DE102020200786A1

DE102020200786A1 - Korrektur von verzerrten diffusionsgewichteten Magnetresonanzbilddaten

Info

Publication number: DE102020200786A1
Application number: DE102020200786.1A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Feiweier; Adam Kettinger; Josef Pfeuffer; Manuel Stich; Mario Zeller
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2021-07-29
Also published as: US11402454B2; US20210231763A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz beschrieben. Bei dem Verfahren wird eine Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF) ermittelt. Außerdem wird eine Störgradientensequenz (Gx/y/z(t)) auf Basis der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz festgelegt. Weiterhin wird ein Zeitintervall (t1, t2) für die Aufnahme von Diffusionsbilddaten ermittelt. Auf Basis der ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF) und der Störgradientensequenz (Gx/y/z(t)) wird eine zeitabhängige Magnetfeldabweichung (ΔBx/y/z(t)) in dem ermittelten Zeitintervall (t1, t2) ermittelt. Schließlich erfolgt eine Kompensation einer Bildverzerrung einer Aufnahme einer Diffusionsbildgebung, welche unter Anwendung der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz erfolgt, auf Basis der ermittelten Magnetfeldabweichung (ΔBx/y/z(t)). Ferner wird ein Verfahren zur Aufnahme von diffusionsgewichteten Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts (0) beschrieben. Es wird auch eine Bildkorrektur-Einrichtung (70) beschrieben. Überdies wird eine Magnetresonanzanlage (1) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufnahme von diffusionsgewichteten Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Bildkorrektureinrichtung. Überdies betrifft die Erfindung auch eine Magnetresonanzanlage.
Diffusionsgewichtete Magnetresonanzaufnahmen sind Magnetresonanzaufnahmen, mit deren Hilfe die Diffusionsbewegung von bestimmten Stoffen, insbesondere von Wassermolekülen, im Körpergewebe gemessen und räumlich aufgelöst dargestellt werden kann.
Unter „Magnetresonanzaufnahmen“ werden im Folgenden mit Hilfe eines im Rahmen eines Bildgebungsverfahrens angesteuerten Magnetresonanzgeräts erzeugte Bilddaten vom Inneren eines Untersuchungsobjekts verstanden, aber auch Parameterkarten, welche eine räumliche oder zeitliche Verteilung von bestimmten Parameterwerten innerhalb des Untersuchungsobjekts wiedergeben und z. B. aus den Bilddaten erzeugt werden können. Unter einer „Aufnahme“ von Magnetresonanzbilddaten wird das Durchführen eines Bildaufnahmeverfahrens mit Hilfe eines Magnetresonanzbildgebungssystems verstanden.
Die Diffusions-Bildgebung hat sich im klinischen Alltag insbesondere zur Schlaganfall-Diagnose etabliert, da die betroffenen Hirnregionen in diffusionsgewichteten Bildern bereits deutlich früher zu erkennen sind als in den klassischen Magnetresonanzaufnahmen. Zusätzlich wird die Diffusionsbildgebung auch in zunehmendem Maße im Umfeld der onkologischen, kardiologischen und muskuloskelettalen Erkrankungen eingesetzt. Eine Variante der diffusionsgewichteten Magnetresonanztomographie ist die Diffusions-Tensor-Bildgebung, bei der auch die Richtungsabhängigkeit der Diffusion erfasst wird. Diffusionsgewichtete Magnetresonanzaufnahmen umfassen im Folgenden sowohl im Rahmen von diffusionsgewichteten Magnetresonanztomographien erzeugte Magnetresonanzaufnahmen als auch im Rahmen von Diffusions-Tensor-Bildgebungen erzeugte Magnetresonanzaufnahmen.
Für die Erzeugung von diffusionsgewichteten Magnetresonanzaufnahmen müssen zunächst diffusionskodierte Rohdaten akquiriert werden. Dies erfolgt mit speziellen Messsequenzen, die im Folgenden als Diffusionsgradienten-Messsequenzen bezeichnet werden. Kennzeichnend bei diesen Messsequenzen ist, dass nach einer üblichen Auslenkung der Spins in eine Ebene senkrecht zum Grundmagnetfeld des Magnetresonanztomographen eine bestimmte Abfolge von Gradientenmagnetfeldpulsen geschaltet wird, welche die Feldstärke des äußeren Magnetfelds in einer vorgegebenen Richtung variieren. Bei Vorliegen einer Diffusionsbewegung geraten die präzedierenden Kerne aus der Phase, was sich im Messsignal bemerkbar macht.
Bei der Diffusionsbildgebung werden in der Regel mehrere Bilder mit unterschiedlichen Diffusionsrichtungen und Wichtungen, d. h. mit unterschiedlichen Diffusionskodierungs-Gradientenpulsen, aufgenommen und miteinander kombiniert. Die Stärke der Diffusionswichtung wird meist durch den sogenannten Diffusionsgewichtungsfaktor, auch als „b-Wert“ bezeichnet, definiert. Die unterschiedlichen Diffusionsbilder bzw. die daraus kombinierten Bilder oder Parameterkarten können dann zu den gewünschten diagnostischen Zwecken verwendet werden. Um den Einfluss der Diffusionsbewegung richtig abschätzen zu können, wird zum Vergleich in vielen Fällen eine weitere Referenzaufnahme verwendet, in der kein Diffusionskodierungs-Gradientenpuls geschaltet wird, d. h. ein Bild mit b = 0. Die Puls-Messsequenz zur Akquisition der Referenz-Rohdaten ist in der gleichen Art aufgebaut wie die Diffusionsgradienten-Messsequenz mit Ausnahme der Aussendung der Diffusionskodierungs-Gradientenpulse. Alternativ kann auch eine Referenzaufnahme mit einem b-Wert ≠ 0 durchgeführt werden.
Insbesondere bei der diffusionsgewichteten echoplanaren Bildgebung, abgekürzt dw-EPI, treten durch Wirbelströme verursachte Verzerrungen auf. Das Auftreten der Verzerrungen hängt mit den bei der dw-EPI verwendeten hohen Gradientenamplituden der Diffusionsgradienten zusammen und der großen Empfindlichkeit der dw-EPI auf statische und dynamische Feldstörungen. Typische Werte für die Empfindlichkeit von EPI-Sequenzen sind 10Hz/Pixel in Phasenkodierungsrichtung.
Wie bereits erwähnt, werden in der Diffusionsbildgebung üblicherweise mehrere Bilder mit unterschiedlichen Diffusionsrichtungen und Gewichtungen aufgenommen und miteinander kombiniert, um daraus beispielsweise Parameterkarten zu berechnen. Die erstellen Parameterkarten werden dann für diagnostische Zwecke eingesetzt. Die bei der Bildgebung erzeugten Diffusionsgradienten verursachen allerdings Wirbelstromfelder, welche wiederum zu Bildverzerrungen beitragen, deren Gestalt von der Amplitude der Gradienten und deren Richtung abhängt. Werden die aufgenommenen Einzelbilder unkorrigiert miteinander kombiniert, so kommt es zu fehlerhaften Zuordnungen von Pixelinformationen aufgrund der für jedes Bild unterschiedlichen Verzerrungen. Dies führt zu Fehlern oder zumindest zu einer reduzierten Präzision der berechneten Parameter.
Herkömmlich werden zur Reduktion wirbelstrombedingter dw-EPI-Verzerrungen Registrierungsverfahren eingesetzt. Bei solchen Verfahren wird ein Referenzbild festgelegt. Das Referenzbild ist in der Regel ein Bild ohne Diffusionsgewichtung oder ein passendes anatomisches Bild. Dann werden Optimierungsverfahren auf die verzerrten Bilder unter Verwendung definierter Transformationsvorschriften, wie zum Beispiel Skalierung, Scherung, Verschiebung oder auch komplexere Transformationen höherer Ordnungen angewandt, um das verzerrte Bild der Geometrie des Referenzbildes anzugleichen. Derartige Herangehensweisen werden in Haselgrove et al. in Magn. Reson. Med. 26:960, 1996 und Bodammer et al., Magn. Reson. Med. 51:188, 2004 beschrieben.
Allerdings bestehen bei Registrierungsverfahren Probleme hinsichtlich der Qualität der Bilder und der Bewegung des Untersuchungsobjekts. Insbesondere bei der Diffussionsbildgebung im Körperstamm, zum Beispiel dem Abdomen, kann das Signal-zu-Rausch-Verhältnis von Einzelbildern mit höheren Diffusionswichtungen derart gering sein, dass eine zuverlässige Registrierung der Bilder nicht länger möglich ist. Eine Bewegung des Untersuchungsobjekts kann dazu führen, dass die dem Registrierungsverfahren zugrunde gelegten definierten Transformationseigenschaften nicht mehr länger gültig sind.
