DE102020209891A1

DE102020209891A1 - MR-Fingerprinting mit anpassbarer Messzeit

Info

Publication number: DE102020209891A1
Application number: DE102020209891.3A
Authority: DE
Inventors: Gregor Körzdörfer; Mathias Nittka
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-02-10
Also published as: US20220043087A1; US11662408B2

Abstract

Es wird ein MR-Finterprinting-Verfahren beschrieben. Bei dem MR-Fingerprinting-Verfahren wird eine MR-Pulssequenzserie (PSS) mehrfach ausgespielt. Dabei umfasst die MR-Pulssequenzserie eine Mehrzahl von MR-Pulssequenzen (PS) desselben Typs, die zeitlich nacheinander ausgespielt werden und sich hinsichtlich mindestens eines Pulssequenzparameters (FA, TR) unterscheiden, wobei der mindestens eine Pulssequenzparameter (FA, TR) nach einem vorbestimmten Schema geändert wird. Bei dem ersten Ausspielen der MR-Pulssequenzserie werden Rohdaten (RD) von einem Untersuchungsbereich (ROI) eines Untersuchungsobjekts (O) in einem kurzen Zeitintervall akquiriert, dadurch, dass die Akquisition der Rohdaten (RD) mit einer niedrigen Informationsdichte erfolgt. Bei jeder Wiederholung des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie wird die Gesamt-Informationsdichte der Akquisition jeweils erhöht. Nach der Akquisition werden Bilddaten (BD, FP) von dem Untersuchungsbereich (ROI) auf Basis der akquirierten Rohdaten (RD) rekonstruiert. Es werden weiterhin mit Referenzbilddaten (RFP) verknüpfte MR-Parameterwertdatensätze (T1, T2, ΔB0), welche eine Mehrzahl von MR-Parameterwerten (T1, T2, ΔB0) umfassen, durch Vergleichen der rekonstruierten Bilddaten (BD, FP) mit den Referenzbilddaten (RFP) ermittelt. Schließlich werden auch eine Mehrzahl von MR-Parameterkarten (PK) auf Basis der ermittelten MR-Parameterwerte (T1, T2, ΔB0) ermittelt. Es wird auch eine Steuereinrichtung (80) beschrieben. Ferner wird eine Magnetresonanzanlage (1) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein MR-Fingerprinting-Verfahren. Bei dem MR-Fingerprinting-Verfahren wird eine MR-Pulssequenzserie mehrfach ausgespielt. Dabei umfasst die MR-Pulssequenzserie eine Mehrzahl von MR-Pulssequenzen desselben Typs, die zeitlich nacheinander ausgespielt werden und sich hinsichtlich mindestens eines Pulssequenzparameters unterscheiden, wobei der mindestens eine Pulssequenzparameter nach einem der vorbestimmten Schemata geändert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzanlage.
In einem Magnetresonanzsystem wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundfeldmagnetsystems einem relativ hohen Grundfeldmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 Tesla, 3 Tesla oder 7 Tesla ausgesetzt. Nach Anlegen des Grundfeldes richten sich Kerne im Untersuchungsobjekt mit einem nicht verschwindenden nuklearen magnetischen Dipolmoment, häufig auch Spin genannt, entlang des Feldes aus. Dieses kollektive Verhalten des Spin-Systems wird mit der makroskopischen „Magnetisierung“ beschrieben. Die makroskopische Magnetisierung ist die Vektorsumme aller mikroskopischen magnetischen Momente im Objekt an einem bestimmten Ort. Zusätzlich zu dem Grundfeld wird mit Hilfe eines Gradientensystems ein Magnetfeldgradient angelegt, durch den die Magnetresonanzfrequenz (Larmor-Frequenz) am jeweiligen Ort bestimmt wird. Über ein Hochfrequenz-Sendesystem werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Anregungssignale (HF-Pulse) ausgesendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant (d. h. bei der am jeweiligen Ort vorliegenden Larmor-Frequenz) angeregter Kerne um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Wirkt ein solcher HF-Puls auf Spins, die schon angeregt sind, so können diese in eine andere Winkelstellung umgekippt oder sogar in einen Ausgangszustand parallel zum Grundmagnetfeld zurückgeklappt werden. Bei der Relaxation der angeregten Kernspins werden Hochfrequenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale, resonant abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen (auch Magnetresonanzspulen oder Empfangsspulen genannt) empfangen, anschließend demoduliert und digitalisiert werden und dann als sogenannte „Rohdaten“ weiterverarbeitet werden. Die Akquisition der Magnetresonanzsignale erfolgt im Ortsfrequenzraum, dem sogenannten „k-Raum“, wobei während einer Messung z. B. einer Schicht der k-Raum entlang einer durch die Schaltung der Gradientenpulse definierten „Gradiententrajektorie“ (auch „k-Raum-Trajektorie“ genannt) zeitlich durchlaufen wird. Außerdem müssen zeitlich passend koordiniert die HF-Pulse ausgesandt werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können nach weiteren Verarbeitungsschritten, die in der Regel auch vom Akquisitionsverfahren abhängen, schließlich mittels einer zweidimensionalen Fourier-Transformation die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
Bilddaten weisen den Vorteil auf, dass sie für das medizinische Personal unmittelbar anschaulich sind und anatomisch geschulten Personen eine leichte Orientierung ermöglichen. Allerdings lassen sie der begutachtenden Person oft großen interpretatorischen Spielraum und erlauben zumindest als Bilddarstellung eher eine qualitative Auswertung.
Neben der MR-Bildgebung gibt es neuerdings auch MR-Untersuchungsverfahren, bei denen keine anschaulichen Bilddaten erzeugt werden, sondern von einem Untersuchungsbereich quantitativ bestimmbare MR-Parameter ermittelt werden, das sogenannte MR-Fingerprinting.
