuereinrichtung der Magnetresonanzeinrichtung ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem erfindungsgemäßen elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein, welcher mithin darauf gespeicherte elektronisch lesbare Steuerinformationen umfasst, welche zumindest ein erfindungsgemäßes Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzeinrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Bei dem erfindungsgemäßen elektronisch lesbaren Datenträger handelt es sich bevorzugt um einen nichttransienten Datenträger, beispielsweise eine CD-ROM.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 einen Abtastbereich im k-Raum,
- 3 die Definition eines Teilbereichs im k-Raum,
- 4 eine erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung, und
- 5 den funktionalen Aufbau der Steuereinrichtung der Magnetresonanzeinrichtung gemäß 4.
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1 zeigt einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein Aufnahmebereich eines Patienten, der Materialien mit sehr kurzer T2-Zeit enthält, mittels einer Magnetresonanzsequenz, die ultrakurze Echozeiten (TE) nutzt, derart aufgenommen werden soll, dass die Materialien mit sehr kurzer, insbesondere also einen Schwellwert unterschreitender, T2-Zeit dennoch gut und in hoher Qualität erkennbar sind. Als Magnetresonanzsequenz kann beispielsweise konkret eine UTE-Sequenz, eine PETRA-Sequenz oder eine zTE-Sequenz verwendet werden.
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Dabei werden im Schritt S1, wie im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, mit der Magnetresonanzsequenz Magnetresonanz-Rohdaten aufgenommen, wobei der hier radial abgetastete Anteil des k-Raums als Abtastbereich des k-Raums bezeichnet werden soll. Eine Eigenschaft der radialen, am k-Raumzentrum beginnenden Abtastung des Abtastbereichs ist, dass für in den Außenbereichen des Abtastbereichs liegende Abtastpunkte innerhalb des Auslesezeitraums (Readout) für Materialien mit den Schwellwert unterschreitenden T2-Zeiten das T2-Magnetresonanzsignal bereits zerfallen sein kann.
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Nachdem daher, wie grundsätzlich bekannt, in einem Schritt S2 ein erster Magnetresonanzbilddatensatz unter Nutzung aller aufgenommenen Magnetresonanz-Rohdaten, mithin für den Abtastbereich, rekonstruiert wird, wird in einem Schritt S3 durch Definition eines Teilbereichs des Abtastbereichs die Rekonstruktion eines zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes, in dem die Materialien mit sehr kurzer T2-Zeit besser dargestellt sind, vorbereitet. Der Anteil des Abtastbereichs, den der Teilbereich umfasst, kann beispielsweise im Bereich von 30 bis 70 % des Abtastbereichs, bevorzugt bei 50 % des Abtastbereichs, liegen, vorteilhaft aber auch in Abhängigkeit des oben erwähnten Schwellwerts beziehungsweise einer T2-Zeit eines der genannten Materialien gewählt werden. Die Definition erfolgt dabei durch symmetrische Verkleinerung in allen k-Raumrichtungen, insbesondere also durch Definition von maximalen Betragswerten der Raumfrequenzen. Vorliegend erfolgt die Definition des Teilbereichs in einem von der radialen Abtastung auf ein kartesisches Abtastmuster regriddeten Abtastbereich, für den dieser Vorgang in den 2 und 3 genauer erläutert ist.
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2 zeigt beispielhaft einen Abtastbereich 1, also einen abgetasteten Anteil des k-Raums 2, mit entsprechenden Abtastpunkten 3, die durch ein Regridding auf eine kartesische Abtastung ermittelt wurden. Innerhalb dieses Abtastbereichs 1 wird nun der Teilbereich 4, vgl. 2, zentral definiert, wobei zur Rekonstruktion des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes im Schritt S4, vgl. 1, nur die an Abtastpunkten 3' innerhalb des Teilbereichs 4 vorliegenden Magnetresonanz-Rohdaten herangezogen werden, bei deren Aufnahme das Magnetresonanzsignal der Materialien mit sehr kurzer T2-Zeit noch nicht bzw. nur bis zu einem bestimmten Grad zerfallen war.
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Zurückkehrend zu 1 ist der im Schritt S4 rekonstruierte zweite Magnetresonanzbilddatensatz aufgrund der Nutzung lediglich des Teilbereichs 4 von geringerer Auflösung im Ortsraum, so dass in einem Schritt S5 durch Interpolation die Auflösung der des im Schritt S2 aus allen Magnetresonanz-Rohdaten des Abtastbereichs 1 rekonstruierten ersten Magnetresonanzbilddatensatzes entsprechend angepasst wird.