In einem alternativen Ansatz von O'Brien et al., IEEE Trans. Med, Imag. 32:1515, 2013 wird das Wirbelstromverhalten eines MR-Systems zunächst im Rahmen der Systemeinstellung charakterisiert und diese Information später bei der eigentlichen Diffusionsmessung zur Korrektur der Bilder verwendet. Allerdings ist bei dieser Vorgehensweise die Aufnahmedauer sehr lang, der tatsächliche Messablauf kann nur eingeschränkt berücksichtigt werden und es besteht die Notwendigkeit, dass der zeitliche Ablauf der Kalibrierungsmessung zur späteren klinischen Messung passen muss. Diese Einschränkung führt dazu, dass für jedes klinische Messprotokoll eine eigene passende Kalibrierung durchgeführt werden muss.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein robustes, schnelles und präzises Verfahren zur Korrektur von Verzerrungen bei der diffusionsgewichteten Bildgebung zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz gemäß Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Aufnehmen von diffusionsgewichteten Magnetresonanzbilddaten gemäß Patentanspruch 13, eine Bildkorrektur-Einrichtung gemäß Patentanspruch 14 sowie eine Magnetresonanzanlage gemäß Patentanspruch 16 gelöst.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz wird eine Gradienten-Impulsantwortfunktion ermittelt. Diese Gradienten-Impulsantwortfunktion wird mit Hilfe einer Testgradientenfolge für ein MR-System generisch bestimmt. D.h., sie ist anschließend universell anwendbar auf ganz unterschiedliche Pulssequenzen. Die Messdaten für die Gradienten-Impulsantwortfunktion werden mit einem MR-Experiment ermittelt, bei dem RF-Anregungspulse erzeugt und MR-Signale erfasst werden. Die MR-Pulssequenz umfasst dabei einen RF-Puls, einen Schichtselektionsgradienten und die Testgradienten.
Außerdem wird eine Störgradientensequenz auf Basis der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz festgelegt. Die Störgradientensequenz umfasst Gradienten, welche zu einer wirbelstrombedingten Magnetfeldstörung beitragen. Dies sind in der Regel die Gradienten einer Pulssequenz mit den stärksten Amplituden.
Wird zur Ermittlung der Gradienten-Impulsantwortfunktion eine Referenzmessung durchgeführt, wie später noch ausführlich erläutert wird, so ist entscheidend, dass die Störgradientensequenz diejenigen Gradienten enthält, die eine Abweichung von der Referenzmessung kennzeichnen.
Im einfachen Fall wird die Referenzmessung mit einem b-Wert b = 0 ausgeführt, d.h. ohne Diffusionsgradienten. Die zu korrigierende Aufnahme wird dann mit einem b-Wert b > 0, d.h. mit Diffusionsgradienten, durchgeführt. Hier enthält die Störgradientensequenz die Diffusionsgradienten der zu korrigierenden Aufnahme.
In einem komplexeren Fall wird die Referenzmessung mit kleinem b-Wert und zusätzlichen Spoiler-Gradienten ausgeführt. Dann erfolgt die zu korrigierende Aufnahme mit hohem b-Wert ohne Spoiler-Gradienten. Hier enthält die Störgradientensequenz die Diffusionsgradienten der zu korrigierenden Aufnahme sowie die Diffusions- und Spoilergradienten der Referenzmessung mit invertierter Polarität. Nur wenn die zu erwartende Verzerrung durch die Gradienten der Referenzmessung klein ist, beispielsweise um den Faktor 10 kleiner als diejenige der starken Diffusionsgradienten, kann deren Beitrag vernachlässigt werden.
Weiterhin wird ein Zeitintervall mit den Randzeiten t₁, t₂ für die Aufnahme von Diffusionsbilddaten ermittelt. Denn jede Feldabweichung, die während der Aufnahme der Diffusionsbilddaten auftritt, führt bei der Diffusionsbildgebung zu Bildverzerrungen. Die während der Aufnahme der Rohdaten aufgrund der Feldabweichungen zusätzlich akkumulierte Signalphase addiert sich aufgrund der geschalteten ortskodierenden Gradientenfelder zu der korrekten Signalphase hinzu und führt zu räumlichen Verschiebungen im Bilddatenraum.
Auf Basis der ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion und der Störgradientensequenz wird in einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Bildkorrekturverfahrens eine zeitabhängige Magnetfeldabweichung, im Folgenden auch kurz Feldabweichung genannt, in dem ermittelten Zeitintervall ermittelt.
Die Feldabweichungen ΔB_x/y/z (t) lassen sich aus sogenannten korrigierten Gradienten G_x/y/z ^korr (t) berechnen. Die korrigierten Gradienten ergeben sich aus einer Faltung der Gradienten-Impulsantwortfunktion mit den durch die Pulssequenz definierten nominellen Gradienten G_x/y/z(t) der Störgradientensequenz im Ortsraum bzw. einer Multiplikation der Fourier-Transformierten der Gradienten-Impulsantwortfunktion mit dem nominellen Gradienten G_x/y/z(t) im Frequenzraum.
Schließlich erfolgt ein Kompensieren einer Bildverzerrung einer Aufnahme einer Diffusionsbildgebung, welche unter Anwendung der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz erfolgt, auf Basis der ermittelten Magnetfeldabweichung ΔB_x/y/z(t).
Vorteilhaft wird eine verbesserte Bildqualität und damit eine präzisere Beschreibung des Diffusionsverhaltens in einem Untersuchungsbereich erreicht.
Zudem kann durch die Verwendung einer generischen Systemcharakterisierung, d.h. der Gradienten-Impulsantwortfunktion, das Bildkorrekturverfahren vorteilhaft für jedes Messprotokoll ohne die Notwendigkeit erneuter Kalibrierungsmessungen angewendet werden.
Das Kompensieren kann eine Korrektur einer Bildverzerrung, also eine passive Kompensation aufweisen. In dieser Variante wird eine über das ermittelte Zeitintervall zeitlich gemittelte Magnetfeldabweichung ΔB_χ/y/z auf Basis der bereits ermittelten zeitabhängigen Magnetfeldabweichung ΔB_x/y/z(t) ermittelt. Eine mittlere Feldabweichung ΔB_χ/y/z kann beispielsweise als Zeitintegral über das vollständige Intervall der Diffusionsbilddatenaufnahme ermittelt werden: $Δ B_{x/y/z} = \frac{1}{t_{2} - t_{1}} \int_{t_{1}}^{t_{2}} dt Δ B_{x/y/z} (t) .$
Alternativ kann auch ein Zeitintervall für die Integration gewählt werden, in dem nur die zentralen k-Raum-Daten abgetastet werden oder eine gewichtete Mittelung mit stärkerer Wichtung der zentralen k-Raum-Abtastung erfolgt.
Auf Basis der gemittelten Magnetfeldabweichung ΔB_χ/y/z wird eine lokale Verschiebung ermittelt. Dabei ist die funktionelle Abhängigkeit der lokalen Verschiebung von Signalbeiträgen im Bild von der mittleren Feldabweichung ΔB_χ/y/z für eine bestimmte Diffusionsbildgebungspulssequenz, wie zum Beispiel die echoplanare Bildgebung, vorab bekannt.
Die lokale Verschiebung kann auf Basis der Pixelbandbreite PW entlang der Phasenkodierungsrichtung und einer auf der gemittelten Magnetfeldabweichung basierenden Frequenzabweichung Δf ermittelt werden. Die Pixelbandbreite PW, beispielsweise angegeben in Hz/Pixel oder Hz/mm, gibt an, um welche Distanz eine Information im Bild verschoben erscheint, wenn eine lokale Frequenzabweichung Δf mit einem bestimmten Wert vorliegt. Die Frequenzabweichung Δf ergibt sich aus der mittleren Feldabweichung ΔB_x/y/z: $Δ f = \frac{γ}{2 π} Δ B_{x/y/z} .$
Die Konstante γ gibt das gyromagnetische Verhältnis an. Die Pixelbandbreite hängt ab von Parametern der Diffusionsbilddatenaufnahme, wie zum Beispiel den Abmessungen des Bildgebungsbereichs, der Größe der Bildmatrix und dem Vorliegen einer Unterabtastung, wie zum Beispiel bei paralleler Bildgebung. Die Pixelbandbreite PW ergibt sich aus der Anzahl der Bildpixel Z_p, dem Echoabstand t_E und einem Unterabtastungsfaktor U zu: $PW = \frac{U}{z_{P} \cdot t_{E}} .$
Schließlich wird eine Bildkorrektur auf Basis der ermittelten lokalen Verschiebung durchgeführt. Die lokale Verschiebung ergibt sich dann aus dem Quotienten Δf/PW aus Frequenzabweichung Δf und Pixelbandbreite PW.