MR-Fingerprinting ist also ein Ansatz zur quantitativen Untersuchung mit Magnetresonanzsignalen, um simultan mehrere MR-Parameter effizient bestimmen zu können. MR-Fingerprinting umfasst beliebig viele Freiheitsgrade für konkrete Ausgestaltungen. Eine Beispielhafte Anwendung betrifft die Ermittlung von T1- und T2-Relaxationszeiten.
Die T1-Relaxationszeit betrifft die Zeit, die die in einem magnetischen Grundfeld B₀ ausgerichteten magnetischen Momente nach einer Auslenkung durch einen RF-Puls (hochfrequenter Anregungspuls) in die x-y-Ebene senkrecht zu dem Grundfeld B0 benötigen, um wieder in die Ausgangslage, also in die z-Richtung zurückzukehren, so dass das ursprüngliche magnetische Gesamtmoment in z-Richtung wiederhergestellt wird.
Die T2-Relaxationszeit betrifft die Zeit, die die in die x-y-Ebene ausgelenkten magnetischen Momente benötigen, um ihre Magnetisierung, welche auf ihre Phasenkohärenz zurückzuführen ist, zu verlieren. Anders ausgedrückt ist die T2-Relaxationszeit die Zeit, welche benötigt wird, um eine durch eine Einstrahlung eines RF-Pulses erzeugte Magnetisierung in der x-y-Ebene abzubauen.
Allerdings ist das MR-Fingerprinting-Verfahren weniger tolerant gegenüber Störungen, wie beispielsweise durch Patientenbewegungen, als die konventionelle MR-Bildgebung, da sich der auswertende Radiologe auf die Stabilität und Zuverlässigkeit der quantitativen Ergebnisse verlassen muss. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind Artefakte oder andere Bildstörungen bei der anschaulichen MR-Bildgebung oftmals leicht zu erkennen, so dass der Radiologe sofort einen Eindruck von der Qualität und Zuverlässigkeit von Bilddaten bekommt. Dagegen sind MR-Fingerprintingdaten völlig unanschaulich und daher lassen sich fehlerhafte Untersuchungsdaten, welche mit dieser Methode ermittelt wurden, nicht so leicht identifizieren. Mithin muss bei dem Auftreten von Störungen eine Messung verworfen bzw. abgebrochen werden, da der Effekt der Störung im Nachhinein nicht lokalisierbar oder eingrenzbar, oft noch nicht einmal identifizierbar ist. Beispielsweise muss eine Messung mit hoher Wahrscheinlichkeit verworfen und gegebenenfalls wiederholt werden, falls es einem Patienten nicht gelingt, sich während der kompletten Messzeit ruhig zu halten, wobei eine Messzeit in der Regel zwischen 3 und 10 Minuten beträgt. Oft werden also teure Ressourcen für die MR-Bildgebung „verschwendet“, wenn die Patienten aufgrund von Beeinträchtigungen körperlicher oder psychischer Art nicht wie gewünscht kooperieren können, ohne dass für eine Diagnose wichtige Untersuchungsdaten gewonnen werden können.
Bisher wurde versucht, die Störanfälligkeit des MR-Fingerprinting-Verfahrens zu reduzieren, indem von einer besonders empfindlichen zweidimensionalen Anregung des Untersuchungsbereichs zu einer dreidimensionalen Anregung gewechselt wurde. Weiterhin wurde versucht, mit Hilfe einer Kamera die Kopfbewegung eines Patienten zu detektieren und in Echtzeit eine Korrektur durchzuführen oder die Kopfbewegung des Patienten zumindest retrospektiv zu detektieren und die betroffenen Daten dann zu verwerfen und gegebenenfalls neu zu messen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein MR-Fingerprinting-Verfahren zu entwickeln, welches weniger störanfällig ist als herkömmliche Ansätze, und mit dem verlässlicher eine Untersuchung an einem Untersuchungsobjekt, beispielsweise einem Patienten, vorgenommen werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein MR-Fingerprinting-Verfahren gemäß Patentanspruch 1, eine Steuereinrichtung gemäß Patentanspruch 16 sowie eine Magnetresonanzanlage gemäß Patentanspruch 17 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprintingverfahren wird eine MR-Pulssequenzserie mehrfach anstatt nur einmal ausgespielt. Dabei umfasst die MR-Pulssequenzserie eine Mehrzahl von MR-Pulssequenzen desselben Typs, die zeitlich nacheinander ausgespielt werden und sich hinsichtlich mindestens eines Pulssequenzparameters unterscheiden, wobei der mindestens eine Pulssequenzparameter nach einem vorbestimmten Schema vorzugsweise pseudo-zufallsgesteuert geändert wird. Jeder der Mehrzahl von MR-Pulssequenzen entspricht dann bei der Auswertung ein „Bild“ von einem Untersuchungsbereich. Insgesamt bestimmt also die Anzahl der MR-Pulssequenzen multipliziert mit der Anzahl der MR-Pulssequenzserien bzw. die Anzahl der Wiederholungen des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie, die Anzahl der später auszuwertenden „Bilder“.
Als Pulssequenzparameter soll ein Parameter bzw. ein entsprechender Parameterwert verstanden werden, welcher den Aufbau und die zeitliche Abfolge einer Pulssequenz beschreibt und damit die Wirkung hinsichtlich zentraler Bildgebungseigenschaften wie Kontrast, Messfeld bzw. Auflösung, Messzeit oder auch Anfälligkeit gegenüber Störeffekten beeinflusst. Beispiele für Pulssequenzparameter sind der sogenannte Flipwinkel, die Repetitionszeit, die Echozeit, das Gradientenmoment, die Frequenz und Phase der verwendeten RF-Pulse usw.