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In einem optionalen Schritt S6 dieses Ausführungsbeispiels werden durch Vergleich des interpolierten zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes und des ersten Magnetresonanzbilddatensatzes Bildbereiche identifiziert, in denen Materialien vorliegen, deren T2-Zeit den Schwellwert unterschreitet. Dabei findet ein bildpunktweiser Vergleich statt, da davon ausgegangen werden kann, dass die Bildbereiche mit Materialien sehr kurzer T2-Zeit aufgrund der Nichtbeachtung der Außenbereiche 5 des Abtastbereichs 1, bei deren Vermessung das T2-Magnetresonanzsignal bereits zerfallen war, eine höhere Helligkeit beziehungsweise eine bessere Kantenschärfe aufweisen.
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Diese Segmentierungsinformation des Schrittes S6 kann in einem Schritt S7, in dem der erste Magnetresonanzbilddatensatz und der interpolierte zweite Magnetresonanzbilddatensatz zu einem Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz kombiniert werden, genutzt werden, entweder, um eine ortsabhängige Gewichtung beim Zusammenführen der Magnetresonanzbilddatensätze derart zu erreichen, dass in Bereichen mit Materialien mit sehr kurzen T2-Zeiten der zweite Magnetresonanzbilddatensatz höher gewichtet wird und außerhalb dieser Bildbereiche der erste Magnetresonanzbilddatensatz höher, oder sogar derart, dass nur Bilddaten des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes in den Bildbereichen, in denen sehr kurze T2-Zeiten vorliegen, eingesetzt werden und insbesondere nur Bilddaten des ersten Magnetresonanzbilddatensatzes außerhalb dieser Bildbereiche. In allen Fällen wird ein Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz erzeugt, in dem die Bildqualität bezüglich der Materialien, deren T2-Zeit den Schwellwert unterschreitet, verbessert ist.
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4 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung 6. Diese weist, wie grundsätzlich bekannt, eine Hauptmagneteinheit 7 für den das Grundmagnetfeld erzeugenden Hauptmagneten auf, die eine Patientenaufnahme 8 definiert, in die der Patient zur Aufnahme von Magnetresonanz-Rohdaten mittels einer hier nicht näher gezeigten Patientenliege eingefahren werden kann. Die Patientenaufnahme 8 umgebend können beispielsweise eine Hochfrequenzspulenanordnung und eine Gradientenspulenanordnung, wie grundsätzlich bekannt, vorgesehen sein.
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Der Betrieb der Magnetresonanzeinrichtung 6 wird mittels einer Steuereinrichtung 9 gesteuert, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist und deren funktionaler Aufbau in 5 näher erläutert wird.
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Die Steuereinrichtung 9 umfasst demnach zunächst, wie grundsätzlich bekannt, eine Sequenzeinheit 10, mittels der Magnetresonanz-Rohdaten gemäß bestimmtere Magnetresonanzsequenzen aufgenommen werden können, die mithin auch zur Durchführung des Schrittes S1 eingerichtet ist. Mittels einer Rekonstruktionseinheit 11 können der erste Magnetresonanzbilddatensatz in Schritt S2 und der zweite Magnetresonanzbilddatensatz in Schritt S4 rekonstruiert werden. Eine Definitionseinheit 12 definiert den Teilbereich 4, auf den die Rekonstruktion des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes beschränkt werden soll, so dass durch sie mithin der Schritt S3 im Verfahren gemäß 1 durchgeführt werden kann.
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Die Steuereinrichtung 9 umfasst ferner eine Interpolationseinheit 13 zur Durchführung des Schrittes S5 gemäß 1 und eine Kombinationseinheit 14 zur Durchführung des Schrittes S7 gemäß 1, mithin zur Kombination des ersten und des zweiten Magnetresonanzbilddatensatzes zu dem Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz, der, wie im Übrigen bei Bedarf auch der erste Magnetresonanzbilddatensatz und/oder der zweite Magnetresonanzbilddatensatz, über die Ausgabe-Schnittstelle 16 bereitgestellt werden kann.
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Die Steuereinrichtung 9 kann optional auch eine Vergleichs- und Segmentierungseinheit 15 zur Durchführung des Schrittes S6 aufweisen.
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Die Funktionseinheiten 10 bis 15 werden durch wenigstens einen Prozessor der Steuereinrichtung 9 unter Nutzung von Computerprogrammmitteln eines erfindungsgemäßen Computerprogramms realisiert. Die Steuereinrichtung 9 kann ferner auch ein Speichermittel aufweisen, in dem beispielsweise die Magnetresonanz-Rohdaten, der erste Magnetresonanzbilddatensatz, der zweite Magnetresonanzbilddatensatz und der Ausgabe-Magnetresonanzbilddatensatz temporär oder für längere Zeit gespeichert werden können.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