D.h., die bekannten, möglicherweise ortsabhängigen Verschiebungswerte werden dazu genutzt, dort, wo eine Verschiebung vorliegt, die Pixel entsprechend dem Verschiebungswert bzw. Verschiebungsvektor an die korrekte Position zu verschieben. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Bildkorrektur-Verfahrens werden wirbelstrombedingte Bildverzerrungen bei der Diffusionsbildgebung mit Hilfe einer Kalibration korrigiert.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass bestimmte Anteile der Magnetfeldabweichungen bereits während der MR-Aufnahme kompensiert und nicht erst anhand einer bereits erfolgten MR-Aufnahme korrigiert werden. Dabei werden ein oder mehrere Kompensationsgradienten auf Basis der ermittelten Magnetfeldabweichung ermittelt. Dann erfolgt eine Schaltung der Kompensationsgradienten während einer Diffusionsbildgebung, welche unter Anwendung der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz erfolgt.
In einer konkreten Ausgestaltung der aktiven Kompensation werden Anteile der Magnetfeldabweichungen niedriger Ordnung, beispielsweise nullter Ordnung und erster Ordnung, durch eine Schaltung von Kompensationsgradienten während der Diffusionsbildgebung unterdrückt, so dass diese Anteile keine Bildverzerrungen mehr hervorrufen.
In dem oben genannten Fall werden diejenigen Anteile der Magnetfeldabweichungen ermittelt, die sich innerhalb der aufzunehmenden Schicht als Feldbeitrag nullter Ordnung, d.h. ein konstanter Offset, und 1. Ordnung, d.h. gradientenartige Feldbeiträge, darstellen lassen. Während der Datenaufnahme werden dann, parallel zu den Bildgebungsgradienten, konstante oder zeitlich variable Kompensationsgradienten geschaltet. Beiträge nullter Ordnung lassen sich durch eine schaltbare B₀-Spule, sofern vorhanden, oder durch eine entsprechende Verschiebung der Demodulationsfrequenz für die MR-Signale kompensieren.
Alle nicht „aktiv“ kompensierten Feldabweichungen höherer Ordnungen, können dann, wie vorstehend beschrieben, in einer der Aufnahme nachfolgenden Bildkorrektur berücksichtigt werden.
Sofern der MR-Scanner mit schnell schaltbaren Feldspulen höherer Ordnung ausgestattet ist, können neben den konkret genannten Feldbeiträgen nullter Ordnung und erster Ordnung auch weitere Feldbeiträge höherer Ordnung bereits während der MR-Aufnahme kompensiert werden.
Es soll nochmals ausdrücklich erwähnt werden, dass die aktive Kompensation durch Schalten von Kompensationsgradienten während der eigentlichen Diffusionsbildgebung und die passive Kompensation durch eine nachfolgende Bildkorrektur miteinander kombiniert werden können. Auf diese Weise lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren an die technischen Möglichkeiten der vorliegenden Hardware des zur Diffusionsbildgebung genutzten MR-Systems sowie andere Beschränkungen, beispielsweise Zeitbeschränkungen oder Vorgaben für die Präzision der Bilddarstellung, anpassen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufnahme von diffusionsgewichteten Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts erfolgt eine Akquisition von diffusionskodierten Rohdaten mittels einer Diffusionskodierungs-Gradientenpulssequenz. Weiterhin werden diffusionskodierte Bilddaten auf Basis der akquirierten Rohdaten rekonstruiert. Die rekonstruierten diffusionskodierten Bilddaten werden schließlich einer Korrektur unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz unterzogen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufnahme von diffusionsgewichteten Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz.
Die erfindungsgemäße Bildkorrektur-Einrichtung weist eine Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Diffusionsbildgebungsdaten von einem Untersuchungsbereich auf. Teil der erfindungsgemäßen Bildkorrektur-Einrichtung ist eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln einer Gradienten-Impulsantwortfunktion. Die erfindungsgemäße Bildkorrektur-Einrichtung umfasst auch eine Gradientenfestlegungseinheit zum Festlegen einer Störgradientensequenz auf Basis der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz. Ferner weist die erfindungsgemäße Bildkorrektur-Einrichtung auch eine Intervallermittlungseinheit zum Ermitteln eines Zeitintervalls für die Aufnahme von Diffusionsbilddaten auf. Teil der erfindungsgemäßen Bildkorrektur-Einrichtung ist auch eine Störfeldermittlungseinheit zum Ermitteln einer zeitabhängigen Magnetfeldabweichung auf Basis der ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion und der Störgradientensequenz.
Teil der erfindungsgemäßen Bildkorrektur-Einrichtung ist auch eine Kompensationseinheit zum Kompensieren einer Bildverzerrung einer Aufnahme einer Diffusionsbildgebung, welche unter Anwendung der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz erfolgt, auf Basis der ermittelten Magnetfeldabweichung.
Die erfindungsgemäße Bildkorrektur-Einrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Bildkorrekturverfahrens.
Die erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage muss neben einem Grundfeldmagnetensystem, mit dem in üblicher Weise im Patientenmessraum ein Grundfeldmagnetfeld angelegt wird, eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Grundfeldmagnetsystems, ein Sendeantennensystem mit einer Hochfrequenzsendeeinrichtung, ein mehrere Gradientenspulen umfassendes Gradientensystem mit einer Gradientensystemschnittstelle, ein Empfangsantennensystem mit einer Hochfrequenzempfangseinrichtung und eine erfindungsgemäße Bildkorrektur-Einrichtung aufweisen. Die erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen Bildkorrektur-Einrichtung.
Die erfindungsgemäße Bildkorrektur-Einrichtung kann bevorzugt in Form von Software auf einer geeigneten programmierbaren Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage mit entsprechenden Speichermöglichkeiten realisiert sein. Auch die Hochfrequenzsendeeinrichtung, die Gradientensystemschnittstelle und die Hochfrequenzempfangseinrichtung können zumindest teilweise in Form von Softwareeinheiten realisiert sein, wobei wiederum andere Einheiten dieser Komponenten reine Hardwareeinheiten sind, beispielsweise ein Hochfrequenzverstärker, die Hochfrequenzsendeeinrichtung, eine Gradientenpulserzeugungseinrichtung der Gradientensystemschnittstelle oder ein Analog-/Digitalwandler der Hochfrequenzempfangseinrichtung etc. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung, insbesondere der genannten Einheiten, hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Magnetresonanzanlagen-Steuereinrichtungen auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, welches in einem transportablen Speicher hinterlegt und/oder über ein Netzwerk zur Übertragung bereitgestellt wird und so direkt in einen Speicher einer programmierbaren Magnetresonanzanlagen-Steuereinrichtung ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Bildkorrekturverfahrens und/oder alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufnahme von diffusionsgewichteten Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird.
Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z. B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
Zum Transport zur Steuereinrichtung und/oder zur Speicherung an oder in der Steuereinrichtung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit der Steuereinrichtung einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z. B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung auch die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
In einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz werden zur Ermittlung der Gradienten-Impulsantwortfunktion unterschiedliche Testgradienten ausgespielt. Dann werden eine Magnitudenantwort und eine Phasenantwort auf die unterschiedlichen Testgradienten gemessen. Zudem wird eine Referenzmessung ohne Testgradienten gemessen. Auf Basis der Magnitudenantwort und der Phasenantwort sowie der Referenzmessung wird eine Gradienten-Impulsantwortfunktion ermittelt. Vorteilhaft werden Störeffekte, welche zum Beispiel auf Wirbelströmen basieren, bei der Ermittlung der Gradienten-Impulsantwortfunktion mitberücksichtigt.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bildkorrekturverfahrens weisen die Testgradienten eine dreiecksförmige Gestalt auf und decken eine Mehrzahl von Frequenzen ab. Vorteilhaft wird ein breites Spektrum des Antwortverhaltens des Gesamtsystems erfasst, so dass ein breiter Bereich des k-Raums erfasst wird und eine exakte Korrektur von Verzerrungen durch Störfelder ermöglicht wird. Außerdem wird die ermittelte Gradienten-Impulsantwortfunktion durch die breite Frequenzabdeckung universell auf die unterschiedlichsten Gradientenpulssequenzen anwendbar.