Bei dem ersten Ausspielen der MR-Pulssequenzserie werden Rohdaten von einem Untersuchungsbereich eines Untersuchungsobjekts in einem kurzen Zeitintervall akquiriert, dadurch, dass die Akquisition der Rohdaten mit einer niedrigen Informationsdichte erfolgt. Anders ausgedrückt, ermöglicht die niedrigere Informationsdichte eine Verkürzung der Akquisitionszeit, da die zu erfassende Gesamtinformation von dem Untersuchungsbereich geringer ist und bei der MR-Bildgebung die Aufnahmezeit mit der erfassten Informationsmenge korreliert ist. Als kurzes Zeitintervall soll ein Zeitintervall für das Ausspielen und Akquirieren von Rohdaten verstanden werden, das durch eine Reduktionsmaßnahme, also eine Verkürzung der Zeitdauer der Pulssequenz bzw. Pulssequenzserie zustande kommt. Anders ausgedrückt ergibt sich die Verkürzung des Zeitintervalls für ein Ausspielen einer Pulssequenz oder Pulssequenzserie dadurch, dass eine einzige herkömmliche Pulssequenzserie durch eine Mehrzahl von Pulssequenzserien ersetzt wird, wobei die einzelnen Pulssequenzserien einen kürzeren Zeitraum belegen als die herkömmlich verwendete einzige Pulssequenzserie. Eine niedrige bzw. niedrigere Informationsdichte soll eine Informationsdichte sein, die niedriger ist als die reguläre Informationsdichte, welche ohne Modifikation bei dem Ausspielen der regulären Pulssequenz bzw. Pulssequenzserie erreicht würde. Es findet also bei dem Ausspielen einer ersten Pulssequenzserie bewusst eine Akquisition von Rohdaten mit geringerer Genauigkeit bzw. Auflösung als möglich statt, um die erste Pulssequenzserie in möglichst kurzer Zeit durchzuführen. Dabei sind die Mindestanforderungen an die Qualität der sich aus der ersten Pulssequenzserie ergebenden Parameterkarten ein limitierender Faktor für die zeitliche Verkürzung des Ausspielens der ersten Pulssequenzserie.
Eine Möglichkeit zur Zeitverkürzung einer Pulssequenzserie würde auch darin bestehen, die Ausleseintervalle zu verkürzen, so dass sich das Signal-zu-Rausch-Verhältnis reduziert, was zu stärker mit Rauschen behafteten Bildern führt. Auf diese Weise wäre der Informationsgehalt bzw. die Informationsdichte der Aufnahmen ebenfalls reduziert.
Bei jeder Wiederholung des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie wird dann jeweils die Gesamt-Informationsdichte der Akquisition erhöht.
Die Informationsdichte bei den einzelnen Wiederholungen, nicht die Gesamt-Informationsdichte kann sich, muss sich aber nicht erhöhen. Es ist zum Beispiel möglich, dass mit jeder weiteren Wiederholung des Ausspielens der Pulssequenzserie Information hinzugewonnen wird, zum Beispiel durch das Abtasten von höheren Frequenzen im k-Raum, und so die Gesamtauflösung erhöht wird, wenn die den höheren Frequenzen im k-Raum zugeordneten Rohdaten dann mit den in vorhergehenden Zeitintervallen akquirierten Rohdaten, welche abgetasteten Bereichen im k-Raum mit niedrigeren Frequenzen zuzuordnen sind, kombiniert werden.
Mit den weiteren Zeitintervallen bei der Wiederholung des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie können dann inkrementell weitere Informationen gewonnen werden. Die Gesamtuntersuchungsdauer verlängert sich somit mit jeder Wiederholung und die im k-Raum akquirierte Informationsdichte erhöht sich.
Es ist auch möglich, dass das Zeitintervall für das Ausspielen der Pulsssequenzserie und/oder einer Pulssequenz der Pulssequenzserie bei der mindestens einen Wiederholung, vorzugsweise mehreren Wiederholungen, besonders bei jeder Wiederholung des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie zeitlich verlängert wird, um in dem jeweiligen Zeitintervall einen ausgedehnteren Bereich des k-Raums abtasten zu können und damit jeweils die Informationsdichte zu erhöhen. Erfolgt eine Verlängerung des Zeitintervalls bei möglichst vielen Wiederholungen, so wird die Redundanz der Abtastung bzw. Unterabtastung des k-Raums erhöht, da gewisse Teilbereiche des k-Raums, insbesondere die inneren Bereiche des k-Raums, wiederholt abgetastet werden. Gewisse Redundanzen bei der Akquisition der Rohdaten bei einer Wiederholung der Abtastung in jedem Zeitintervall können auch dazu genutzt werden, die Rekonstruktion auf Basis von unterabgetasteten Rohdaten robuster zu machen.
Auf diese Weise werden bei jeder Wiederholung des Ausspielens der Pulssequenzserie Rohdaten und damit auch Parameterkarten von immer höherer Auflösung bzw. Genauigkeit erzeugt. Die Parameterkarte aus der ersten Pulssequenzserie bzw. dem ersten Ausspielen der Pulssequenzserie kann mithin als eine Art Rückfallposition für den Fall angesehen werden, dass sich das Untersuchungsobjekt, vorzugsweise ein Patient, während des Ausspielens der folgenden Pulssequenzserien bzw. des Wiederholens des Ausspielens der Pulssequenzserie bewegt. Nach der Akquisition werden Bilddaten von dem Untersuchungsbereich auf Basis der akquirierten Rohdaten rekonstruiert.