Es können aber auch zur Bestimmung der Gradienten-Impulsantwortfunktion statt der Dreiecksimpulse Chirp-Impulse bzw. eine Kombination aus Dreiecks- und Chirpimpulsen verwendet werden. Eine derartige Vorgehensweise ist in Rahmer, J, Mazurkewitz, P, Börnert, P, Nielsen, T. Rapid acquisition of the 3D MRI gradient impulse response function using a simple phantom measurement. Magn Reson Med. 2019; 82: 2146-2159 und Vannesjo, S.J., Dietrich, B.E., Pavan, M., Brunner, D.O., Wilm, B.J., Barmet, C. and Pruessmann, K.P. (2014), Field camera measurements of gradient and shim impulse responses using frequency sweeps. Magn. Reson. Med., 72: 570-583 beschrieben.
Auch eine Ermittlung der Impulsantwortfunktion im Frequenzraum ist möglich. Im Frequenzraum sind die für die Korrektur notwendigen Faltungsoperationen vorteilhaft vereinfacht.
Die beschriebene Bildkorrektur kann nicht nur auf klassische Gradientensysteme mit drei orthogonalen Achsen und linearem Feldverlauf angewendet werden, sondern auch auf MR-Anlagen mit sogenannten Gradienten-Arrays mit zusätzlichen Kanälen und mit von klassischen Gradientensystemen abweichenden Feldgeometrien.
In einer speziellen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz umfasst die Störgradientensequenz die Diffusionsgradienten. Die Diffusionsgradienten haben aufgrund ihrer Stärke meist den größten Anteil an der Verursachung von Verzerrungen aufgrund von Wirbelströmen und werden daher besonders vorteilhaft bei der Korrektur dieser Verzerrungen mitberücksichtigt.
In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz umfasst die Störgradientensequenz zusätzliche, zur Diffusionsbildgebung genutzte Gradienten.
Die zusätzlichen, zur Diffusionsbildgebung genutzten Gradienten können beispielsweise Spoiler-Gradienten umfassen. Spoiler-Gradienten tragen zur Unterdrückung unerwünschter Signalkohärenzen bei. Auch die zusätzlichen Gradienten tragen, wenn auch meist in geringerem Umfang als die Diffusionsgradienten, zur Erzeugung von Verzerrungen bei, so dass sie vorteilhaft bei der Bildkorrektur berücksichtigt werden, um die Bildkorrektur noch präziser zu gestalten.
Die Störgradientensequenz kann aber auch sämtliche Gradienten einer Pulssequenz, d.h. unter anderem auch die schwächeren für die Bildgebung notwendigen Gradienten einer Bildgebungssequenz umfassen. Mithin lassen sich auch MR-Bildaufnahmen ohne Diffusionswichtung korrigieren. Dabei werden Verzerrungen aufgrund dynamischer Feldstörungen, welche aufgrund von Bildgebungsgradienten erzeugt werden, reduziert.
In einer speziellen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz umfasst die Störgradientensequenz eine Mehrzahl von zeitlich hintereinander durchgeführten Messungen zugeordneten Diffusionsgradientensequenzen. Diese Vorgehensweise ist zum Beispiel sinnvoll, wenn es zu einer schnellen zeitlichen Abfolge von Messungen, beispielsweise mehrerer Schichten mit einer ersten Diffusionswichtung und einer ersten Diffusionsrichtung, und danach mit einer zweiten Diffusionswichtung und einer zweiten Diffusionsrichtung kommt. Dabei treten, sofern die Zeitkonstanten der Wirbelstromfelder im Bereich der Dauer einer Aufnahme liegen, transiente Feldstörungen auf. In diesem Fall hängen Ausmaß und Geometrie einer Verzerrung einer Messung nicht nur von den während dieser Messung geschalteten Gradienten ab, sondern auch von Gradienten der vorhergehenden Messungen. Werden also mehrere solche Messungen hintereinander ausgeführt, so sollte bei der Ermittlung der Gradienten-Impulsantwortfunktion auch die Historie der vorhergehenden geschalteten Gradienten mitberücksichtig werden. Die Dauer des dabei zu berücksichtigenden Zeitraums kann aus den ermittelten Systemcharakteristika abgeschätzt werden.
Dabei umfasst die Zeitdauer der Störgradientensequenz vorzugsweise etwa das Dreifache einer für Wirbelstromfelder charakteristischen Zeitkonstanten. Mit der dreifachen Dauer sind die Störeffekte auf das e^-3-fache, also auf weniger als 5% reduziert. Vorteilhaft wird damit ein ausreichend umfangreicher Zeitraum berücksichtigt, in dem die Gradienten zum Auftreten eines Wirbelstroms beitragen. Auf diese Weise kann der Störeffekt von Wirbelströmen bei einer Mehrzahl von hintereinander ausgeführten Messungen noch genauer erfasst werden.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz wird eine zeitabhängige Magnetfeldabweichung erster Ordnung auf Basis der Störgradientensequenz und einer korrigierten Diffusionsgradientensequenz, welche durch eine Faltung der linearen Selbstterme der ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion mit der Störgradientensequenz berechnet wird, ermittelt.
Für lineare Feldabweichungen ergibt sich dann die Magnetfeldabweichung wie folgt: $Δ B_{x / y / z}^{1} (t) = (G_{x / y / z}^{k o r r} (t) - G_{x / y / z} (t)) \cdot (x, y, z) .$
Dabei ergeben sich die korrigierten Gradienten zu: $G_{x / y / z}^{k o r r} (t) = G I R F_{k, k} (t) * G_{x / y / z}^{} (t) .$
Die Terme GIRF_k,k(t) stellen dabei die linearen Selbst-Terme dar. X, y, z sind die Ortskoordinaten im Raum. K kann x, y oder z sein. Der Operator „*“ bewirkt eine Faltung im Zeitbereich: $G_{x / y / z}^{k o r r} = \int G_{x / y / z}^{} (τ) \cdot G I R F_{k, k} (t - τ) d τ$
Die linearen Selbstterme beschreiben die frequenzabhängige Amplitudenübertragung und Phasenübertragung auf den Gradientenachsen X, Y, Z. D.h. Kreuzterme auf die Achsen werden dabei nicht berücksichtigt. Die Selbstterme sind zeit- und temperaturstabil. Hierzu sei auf Stich, M, Pfaff, C, Wech, T, et al. Temperature-dependent gradient system response. Magn Reson Med.2019; 00: 1- 9 verwiesen.
Der Faltung im Zeitbereich entspricht eine Multiplikation im Frequenzraum.
In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz wird eine zeitabhängige Magnetfeldabweichung nullter Ordnung auf Basis einer zeitlichen Ableitung einer Faltung der Störgradientensequenz mit den Feldtermen 0-ter Ordnung der Gradienten-Impulsantwortfunktion ermittelt.
Die Magnetfeldabweichung 0-ter Ordnung ergibt sich aus einer zeitlichen Ableitung einer Faltung der Störgradientenfolge mit den Feldtermen nullter Ordnung der Gradienten-Impulsantwortfunktion, also wie folgt: $Δ B_{x / y / z}^{0} (t) = \frac{1}{γ} d (G_{x / y / z}^{} (t) * G I R F_{0, k} (t)) / d t .$
Die Terme GIRF₀,_k(t) stellen dabei die Feldterme nullter Ordnung dar. Die Konstante γ gibt das gyromagnetische Verhältnis an. Der Operator „*“ bewirkt eine Faltung im Zeitbereich.
Eine ausführliche Beschreibung der Anwendung der Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF zur Korrektur von Gradienten bei B₀-Feld-Änderungen findet sich in Vannesjo et al., Magn. Reson. Med., 76:45, 2015, Campbell-Wasburn et al., Magn. Reson. Med., 75:2278, 2015, Stich et al., Magn. Reson. Med. 80:1521, 2018 und Robison et al., Magn. Reson. Med. 81:2501, 2018 für zahlreiche nicht-kartesische Pulssequenzen.
Es können auch Feldstörungen aufgrund sogenannter Kreuzterme erster Ordnung der Gradienten-Impulsantwortfunktion berücksichtigt werden. Diese geben die zeitliche Variation der Gradientenfelder auf den Koordinaten-Achsen an, auf denen sich der die Störung auslösende Gradient nicht befindet. Die Kreuzterme beschreiben z.B. die Feldstörungen eines x-Gradienten auf die y-Gradientenachse. Eine solche Wirkung wird mit einem Kreuzterm xy symbolisiert. Vorteilhaft wird eine verbesserte Korrektur von Bildverzerrungen bei der Diffusionsbildgebung erreicht.
Bei der Bildkorrektur können auch dynamische B-Feldstörungen höherer Ordnung als der ersten Ordnung berücksichtigt werden. Diese Störeffekte können sich bei MR-Aufnahmen mit größerem Bildbereich FOV oder bei verschobenen Messungen im Außenbereich des Bildgebungsvolumens auf die Bildverzerrung auswirken. Vorteilhaft wird auch bei diesen speziellen Anwendungen eine verbesserte Bildqualität erreicht.

Im Folgenden wird eine kurze Tabelle der Feldterme bis 3. Ordnung veranschaulicht:

Nr.	Sphärische Harmonische	Ordnung
0	1	0
1	x	1
2	y
3	z
4	xy	2
5	zy
6	2z²- (x²+y²)
7	xz
8	x^2-y²
9	3yx²-y³	3
10	xyz
11	5yz²-y (x²+y²+z²)
12	2z³-3z (x²+y²)
13	5xz²-x (x²+y²+x²)
14	z (x²-y²)
15	x³-3xy²

Ist die zeitliche Charakteristik von B-Feldstörungen höherer Ordnung identisch oder zumindest ähnlich der Charakteristik der Störungen nullter oder erster Ordnung, so kann auf eine oft aufwändige systemspezifische Bestimmung dieser Feldstörungen vorteilhaft verzichtet werden. Stattdessen kann für jede Gradientenachse das Verhältnis zwischen den Störungen nullter bzw. erster Ordnung und den Störungen höherer Ordnung einmal festgelegt werden und kann dann bei der Korrektur berücksichtigt werden. Der Einfachheit halber wird dabei von einer unabhängigen linearen Überlagerung der durch die Gradientenaktivität auf den verschiedenen Gradientenachsen erzeugten Feldstörungen ausgegangen.
Die Ermittlung der Gradienten-Impulsantwortfunktion kann einmalig bei einer Installation einer MR-Anlage durchgeführt werden und dann für spätere Anwendungen hinterlegt werden. Wird eine Änderung am System vorgenommen, beispielsweise wird eine Gradientenspule ausgetauscht, so kann die Charakterisierung durch eine Ermittlung der Gradienten-Impulsantwortfunktion wiederholt werden. Die ermittelten Parameter der genannten Charakterisierung können auch auf andere MR-Anlagen desselben Typs einmalig ermittelt werden und in jeder MR-Anlage hinterlegt werden. Vorteilhaft wird der Aufwand für die Messung der Charakterisierung des Antwortverhaltens einer MR-Anlage stark reduziert.
Besonders bevorzugt wird eine lokale Verschiebung von Bildsignalen bzw. Pixeln als vorzugsweise skalares Verschiebungs-Transformationsfeld ermittelt, wobei für jeden Bildpunkt eine Verschiebung der Bildinformation vorzugsweise entlang der Phasenkodierungsrichtung erfolgt.
Auf Basis des Verschiebungs-Transformationsfeldes kann vorteilhaft auch eine Korrektur der Intensität für jeden Bildpunkt erfolgen. Auf diese Weise werden aufgrund der Verzerrungs-Korrektur auftretende Intensitätsverfälschungen korrigiert. Vorteilhaft werden Verfälschungen der Intensitätswerte von Pixeln, die sich aufgrund der Bildkorrektur ergeben, vermieden.
Weiterhin kann die beschriebene Bildkorrektur auch mit anderen Bildkorrekturen kombiniert werden, die auf der Basis der Ermittlung von Feldstörungen funktionieren. Dabei werden die unterschiedlichen Beiträge der B-Feldabweichungen addiert und aus der Summe der Beiträge die Verzerrung bzw. die resultierende Verschiebung berechnet. Auf diese Weise kann die Bildqualität weiter verbessert werden und die Bildkorrektur unterschiedlicher Artefakte kann effizient in einem Arbeitsgang durchgeführt werden.
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bildkorrektur-Einrichtung weist die Kompensationseinheit eine Mittelungseinheit zum Ermitteln einer über das ermittelte Zeitintervall zeitlich gemittelten Magnetfeldabweichung. Außerdem weist die Kompensationseinheit eine Verzerrungsermittlungseinheit zum Ermitteln einer Bildverzerrung auf Basis der gemittelten Magnetfeldabweichung auf. Die Kompensationseinheit umfasst weiterhin eine Korrektureinheit zum Durchführen einer Bildkorrektur auf Basis der ermittelten Bildverzerrung. In dieser Ausgestaltung wird eine passive Kompensation der wirbelstrombedingten Verzerrungen erreicht. Bei dieser Variante muss nur die Auswertung der Bildaufnahme im Vergleich zur herkömmlichen Vorgehensweise ergänzt werden, so dass der Aufwand für die Implementierung der Bildkorrektur-Einrichtung gering ist.
In einer Variante der erfindungsgemäßen Bildkorrektur-Einrichtung weist die Ermittlungseinheit eine Testeinheit zum Ausspielen von unterschiedlichen Testgradienten, eine Antwort-Ermittlungseinheit zum Messen einer Magnitudenantwort und einer Phasenantwort auf die unterschiedlichen Testgradienten, eine Referenzeinheit zum Durchführen einer Referenzmessung ohne Testgradienten und eine Funktionsermittlungseinheit zum Ermitteln einer Gradienten-Impulsantwortfunktion auf Basis der Magnitudenantwort, der Phasenantwort und der Referenzmessung auf. Vorteilhaft werden Störeffekte, welche zum Beispiel auf Wirbelströmen basieren, bei der Ermittlung der Gradienten-Impulsantwortfunktion mitberücksichtigt.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz Bildkorrekturverfahrens werden segmentierte MR-Aufnahmen korrigiert. Bei segmentierten Aufnahmen wird der k-Raum nicht mit einer einzigen Datenaufnahme (also nach einem HF-Anregungspuls) sondern mit mehreren Datenaufnahmen (je ein Segment pro HF-Anregungspuls) aufgenommen. Die Segmentierung kann entlang der Ausleserichtung erfolgen, wie zum Beispiel bei dem Verfahren RESOLVE, oder entlang der Phasenkodierungsrichtung.
Bei der Auslese-Segmentierung gilt die Gleichung (3) unverändert, um die Empfindlichkeit auf Feldabweichungen (d.h. die Pixelbandbreite) zu beschreiben. Im Vergleich zu nichtsegmentierten Verfahren arbeitet RESOLVE mit kürzeren Echoabständen, was zu einer reduzierten Empfindlichkeit führt.
Bei der Phasen-Segmentierung werden in jeder Aufnahme k-Raum-Zeilen übersprungen. Beispielsweise werden im ersten Segment die geraden Zeilen und im zweiten Segment die ungeraden Zeilen aufgenommen. Damit ändert sich Gleichung (3) um den Segmentierungsfaktor S zu $PW = \frac{U \cdot S}{z_{P} \cdot t_{E}} .$
Unterabtastung und Segmentierung können miteinander kombiniert werden.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz kann die Gradienten-Impulsantwortfunktion beispielsweise mit Hilfe einer MR-Testaufnahme mit Hilfe eines Phantoms ermittelt werden. Das bei der Erzeugung der Test-Gradienten erzeugte Magnetfeld kann aber alternativ oder zusätzlich auch mit Hilfe einer externen Feldkamera ermittelt werden. Die Bestimmung der Gradienten-Impulsantwortfunktion mit Hilfe eines Phantoms erfordert weniger logistischen Aufwand und ist kostengünstiger als die Vorgehensweise mit einer Feldkamera.
Alternativ kann auch eine direkte Messung der Feldterme der Gradienten anhand eines Phantoms oder mit Hilfe einer Feldkamera erfolgen, ohne eine Gradienten-Impulsantwortfunktion. Diese Vorgehensweise ist allerdings aufwändiger und dauert auch länger als die vorgenannte Vorgehensweise. Außerdem muss die direkte Messung bei einer Änderung von Messparametern erneut vorgenommen werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Pulsdiagramm einer echoplanaren Bildgebung ohne Diffusionswichtung,
2 ein Pulsdiagramm einer echoplanaren Bildgebung mit Diffusionswichtung,
3 ein Schaubild, welches eine Magnitudenantwort auf eine Folge von ausgespielten Testgradienten veranschaulicht,
4 ein Schaubild, welches eine Phasenantwort auf eine Folge von ausgespielten Testgradienten veranschaulicht,
5 ein Flussdiagramm, welches ein Bildkorrekturverfahren zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
6 ein Flussdiagramm, welches einen Schritt zur Ermittlung einer Gradienten-Impulsantwortfunktion im Rahmen des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
7 ein Blockdiagramm, welches eine Bildkorrektur-Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
8 ein Blockdiagramm, welches eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln einer Gradienten-Impulsantwortfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
9 eine schematische Darstellung eines MR-Bildgebungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
10 ein Schaubild, welches eine Folge von Testgradienten in der Zeitdomäne und der Frequenzdomaine veranschaulicht.