Weiterhin erfolgt ein Vergleich der rekonstruierten Bilddaten mit Referenzbilddaten. Der Vergleich kann zum Beispiel voxelweise erfolgen. Einem Voxel sind in diesem Fall eine Vielzahl von Bildwerten zuzuordnen, da das Fingerprinting-Verfahren ja eine Mehrzahl von Serien von MR-Aufnahmen von dem Untersuchungsbereich umfasst.
Es werden weiterhin mit Referenzbilddaten verknüpfte MR-Parameterwertdatensätze, welche eine Mehrzahl von MR-Parameterwerten umfassen und vorzugsweise aus einer Datenbank ausgelesen werden, durch Vergleichen der rekonstruierten Bilddaten mit den Referenzbilddaten ermittelt. Neben einer Nutzung einer Datenbank kann auch ein neuronales Netzwerk zur Erzeugung der Referenzbilddaten und der damit verknüpften MR-Parameterwertdatensätze erfolgen. Schließlich werden auch eine Mehrzahl von MR-Parameterkarten auf Basis der ermittelten MR-Parameterwerte ermittelt.
Die ermittelten Parameterkarten können dann für eine Diagnose bzw. Begutachtung des Inneren eines Untersuchungsobjekts genutzt werden.
Vorteilhaft erlaubt die erfindungsgemäße Vorgehensweise eine kurze Minimal-Messdauer, um bereits ein valides Ergebnis zu erzielen, beispielsweise auch dann, wenn sich das Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein Patient, aufgrund einer schmerzhaften Erkrankung nur kurzzeitig ruhig verhalten kann, so dass eine längere herkömmliche Bildaufnahme abgebrochen werden müsste. Um die Minimal-Messdauer zu reduzieren, wird die gesamte Messzeit im Gegensatz zur herkömmlichen Vorgehensweise nicht auf eine einzige Pulssequenzserie, sondern auf eine Mehrzahl von Pulssequenzserien verteilt. Die Rohdaten, die bei dem Ausspielen der einzelnen Pulssequenzserien erfasst werden, sind zwar im Vergleich zur herkömmlichen Vorgehensweise unterabgetastet bzw. höher unterabgetastet. Aufgrund der Staffelung in eine Mehrzahl von Pulssequenzserien und der kürzeren Zeitdauer für das Ausspielen der einzelnen Pulssequenzserien im Vergleich zu einer einzigen herkömmlichen Pulssequenzserie erhöht sich aber die Wahrscheinlichkeit, dass eine verwertbare Aufnahme bzw. daraus abzuleitende Parameterkarten erzeugt werden, bevor der Patient sich bewegt, und damit eine Aufnahme mit nur einer einzigen Pulssequenzserie gestört bzw. sogar unbrauchbar gemacht würde.
Vorzugsweise wird nun die Unterabtastung gerade so gewählt, dass auch bei einer störungsfreien Aufnahme mit nur einem vorbestimmten Teil der Gesamtanzahl - vorzugsweise nur einer einzigen - der ausgespielten Pulssequenzserien bereits Parameterkarten mit einer für eine nachfolgende Untersuchung, Befundung oder Diagnose ausreichenden Qualität, insbesondere einer ausreichenden Auflösung, einem ausreichenden Kontrast und einem ausreichenden Signal-zu-Rausch-Verhältnis erzeugt werden können.
Auch wenn der Patient sich nach relativ kurzer Zeit bewegt, stehen für den Fall, dass bereits mindestens eine Pulssequenzserie ausgespielt wurde, aufgrund der erfindungsgemäßen gestaffelten Akquisitionsweise bereits genügend Rohdaten für eine Bildrekonstruktion zur Verfügung. Eine Erstellung einer - wenn auch etwas gröberen - Parameterkarte ist auch in diesem Fall möglich. Hält sich der Patient dagegen länger still, so können Rohdaten, die einer größeren Anzahl von Pulssequenzserien zuzuordnen sind, erfasst und daraus Bilddaten rekonstruiert werden und daraus Parameterkarten mit einer höheren Auflösung bzw. Informationsdichte gewonnen werden. Mithin ist eine flexiblere Gestaltung der Messzeit eines Fingerprinting-Verfahrens erreicht. Im günstigsten Fall wird eine hohe Qualität der Ergebnisse des Verfahrens erreicht, während bei weniger kooperativen Patienten die Messung vorzeitig beendet werden kann und trotzdem diagnostisch relevante Ergebnisse erzielt werden können, wenn auch mit entsprechend niedriger Qualität bzw. Auflösung.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für eine Magnetresonanzanlage umfasst eine Ansteuereinheit zum mehrfachen Ausspielen einer MR-Pulssequenzserie. Dabei umfasst die MR-Pulssequenzserie eine Mehrzahl von MR-Pulssequenzen desselben Typs, die zeitlich nacheinander ausgespielt werden und sich hinsichtlich mindestens eines Pulssequenzparameters unterscheiden, wobei der mindestens eine Pulssequenzparameter nach einem vorbestimmten Schema, vorzugsweise pseudo-zufallsgesteuert, geändert wird. Die MR-Pulssequenzserie ist derart ausgebildet, dass Rohdaten in einem kurzen Zeitintervall akquiriert werden. Dieses verkürzte Zeitintervall wird dadurch erreicht, dass die Akquisition der Rohdaten mit einer niedrigen Informationsdichte erfolgt. Anschließend wird durch ein erneutes Ausspielen der Pulssequenzserie mit entsprechend veränderten Pulssequenzparametern die Gesamtinformationsdichte der Akquisition erhöht.
Wie bereits erwähnt, kann auch das Zeitintervall bei zumindest einer, bevorzugt mehreren, besonders bevorzugt jeder Wiederholung des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie verlängert werden, wobei die Informationsdichte der Akquisition bzw. der Informationsgehalt jeweils erhöht wird. Teil der Steuereinrichtung kann auch eine Rohdatenakquisitionsschnittstelle zum Erfassen von Rohdaten von einem Untersuchungsbereich eines Untersuchungsobjekts und eine Störungsdetektionseinheit zum Überwachen des Untersuchungsbereichs auf eine die Akquisition störende Bewegung des Untersuchungsobjekts hin sein. Die Störungsdetektion kann zum Beispiel mit Hilfe einer Kamera, eines Navigators oder retrospektiv erfolgen. Dabei umfasst der Navigator eine Folge zusätzlicher Pulssequenzen, die mit dem Ziel ausgespielt werden, die Position und Positionsänderung eines Untersuchungsbereichs oder eines Teils davon während einer Bewegung des Untersuchungsobjekts zu registrieren. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung weist auch eine Rekonstruktionseinheit zum Rekonstruieren von Bilddaten von dem Untersuchungsbereich auf Basis der vorzugsweise ungestört akquirierten Rohdaten auf und eine Vergleichseinheit zum Ermitteln von mit Referenzbilddaten verknüpften MR-Parameterwertdatensätzen, die den rekonstruierten Bilddaten am ähnlichsten sind. Die MR-Parameterdatensätze umfassen eine Mehrzahl von MR-Parameterwerten aus einer Datenbank und der Vergleich umfasst ein Vergleichen der rekonstruierten Bilddaten mit den Referenzbilddaten. Teil der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist auch eine Kartenerzeugungseinheit zum Erstellen einer Mehrzahl von MR-Parameterkarten auf Basis der ermittelten MR-Parameterwerte. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahrens.
Die erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage muss neben einem Grundfeldmagnetensystem, mit dem in üblicher Weise im Patientenmessraum ein Grundfeldmagnetfeld angelegt wird, und der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Grundfeldmagnetsystems auch ein Sendeantennensystem mit einer Hochfrequenzsendeeinrichtung, ein mehrere Gradientenspulen umfassendes Gradientensystem mit einer Gradientensystemschnittstelle und ein Empfangsantennensystem mit einer Hochfrequenzempfangseinrichtung aufweisen. Die erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahrens.
Teile der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, insbesondere die Störungsdetektionseinheit, die Rekonstruktionseinheit, die Vergleichseinheit und die Kartenerzeugungseinheit können 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 MR-Fingerprinting-Verfahrens 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.
Vorzugsweise wird der Untersuchungsbereich auf eine die Akquisition störende Bewegung hin überwacht. Die Überwachung kann simultan erfolgen, sie kann aber auch retrospektiv, d. h. im Rahmen einer nachfolgenden Auswertung der bei dem Fingerprinting-Verfahren erfassten Daten, seien es Bilddaten, Rohdaten, Videodaten oder sonstige Messdaten, durchgeführt werden. Vorteilhaft kann die Rekonstruktion von Bilddaten auf die Rekonstruktion auf Basis der ungestörten Bilddaten beschränkt werden.
Es ist aber auch möglich, dass bei der Rekonstruktion von der Rekonstruktionssoftware nach jedem Bildgebungszyklus ein Satz neuer Parameterkarten erzeugt wird, die mit den jeweilig aktuell vorhandenen Rohdaten realisierbar sind.
Der Anwender muss dann selber entscheiden, welche Daten er verwendet und welche er verwirft, z. B. durch Abgleich zwischen einzelnen Bildern einer Pulssequenzserie. Bei dem Abgleich kann ermittelt werden, wann sich Werte nicht-plausibel verändern oder eine offensichtliche Bewegung im Bild auftritt. Die von der Bewegung betroffenen Bilddaten und gegebenenfalls die nachfolgenden Bilddaten werden dann für eine spätere Auswertung oder Diagnose nicht herangezogen, da sie die Gefahr einer Fehlinterpretation mit sich bringen.
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahren bei dem ersten Ausspielen der MR-Pulssequenzserie die niedrige Informationsdichte dadurch erreicht, dass die Akquisition auf niedrige Frequenzen im k-Raum beschränkt wird. Die niedrigen Frequenzen im k-Raum liegen im k-RaumZentrum. Eine Abtastung des k-Raum-Zentrums umfasst bereits die Kontrastinformation sowie Informationen über grob aufgelöste Strukturen. Vorteilhaft kann bereits mit den Rohdaten, die im k-Raumzentrum abgetastet wurden, ein weniger stark aufgelöstes Bild von einem Untersuchungsbereich gewonnen werden.
Besonders bevorzugt wird bei dem MR-Fingerprinting-Verfahren die Beschränkung auf die niedrigen Frequenzen im k-Raum durch eine Verkürzung einer Abtast-Trajektorie im k-Raum erreicht. Beispielsweise werden bei der Verwendung einer Spiraltrajektorie für die Akquisition der Rohdaten im k-Raum deren Spiralarme verkürzt. Vorteilhaft kann die Messzeit, welche benötigt wird, um eine Parameterkarte zu erzeugen, verkürzt werden.