In 1 ist ein Pulsdiagramm 10 einer echoplanaren Bildgebung ohne Diffusionswichtung gezeigt. Das Pulsdiagramm 10 weist in einer ersten Zeile einen RF-Anregungspuls RF1 und einen RF-Refokussierungspuls RF2 auf. Weiterhin sind in der ersten Zeile Auslesefenster ADC eingezeichnet. In einer zweiten Zeile des Pulsdiagramms ist eine Folge von Auslesegradienten G_Read veranschaulicht. In einer dritten Zeile des Pulsdiagramms, welche für die Darstellung von Diffusionsgradienten G_Diff reserviert ist, sind keine Gradienten gezeigt, da die in 1 gezeigte Pulssequenz für eine Referenzmessung ohne Diffusionswichtung genutzt wird. In der in 1 gezeigten Darstellung wird auf die Veranschaulichung von Schicht- und Phasenkodiergradienten, welche ebenfalls Teil einer solchen Pulssequenz sind, allein der Übersichtlichkeit halber verzichtet worden.
In 2 ist ein Pulsdiagramm 20 einer echoplanaren Bildgebung mit Diffusionswichtung gezeigt. Zur Diffusionsbildgebung weist die in 2 gezeigte Pulssequenz zwei Diffusionsgradientenpulse G_Diff auf. Der Auslesevorgang findet mit Hilfe der Auslesegradienten G_Read in einem Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ statt. Auch in der Darstellung in 2 sind Schicht- und Phasenkodiergradienten, welche ebenfalls Teil einer solchen Pulssequenz sind, allein der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.
In 3 ist ein Schaubild gezeigt, welches eine Magnitudenantwort M als Antwort auf eine Folge von ausgespielten Testgradienten in Abhängigkeit von der Frequenz f veranschaulicht. Die Frequenz gibt die Frequenzkomponenten im Gradientensignal an. In 3 ist im unteren Teil des Schaubilds ein vergrößerter Ausschnitt des oberen Teils des Schaubilds, der im oberen Teil des Schaubilds gestrichelt markiert ist, gezeigt.
In 4 ist ein Schaubild gezeigt, welches eine Phasenantwort Ph als Antwort auf eine Folge von ausgespielten Testgradienten in Abhängigkeit von der Frequenz f veranschaulicht. In 4 ist ebenfalls im unteren Teil des Schaubilds ein vergrößerter Ausschnitt des oberen Teils des Schaubilds, der im oberen Teil des Schaubilds gestrichelt markiert ist, gezeigt.
In 5 ist ein Flussdiagramm 500, welches ein Verfahren zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, gezeigt.
Bei dem Schritt 5.1 wird zunächst eine Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF für die Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz ermittelt. Die Gradienten-Impulsantwortfunktion gibt einen Zusammenhang zwischen der nominellen Pulsstärke G_x/y/z eines ausgespielten Gradienten und der tatsächlichen Stärke G_x/y/z ^korr dieses Impulses, welche in Folge von Magnetfeldstörungen von der nominellen Pulsstärke G abweicht. Die für die Ermittlung der Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF benötigten Teilschritte 5.Ia bis 5.Ie werden im Zusammenhang mit 6 im Detail erläutert.
Weiterhin wird bei dem Schritt 5.11 eine Störgradientenpulsfolge G_x/y/z(t) auf Basis der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz ermittelt. Die Störgradientensequenz umfasst Gradienten, welche zu einer wirbelstrombedingten Magnetfeldstörung beitragen. Dies sind vor allem die Gradienten einer Pulssequenz mit den stärksten Amplituden, wie zum Beispiel die Diffusionsbildgebungsgradienten. Zudem wird bei dem Schritt 5.III ein Zeitintervall t₁, t₂ für die Aufnahme von Diffusionsbilddaten ermittelt, d.h. das Zeitintervall, bei dem ein Auslesen von Rohdaten im Rahmen einer Aufnahme stattfindet. Bei dem Schritt 5.IV wird eine zeitabhängige Magnetfeldabweichung ΔB_x/y/z(t) auf Basis der ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF und der Störgradientensequenz G_x/y/z(t) ermittelt. Die Ermittlung der zeitabhängigen Magnetfeldabweichung ΔB_x/y/z(t) erfolgt gemäß den Formeln (4) bis (7). Außerdem erfolgt bei dem Schritt 5.V eine Ermittlung einer über das ermittelte Zeitintervall t₁, t₂ zeitlich gemittelten Magnetfeldabweichung ΔB_x/y/z. Auf Basis der gemittelten Magnetfeldabweichung ΔB_χ/y/z wird bei dem Schritt 5.VI eine lokale Verschiebung, genauer gesagt ein Verschiebungsfeld ermittelt. Schließlich wird bei dem Schritt 5.VII eine Bildkorrektur auf Basis der ermittelten lokalen Verschiebung durchgeführt.
In 6 ist ein Flussdiagramm 600 gezeigt, welches den Schritt 5.1 zur Ermittlung einer Gradienten-Impulsantwortfunktion im Detail veranschaulicht. Bei dem Schritt 5.1a erfolgt ein Ausspielen von unterschiedlichen Testgradienten. Diese Testgradienten sind in 10 beispielhaft veranschaulicht. Dann wird bei dem Schritt 5.Ib eine Magnitudenantwort M und eine Phasenantwort P auf die unterschiedlichen Testgradienten gemessen. Außerdem erfolgt bei dem Schritt 5.Ic eine Referenzmessung ohne Testgradienten. Auf Basis der Magnitudenantwort M und der Phasenantwort P sowie der Referenzmessung wird bei dem Schritt 5.Id schließlich eine Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF ermittelt.
In 7 ist ein Blockdiagramm gezeigt, welches eine Bildkorrektur-Einrichtung 70 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Die Bildkorrektur-Einrichtung 70 umfasst eine Schnittstelle 71, die unter anderem dem Empfangen von Diffusionsbildgebungsdaten bzw. Diffusionsbilddaten von einem Untersuchungsbereich dient. Teil der Bildkorrektur-Einrichtung 70 ist auch eine Ermittlungseinheit 72 zum Ermitteln einer Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF. Hierzu werden über die Schnittstelle 71 Gradientenpulse ausgespielt und ein Antwortsignal über diese Schnittstelle 71 empfangen. Die Bildkorrektur-Einrichtung weist zudem eine Gradientenfestlegungseinheit 73 zum Festlegen einer Störgradientensequenz G_x/y/z(t) auf Basis der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz auf. Für die Festlegung der Störgradientensequenz G_x/y/z(t) erhält die Gradientenfestlegungseinheit 73 eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz und bestimmt die für die Erzeugung von Wirbelströmen im Zeitraum der MR-Aufnahme relevanten Gradienten. Daneben umfasst die Bildkorrektur-Einrichtung 70 eine Intervallermittlungseinheit 74 zum Ermitteln eines Zeitintervalls t₁, t₂ für die Aufnahme von Diffusionsbilddaten. Hierzu erhält die Intervallermittlungseinheit 74 Informationen über die verwendete Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz und ermittelt auf dieser Basis den Bildaufnahmezeitraum bzw. den Zeitraum, in dem die Gradienten der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz auf die Entstehung der Wirbelströme Einfluss haben. Die Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF sowie die Kenntnis der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz werden von einer Störfeldermittlungseinheit 75 dazu genutzt, eine zeitabhängige Magnetfeldabweichung ΔB_x/y/z(t) auf Basis der ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF und der Störgradientensequenz G_x/y/z(t) zu ermitteln. Eine Mittelungseinheit 76 dient dazu, eine über das ermittelte Zeitintervall t₁, t₂ zeitlich gemittelte Magnetfeldabweichung ΔB_χ/y/z zu ermitteln. Die gemittelte Magnetfeldabweichung ΔB_χ/y/z wird von einer Verzerrungsermittlungseinheit 77 dazu verwendet, eine Bildverzerrung zu berechnen. Die Bildkorrektur erfolgt schließlich durch eine Korrektureinheit 78 auf Basis der ermittelten Bildverzerrung.