Auch bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahren die Reduktion der Informationsdichte durch eine Reduktion der k-Raum Abdeckung, d. h. eine Erhöhung der Unterabtastung erreicht. Beispielsweise wird bei der Anwendung einer Spiraltrajektorie für eine Abtastung des k-Raums ein Teil der Spiralarme nicht abgetastet, vorzugsweise nur die Hälfte der Spiralarme abgetastet. Als „Spiralarme“ sollen in diesem Zusammenhang einzelne Bilder bzw. diesen zugeordnete Pulssequenzen einer Pulssequenzserie verstanden werden. Üblicherweise deckt ein solcher einzelner Spiralarm nur einen Bruchteil des für ein vollständiges Bild erforderlichen k-Raums ab. Erst die zeitliche Abfolge über mehrere Pulssequenzen einer Pulssequenzserie vervollständigt den k-Raum dadurch, dass der Spiralarm inkrementell rotiert wird. Wenn man nun beispielsweise von Messung zu Messung den Rotationswinkel erhöht, entspricht das einer höheren Unterabtastung, d. h. die räumliche/zeitliche Information wird reduziert, was auf Kosten des Informationsgehalts geht (z. B. erhöhtes Bildrauschen, Genauigkeit der Parameter nur bei verringerter Parameterschrittweite/Auflösung möglich etc.). Durch diese Maßnahme ist eine weitergehende Verkürzung der Messzeit möglich, welche benötigt wird, um eine Parameterkarte zu erstellen, ohne dass der abgetastete k-Raumbereich weiter verkleinert wird bzw. der Kontrast oder die Auflösung der für die Parameterkarte benötigten Bilddaten weiter verringert werden.
Ebenfalls bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahren die Referenzbilddaten in der Datenbank an die niedrigere Informationsdichte angepasst, dahingehend, dass die Referenzbilddaten mit einer der Informationsdichte des jeweiligen Ausspielzyklus entsprechenden Informationsdichte akquiriert werden. Werden die Referenzbilddaten alternativ statt mit einer Datenbank mit einem neuronalen Netzwerk bereitgestellt, so werden für unterschiedliche Ausspielzyklen auch unterschiedliche neuronale Netzwerke bereitgestellt. Vorteilhaft sind für die jeweiligen unterschiedlichen Informationsdichten je Pulssequenzserie auch entsprechende Referenzbilddaten in der Datenbank gespeichert, so dass diese leichter mit den rekonstruierten Bilddaten verglichen werden können. Auf diese Weise erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass bei dem Vergleich die korrekten Referenzbilddaten ermittelt und damit auch die Parameterkarten korrekt erstellt werden.
Weiterhin bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahren das verkürzte Zeitintervall bei der Akquisition der Rohdaten durch eine Verkürzung der Repetitionszeit der einzelnen MR-Pulssequenzen erreicht. Eine Verkürzung der Repetitionszeit führt bei einer Beibehaltung der Anzahl der Pulssequenzen pro Pulssequenzserie zu einer verringerten Gesamtmesszeit je Pulssequenzserie. Auf diese Weise kann eine erste Parameterkarte mit gegebenenfalls niedrigerer Auflösung in einer kürzeren Messzeit gewonnen werden.
Sehr bevorzugt alternativ oder ergänzend kann bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahren die Informationsdichte der Akquisition durch eine Anpassung der Auflösung der Anzahl der Pulssequenzen einer Pulssequenzserie erfolgen und für eine erhöhte Informationsdichte die Anzahl der Pulssequenzen pro Pulssequenzserie erhöht werden. Es wird also ein Pulssequenzparameter bei einer ersten Pulssequenzserie mit einer geringeren Auflösung bzw. einer gröberen Rasterung als bei einer größeren Anzahl von Pulssequenzen pro Pulssequenzserie variiert, was zu einer entsprechend gröberen Parameterkarte führt. Allerdings ist die Parameterkarte nicht räumlich gröber aufgelöst, sondern hinsichtlich der Parameterwerte gröber gerastert. Die beiden vorgenannten Möglichkeiten zur Reduktion der Informationsdichte können beliebig so kombiniert werden, dass für die jeweilige Anwendung ausreichend Informationsgehalt in den Parameterkarten vorhanden ist. Es wird also eine erhöhte Flexibilität und Anpassbarkeit der Reduktion der Informationsdichte der Ergebnisse des Fingerprinting-Verfahrens an eine individuelle Anwendung erreicht.
Weiterhin bevorzugt erfolgt bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahren die Überwachung des Untersuchungsbereichs durch eine simultane Überwachung während der Akquisition der Rohdaten. Die Überwachung des Untersuchungsbereichs dient der Ermittlung von Bewegungen eines Untersuchungsobjekts, insbesondere eines Patienten. Vorteilhaft kann bei einer simultanen Überwachung während der MR-Aufnahme ein Abbruch der Aufnahme sofort und unmittelbar erfolgen, wenn sich das Untersuchungsobjekt bewegt hat. Auf diese Weise werden im Vergleich zu einer retrospektiven Bewegungsermittlung Zeitressourcen gespart, die für eine andere MR-Aufnahme derselben MR-Resonanzbildgebungseinrichtung genutzt werden können.
Bevorzugt erfolgt die Überwachung des Untersuchungsbereichs retrospektiv auf Basis der akquirierten Rohdaten. Eine retrospektive Ermittlung einer Bewegung eines Patienten kann zum Beispiel durch eine Konsistenzprüfung zwischen Bilddaten von aufeinanderfolgenden Pulssequenzserien erfolgen. Da vorzugsweise bei allen Pulssequenzserien auch die niederfrequenten Daten abgetastet werden, können diese für eine Konsistenzprüfung genutzt werden, da sie bei jeder Pulssequenzserie wiederkehren. Werden Inkonsistenzen zwischen den unterschiedlichen Pulssequenzserien zugeordneten Bilddaten ermittelt, so kann von einer Bewegung des Untersuchungsobjekts ausgegangen werden. Die auf diese Bewegung folgend akquirierten Rohdaten bzw. daraus rekonstruierten Bilddaten sollten dann verworfen und nicht zur Ermittlung von Parameterkarten genutzt werden.
Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahren zur Akquisition der Rohdaten eine spiralförmige Trajektorie im k-Raum abgetastet. Eine spiralförmige Trajektorie hat den Vorteil, dass mit ihr der k-Raum besonders effizient abgetastet werden kann, um Parameterkarten zu erstellen. Auf diese Weise wird bei der Aufnahme Zeit eingespart. Für eine Reduktion der Informationsdichte werden bei einer Spiral-Trajektorie die Spiralarme gekürzt und/oder es wird die Anzahl der sequenziell abgetasteten Spiralarme reduziert.