In 8 ist die in 7 gezeigte Ermittlungseinheit 72 im Detail veranschaulicht. Die Ermittlungseinheit 72 weist eine Testeinheit 72a auf, welche eine Folge von Testgradienten ausspielt. Die Testgradienten umfassen beispielsweise eine Anzahl von Dreiecksgradienten. Teil der Ermittlungseinheit 72 ist auch eine Antwort-Ermittlungseinheit 72b, welche dazu eingerichtet ist, ein Antwortsignal auf die Testgradienten zu messen. Das Antwortsignal umfasst eine Magnitudenantwort M und eine Phasenantwort P. Die Ermittlungseinheit 72 umfasst zudem eine Referenzeinheit 72c, welche eine Pulssequenz ausspielt, die der Test-Pulssequenz entspricht, mit der Ausnahme, dass sie keine Diffusionsgradienten aufweist. Die Referenzmessdaten von der Referenzmessung ohne Testgradienten werden dann auch von der Antwort-Ermittlungseinheit 72b erfasst. Auf Basis der Magnitudenantwort M und der Phasenantwort P sowie der Ergebnisse der Referenzmessung sowie der Kenntnis der verwendeten Pulssequenzen ermittelt eine Funktionsermittlungseinheit 72d eine Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF. Die Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF gibt den Zusammenhang zwischen den ausgespielten Gradienten und den tatsächlich gemessenen Gradientenfeldstärken an.
In 9 ist grob schematisch ein Magnetresonanztomographiesystem 1 dargestellt. Es umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem Untersuchungsraum 3 bzw. Patiententunnel, in den auf einer Liege 8 ein Patient oder Proband positioniert ist, in dessen Körper sich das eigentliche Untersuchungsobjekt O befindet. Auch wenn in dem dargestellten Beispiel das Untersuchungsobjekt O im Torso abgebildet ist, wird die Diffusions-Tensor-Bildgebung auch oft für Aufnahmen des Gehirns verwendet, da sie besonders gut zur Abbildung neurologischer Strukturen geeignet ist.
Der Magnetresonanzscanner 2 ist in üblicher Weise mit einem Grundfeldmagnetsystem 4, einem Gradientensystem 6 sowie einem HF-Sendeantennensystem 5 und einem HF-Empfangsantennensystem 7 ausgestattet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem HF-Sendeantennensystem 5 um eine im Magnetresonanzscanner 2 fest eingebaute Ganzkörperspule, wogegen das HF-Empfangsantennensystem 7 aus am Patienten bzw. Probanden anzuordnenden Lokalspulen besteht (in 9 nur durch eine einzelne Lokalspule symbolisiert). Grundsätzlich können aber auch die Ganzkörperspule als HF-Empfangsantennensystem und die Lokalspulen als HF-Sendeantennensystem genutzt werden, sofern diese Spulen jeweils in unterschiedliche Betriebsweisen umschaltbar sind. Das Grundfeldmagnetsystem 4 ist hier in üblicher Weise so ausgebildet, dass es ein Grundmagnetfeld in Längsrichtung des Patienten erzeugt, d. h. entlang der in z-Richtung verlaufenden Längsachse des Magnetresonanzscanners 2. Das Gradientensystem 6 umfasst in üblicher Weise einzeln ansteuerbare Gradientenspulen, um unabhängig voneinander Gradienten in x-, y- oder z-Richtung schalten zu können. Zudem enthält der Magnetresonanzscanner 2 (nicht dargestellte) Shimspulen, die in üblicher Weise ausgebildet sein können.
Bei dem in 9 dargestellten Magnetresonanztomographie-System handelt es sich um eine Ganzkörperanlage mit einem Patiententunnel, in den ein Patient komplett eingebracht werden kann. Grundsätzlich kann die Erfindung aber auch an anderen Magnetresonanztomographie-Systemen, z. B. mit seitlich offenem, C-förmigen Gehäuse, verwendet werden. Wesentlich ist nur, dass entsprechende Aufnahmen des Untersuchungsobjekts O angefertigt werden können.
Das Magnetresonanztomographie-System 1 weist weiterhin eine zentrale Steuereinrichtung 13 auf, die zur Steuerung des MR-Systems 1 verwendet wird. Diese zentrale Steuereinrichtung 13 umfasst eine Sequenzsteuereinheit 14. Mit dieser wird die Abfolge von Hochfrequenz-Pulsen (HF-Pulsen) und von Gradientenpulsen in Abhängigkeit von einer gewählten Pulssequenz PS oder einer Abfolge von mehreren Pulssequenzen zur Aufnahme mehrerer Schichten in einem interessierenden Volumenbereich des Untersuchungsobjekts innerhalb einer Messsitzung gesteuert. Eine solche Pulssequenz PS kann beispielsweise innerhalb eines Mess- oder Steuerprotokolls P vorgegeben und parametrisiert sein. Üblicherweise sind verschiedene Steuerprotokolle P für unterschiedliche Messungen bzw. Messsitzungen in einem Speicher 19 hinterlegt und können von einem Bediener ausgewählt (und bei Bedarf gegebenenfalls geändert) und dann zur Durchführung der Messung genutzt werden. Im vorliegenden Fall enthält die Steuereinrichtung 13 Pulssequenzen zur Akquisition der Rohdaten.
Zur Ausgabe der einzelnen HF-Pulse einer Pulssequenz PS weist die zentrale Steuereinrichtung 13 eine Hochfrequenzsendeeinrichtung 15 auf, die die HF-Pulse erzeugt, verstärkt und über eine geeignete Schnittstelle (nicht im Detail dargestellt) in das HF-Sendeantennensystem 5 einspeist. Zur Steuerung der Gradientenspulen des Gradientensystems 6, um entsprechend der vorgegebenen Pulssequenz PS die Gradientenpulse passend zu schalten, weist die Steuereinrichtung 13 eine Gradientensystemschnittstelle 16 auf. Über diese Gradientensystemschnittstelle 16 können die Diffusions-Gradientenpulse und beispielsweise auch Spoiler-Gradientenpulse appliziert werden. Die Sequenzsteuereinheit 14 kommuniziert in geeigneter Weise, z. B. durch Aussendung von Sequenzsteuerdaten SD, mit der Hochfrequenzsendeeinrichtung 15 und der Gradientensystemschnittstelle 16 zur Ausführung der Pulssequenz PS.
Die Steuereinrichtung 13 weist außerdem eine (ebenfalls in geeigneter Weise mit der Sequenzsteuereinheit 14 kommunizierende) Hochfrequenzempfangseinrichtung 17 auf, um innerhalb der durch die Pulssequenz PS vorgegebenen Auslesefenster ADC koordiniert mittels des HF-Empfangsantennensystems 7 Magnetresonanz-Signale zu empfangen und so die Rohdaten zu akquirieren.
Eine Rekonstruktionseinheit 18 übernimmt hier die akquirierten Rohdaten und rekonstruiert daraus Magnetresonanz-Bilddaten. Auch diese Rekonstruktion erfolgt in der Regel auf Basis von Parametern, die in dem jeweiligen Mess- oder Steuerprotokoll P vorgegeben sein können. Diese Bilddaten können dann beispielsweise in einem Speicher 19 hinterlegt werden.
Wie im Detail durch ein Einstrahlen von HF-Pulsen und das Schalten von Gradientenpulsen geeignete Rohdaten akquiriert und daraus MR-Bilder oder Parameter-Karten rekonstruiert werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.
Die Bildkorrektur-Einrichtung 70 steht mit den anderen Einheiten, insbesondere der Gradientensystemschnittstelle 16 oder der Sequenzsteuereinheit 14 in Datenkontakt. Alternativ kann sie auch Teil der Sequenzsteuereinheit 14 sein. Die Bildkorrektur-Einrichtung 70 umfasst mehrere Einheiten zur Bestimmung oder Ermittlung verschiedener Größen. Einerseits werden von der Bildkorrektur-Einrichtung 70 geeignete Test- und Referenz-Pulssequenzen erzeugt und an die Gradientensystemschnittstelle 16 sowie die Sequenzsteuereinheit 14 übermittelt. Andererseits werden von der Bildkorrektur-Einrichtung 70 auf Basis einer ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion GIRF Bilddaten, welche durch die Rekonstruktionseinheit 18 erzeugt wurden, auf die im Zusammenhang mit 5 bis 8 veranschaulichte Art und Weise korrigiert. Korrigierte Bilddaten werden an den Speicher 19 übermittelt und können dort hinterlegt werden.
Eine Bedienung der zentralen Steuereinrichtung 13 kann über ein Terminal 11 mit einer Eingabeeinheit 10a und einer Anzeigeeinheit 9 erfolgen, über das somit auch das gesamte Magnetresonanztomographie-System 1 durch eine Bedienperson bedient werden kann. Auf der Anzeigeeinheit 9 können auch Magnetresonanztomographie-Bilder angezeigt werden, und mittels der Eingabeeinheit 10a, gegebenenfalls in Kombination mit der Anzeigeeinheit 9, können Messungen geplant und gestartet und insbesondere Steuerprotokolle P ausgewählt und gegebenenfalls modifiziert werden.
Das erfindungsgemäße Magnetresonanztomographie-System 1 und insbesondere die Steuereinrichtung 13 können darüber hinaus noch eine Vielzahl von weiteren, hier nicht im Einzelnen dargestellten, aber üblicherweise an derartigen Anlagen vorhandenen Komponenten aufweisen, wie beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle, um das gesamte System mit einem Netzwerk zu verbinden und Rohdaten und/oder Bilddaten bzw. Parameterkarten, aber auch weitere Daten, wie beispielsweise patientenrelevante Daten oder Steuerprotokolle, austauschen zu können.
Wie durch ein Einstrahlen von HF-Pulsen und die Erzeugung von Gradientenfeldern geeignete Rohdaten akquiriert und daraus Magnetresonanztomographie-Bilder rekonstruiert werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird hier nicht näher erläutert. Ebenso sind verschiedenste Messsequenzen, wie z. B. EPI-Messsequenzen oder andere Messsequenzen zur Erzeugung von diffusionsgewichteten Bildern, dem Fachmann vom Grundsatz her bekannt.
In 10 sind drei Schaubilder gezeigt, welche Dreiecksimpulse, welche als Testgradienten verwendet werden, veranschaulicht. In der linken Darstellung sind die 12 Testgradienten im Zeitbereich gezeigt. Die Testgradienten weisen eine Zeitdauer zwischen 100 µs und 320 µs auf und eine Gradientenfeldstärke A von etwa 9 bis 30 mT/m. In dem mittleren Schaubild sind die 12 Testgradienten im Frequenzbereich veranschaulicht, wobei deren Magnitude M über die Frequenz f aufgetragen ist. In der rechten Darstellung ist die Einhüllende der im mittleren Schaubild dargestellten Testgradienten im Frequenzbereich dargestellt. Zu sehen ist, dass die Nullstellen ausgeglichen sind und genügend spektrale Abdeckung in einem breiten Frequenzbereich vorhanden ist. Damit wird quasi ein Dirac-Impuls „nachgeahmt“.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den zuvor detailliert beschriebenen Verfahren und Aufbauten lediglich um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Weiterhin ist das beschriebene Verfahren auch nicht auf medizinische Anwendungen beschränkt. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

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Claims

Verfahren zur Reduktion wirbelstrombedingter Magnetfeldstörungen für eine Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz, aufweisend die folgenden Schritte: - Ermitteln einer generischen Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF), - Festlegen einer Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) auf Basis der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz, - Ermitteln eines Zeitintervalls (t₁, t₂) für die Aufnahme von Diffusionsbilddaten, - Ermitteln einer zeitabhängigen Magnetfeldabweichung (ΔB_x/y/z(t)) auf Basis der ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF) und der Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) in dem ermittelten Zeitintervall (t₁, t₂), - Kompensieren einer Bildverzerrung einer Aufnahme einer Diffusionsbildgebung, welche unter Anwendung der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz erfolgt, auf Basis der ermittelten Magnetfeldabweichung (ΔB_x/y/z(t)).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kompensieren eine Korrektur einer Bildverzerrung aufweist, welche die Schritte umfasst: - Ermitteln einer über das ermittelte Zeitintervall (t₁, t₂) zeitlich gemittelten Magnetfeldabweichung (ΔB_χ/y/z), - Ermitteln einer lokalen Verschiebung auf Basis der gemittelten Magnetfeldabweichung (ΔB_x/y/z), - Durchführen einer Bildkorrektur auf Basis der ermittelten lokalen Verschiebung.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kompensieren eine aktive Kompensation einer Bildverzerrung aufweist, welche die Schritte umfasst: - Ermitteln eines Kompensationsgradienten auf Basis der ermittelten Magnetfeldabweichung (ΔB_x/y/z(t)), - Schaltung von Kompensationsgradienten während einer Diffusionsbildgebung, welche unter Anwendung der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung der Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF) durch folgende Schritte erfolgt: - Ausspielen von unterschiedlichen Testgradienten, - Messen einer Magnitudenantwort (M) und einer Phasenantwort (Ph) auf die unterschiedlichen Testgradienten, - Durchführen einer Referenzmessung ohne Testgradienten, - Ermitteln einer Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF) auf Basis der Magnitudenantwort (M) und der Phasenantwort (Ph) und der Referenzmessung.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Testgradienten eine dreiecksförmige Gestalt aufweisen und eine Mehrzahl von Frequenzen abdecken.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) die Diffusionsgradienten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) zusätzliche, zur Diffusionsbildgebung genutzte Gradienten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die zusätzlichen, zur Diffusionsbildgebung genutzten Gradienten Spoiler-Gradienten umfassen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) eine Mehrzahl von zeitlich hintereinander durchgeführten Messungen zugeordneten Diffusionsgradientensequenzen umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine zeitabhängige Magnetfeldabweichung erster Ordnung (ΔB_x/y/z ¹(t)) auf Basis - der Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) und - einer korrigierten Diffusionsgradientensequenz (G_x/y/z ^korr (t)), welche durch eine Faltung der linearen Selbstterme (GIRF_k,k(t)) der ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF) mit der Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) berechnet wird, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine zeitabhängige Magnetfeldabweichung nullter Ordnung ((ΔB_x/y/z ⁰(t))) auf Basis einer zeitlichen Ableitung einer Faltung der Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) mit den Termen nullter Ordnung (GIRF₀,_k(t)) der Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die lokale Verschiebung als vorzugsweise skalares Verschiebungs-Transformationsfeld ermittelt wird, wobei für jeden Bildpunkt eine Verschiebung der Bildinformation vorzugsweise entlang der Phasenkodierungsrichtung erfolgt.
Verfahren zur Aufnahme von diffusionsgewichteten Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts (0), mit zumindest folgenden Schritten: - Akquisition von diffusionskodierten Rohdaten mittels einer Diffusionskodierungs-Gradientenpulssequenz, - Rekonstruieren von diffusionskodierten Bilddaten auf Basis der diffusionskodierten Rohdaten, - Durchführen einer Korrektur der rekonstruierten diffusionskodierten Bilddaten mit Hilfe eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Bildkorrektur-Einrichtung (70), aufweisend: - eine Schnittstelle (71) zum - Empfangen von diffusionskodierten Bilddaten von einem Untersuchungsbereich, und zum - Ausspielen einer Testpulssequenz, - eine Ermittlungseinheit (72) zum Ermitteln einer Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF), - eine Gradientenfestlegungseinheit (73) zum Festlegen einer Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) auf Basis der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz, - eine Intervallermittlungseinheit (74) zum Ermitteln eines Zeitintervalls (t₁, t₂) für die Aufnahme von Diffusionsbilddaten, - eine Störfeldermittlungseinheit (75) zum Ermitteln einer zeitabhängigen Magnetfeldabweichung (ΔB_x/y/z(t)) auf Basis der ermittelten Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF) und der Störgradientensequenz (G_x/y/z(t)) in dem ermittelten Zeitintervall (t₁, t₂), - eine Kompensationseinheit zum Kompensieren einer Bildverzerrung einer Aufnahme einer Diffusionsbildgebung, welche unter Anwendung der Diffusionsbildgebungs-Pulssequenz erfolgt, auf Basis der ermittelten Magnetfeldabweichung (ΔB_x/y/z(t)).
Bildkorrektur-Einrichtung (70) nach Anspruch 14, wobei die Ermittlungseinheit (72) aufweist: - eine Testeinheit (72a) zum Ausspielen von unterschiedlichen Testgradienten, - eine Antwort-Ermittlungseinheit (72b) zum Messen einer Magnitudenantwort (M) und einer Phasenantwort (Ph) auf die unterschiedlichen Testgradienten, - eine Referenzeinheit (72c) zum Durchführen einer Referenzmessung ohne Testgradienten, - eine Funktionsermittlungseinheit (72d) zum Ermitteln einer Gradienten-Impulsantwortfunktion (GIRF) auf Basis der Magnitudenantwort (M), der Phasenantwort (Ph) und der Referenzmessung.
Magnetresonanzanlage (1) mit einem Grundfeldmagnetsystem (4), einem HF-Sendeantennensystem (5), einem Gradientensystem (6), einem HF-Empfangsantennensystem (7), mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Grundfeldmagnetsystems (4), des HF-Sendeantennensystems (5), des Gradientensystems (6) und des HF-Empfangsantennensystem (7) und mit einer Bildkorrektur-Einrichtung (70) nach Anspruch 14.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinheit einer Steuereinrichtung (13) einer Magnetresonanzanlage (1) nach Anspruch 16 ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Magnetresonanzanlage (1) ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.