Die beschriebene Vorgehensweise umfasst zwei unterschiedliche Szenarien. Bei dem ersten Szenario werden insgesamt weniger Bilder erzeugt, d. h. eine Pulssequenzserie umfasst weniger Pulssequenzen. Bei einem zweiten Szenario wird durch Auslassen von Spiralarmen, die für eine vollständige k-Raum Abdeckung eigentlich erforderlich wären, eine höhere Unterabtastung, also eine geringere Abdeckung des k-Raums erzielt. Beide Maßnahmen führen zu einer verkürzten Aufnahmezeit, wodurch die Gefahr, dass sich der Patient bereits bei der Aufnahme der minimal für eine Parameterkarte benötigten Rohdaten bewegt, reduziert wird.
Vorteilhaft wird das Zentrum des k-Raums trotz dieser Änderung abgetastet. Typischerweise wird mit der Abtastung von Spiral-Trajektorien im k-Raumzentrum begonnen, so dass vorzugsweise bei jeder der Pulssequenzserien nicht nur weiter außen im k-Raum gelegene Bereiche, sondern auch immer das k-Raumzentrum erneut abgetastet wird. Diese Redundanz ist von Vorteil, da auf diese Weise die Rekonstruktion, ähnlich wie bei der Anwendung von sogenannten Dual-Density-Trajektorien anhand von gegebenenfalls unterabgetasteten Rohdaten robuster wird. Wie bereits erwähnt, kann die Redundanz auch zur retrospektiven Detektion einer Bewegung des Untersuchungsobjekts genutzt werden.
Auch bevorzugt kann bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahren zur Akquisition der Rohdaten eine der folgenden Trajektorien abgetastet werden:

- eine kartesische Trajektorie,
- eine radiale Trajektorie.

Vorteilhaft können bei einer Abtastung des k-Raums mit einer kartesischen Trajektorie die Rohdaten direkt mit Hilfe einer Fourier-Transformation in den Bilddatenraum transformiert werden. Dagegen werden die mit einer Spiral-Trajektorie abgetasteten Rohdaten vorzugsweise erst in ein kartesisches Raster, beispielsweise durch Interpolation, überführt, um dann effizient in den Bilddaten per kartesischer Fouriertransformation transformiert werden zu können, was erheblich mehr Rechenaufwand bedeutet. Eine ähnliche Vorgehensweise ist auch bei einer Abtastung mit einer radialen Trajektorie nötig, um eine Fourier-Transformation in den Bilddatenraum durchführen zu können.
Wie bereits erwähnt kann die Änderung der Informationsdichte der Akquisition von Rohdaten durch eine Anpassung der Anzahl der Pulssequenzen einer Pulssequenzserie erfolgen. Dabei wird bei einer geringeren Anzahl von Pulssequenzen eine niedrigere Informationsdichte bei einer kürzeren Aufnahmezeit pro Pulssequenzserie erreicht. Umgekehrt wird für eine erhöhte Informationsdichte die Anzahl der Pulssequenzen pro Pulssequenzserie erhöht, was zu zeitlich längeren Pulssequenzserien mit verbesserter Informationsdichte und damit auch zu hinsichtlich der Parameter entsprechend höher aufgelösten bzw. feiner gerasterten Parameterkarten beiträgt.
Zudem bevorzugt umfassen bei dem erfindungsgemäßen MR-Fingerprinting-Verfahren die MR-Parameterwerte eine der folgenden Parameterarten:

- die T1-Relaxationszeit,
- die T2-Relaxationszeit,
- die Suszeptibilität,
- den Magnetisierungstransfer,
- die B₀-Feldinhomogenität,
- Diffusionsmessdaten,
- die Off-Resonanz-Frequenz.

Je nach Art der zu ermittelnden MR-Parameterwerte werden geeignete MR-Pulssequenzen ausgewählt, um diese bestimmen zu können. Beispielsweise benötigen MR-Diffusions-Bildgebungssequenzen Diffusionsgradienten zur Ermittlung des Diffusionsverhaltens in einem Untersuchungsbereich. Vorteilhaft können aber auch simultan mehrere MR-Parameter gemessen werden, um Zeit zu sparen. Besonders vorteilhaft können bei einer ersten MR-Pulssequenzserie mit besonders kurzer Aufnahmezeit zunächst nur die besonders wichtigen MR-Parameter, beispielsweise die T1-Relaxationszeit und die T2-Relaxationszeit ermittelt werden und auf diese Weise die Aufnahmezeit besonders kurz gehalten werden. Bei später ausgespielten Pulssequenzserien erfolgt dann eine Ermittlung weiterer MR-Parameter, wie zum Beispiel die Suszeptibilität, der Magnetisierungstransfer usw., wobei die Erfassung der Rohdaten hierzu entsprechend längere Zeit benötigt. Vorteilhaft können die am nötigsten erfassten Daten zuerst mit geringem Zeitaufwand erfasst werden, so dass es besonders wahrscheinlich ist, dass sich der Patient bzw. das Untersuchungsobjekt noch nicht bewegt hat.
Der Magnetisierungstransfer beschreibt einen Mechanismus, der veränderte Relaxationszeiten in Gegenwart von Makromolekülen bedingt. Der Effekt kann durch spezielle HF-Pulse beeinflusst werden und eignet sich dadurch gut für den Fingerprinting-Ansatz. Diese Größe ist nützlich als weiterer Parameter zur Beschreibung der biologischen Gewebezusammensetzung.
Die Ermittlung der Off-Resonanz-Frequenz, also einer Abweichung der Resonanzfrequenz, wird aus dem Grund durchgeführt, dass Frequenzänderungen beispielsweise Aufschluss über verschiedene biochemische Umgebungen der Protonen geben. Wichtigste Anwendung ist die Trennung von Fett und Wasser. Denn Protonen in Fettgewebe haben eine andere Präzessionsfrequenz als Protonen in wässriger Umgebung.
Idealerweise werden alle MR-Parameter durch die Änderungen der Sequenzparameter von Echo zu Echo während der gesamten Akquisitionszeit gleichermaßen beeinflusst und dadurch simultan kodiert. Beispielsweise beeinflusst bei einer (True-)FISP-Sequenz die kontinuierliche Änderung des TR-Parameters die Echo-Amplitude sowohl in Abhängigkeit von der T1-Relaxation als auch von der T2-Relaxation. Im Gegensatz dazu ist eine FLASH-Sequenz nur hinsichtlich der T1-Relaxationszeit, aber nicht hinsichtlich der T2-Relaxationszeit empfindlich.
In der Praxis ist es aber oft einfacher oder effektiver, wenn sich eine MR-Fingerprinting-Pulssequenz aus Abschnitten mit unterschiedlichen Sequenzparametern (Flip-Winkel, TR-Variation, etc.) zusammensetzt oder gar aus einer Abfolge ganz unterschiedlicher Sequenztypen besteht, die jeweils unterschiedliche MR-Parameter besonders effektiv kodieren. Die Abfolge muss nicht streng sequenziell sein, sondern kann auch in schnellem Wechsel geschehen, z. B. von Echo zu Echo, oder es tritt alle N Echos ein Wechsel zu einem anderen Schema auf. Als weiteres Beispiel ist es bei fast jedem Sequenztyp möglich, die Echozeit TE mit jeder Wiederholung etwas zu verändern, wodurch sich Informationen zur spektralen Verteilung der Spins (z. B. Suszeptibilitätseffekte oder zur Fett-Wasser-Trennung) gewinnen lassen. Es ist bekannt, dass sich folgende MR-Parameter mit den folgenden Sequenztypen bzw. Kontrastpräparationsverfahren besonders gut kodieren lassen. Dies sind typische Beispiele, es gibt aber auch diverse alternative Ansätze:

- T1: Gradienten-Echo-Sequenzen (z. B. FLASH, FISP, TrueFISP), Inversion-Recovery-Verfahren,
- T2: Spin-Echo-Sequenzen, (True-)FISP-Sequenzen,
- Suszeptibilität: Gradienten oder Spin-Echo-Sequenzen mit variierender Echozeit TE,
- Magnetisierungstransfer: Einfügen von HF-Pulsen, deren Anregungsfrequenz um einige Kilohertz verschoben ist,
- B₀-Feldhomogenität: TrueFISP-Sequenzen mit variierenden TR-Zeiten,
- Diffusionseigenschaften des Gewebes: Einfügen von Gradienten-Momenten mit variierender Intensität,
- Off-Resonanzeigenschaften des Gewebes (insbesondere zur Fett-Wasser-Trennung): Gradienten oder Spin-Echo-Sequenzen mit variierender Echozeit TE.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Schaubild mit zwei unterschiedlichen zufallsgesteuert variierten Pulssequenzparametern und ein Schaubild, welches eine Pulssequenz zeigt, die zur Realisierung der in 1 veranschaulichten Pulssequenzparameter ausgespielt wird,
2 ein Schaubild, welches unterabgetastete Bilddaten darstellt,
3 ein Schaubild, welches Empfangssignale von unterschiedlichen Körpermaterialien aus einer Datenbank zeigt,
4 ein Schaubild, welches einen Abgleich der in der Datenbank vorhandenen Empfangssignale mit gemessenen Empfangssignalen zeigt,
5 ein Schaubild, welches Voxel-Intensitäten zeigt, die anhand der in 2 gezeigten Bilddaten gewonnen wurden,
6 eine Mehrzahl von Parameterkarten, welche auf Basis des in 4 gezeigten Abgleichs mit den in 6 gezeigten Voxel-Intensitäten gewonnen wurden,
7 ein Flussdiagramm, welches ein Fingerprinting-Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
8 eine Steuereinrichtung für ein Magnetresonanzsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
9 eine schematische Darstellung eines MR-Bildgebungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In 1 sind zwei Schaubilder 12a, 12b gezeigt, wobei ein erstes Schaubild 12a zwei unterschiedliche zufallsgesteuert variierte Pulssequenzparameter Fa, TR zeigt und ein zweites Schaubild 12b eine Pulssequenzserie eines MR-Fingerprinting-Verfahrens veranschaulicht. Das erste Schaubild 12a zeigt in einer oberen Zeile eine zufallsgesteuerte Serie von Flipwinkelstellungen FA in Abhängigkeit von einer Bildnummer n sowie in einer unteren Zeile eine zufallsgesteuerte Serie von unterschiedlichen Repetitionszeiten TR in Abhängigkeit von der Bildnummer n. Die Pulssequenzparameter FA, TR werden nach jeder Bildaufnahme des Fingerprinting-Verfahrens variiert, so dass eine Pulssequenzserie eine Mehrzahl von sich hinsichtlich der genannten Pulssequenzparameter FA, TR unterscheidenden Pulssequenzen desselben Typs umfasst.
Das zweite Schaubild 12b zeigt eine Pulssequenzserie, die unter Anwendung der in 1 veranschaulichten Pulssequenzparameter ausgespielt wird. In dem Schaubild sind in einer ersten Zeile RF-Pulse FA₁, FA₂, FA₃ dargestellt, mit denen die in 1 gezeigten, für jede Pulssequenz einer Pulssequenzserie unterschiedlichen Werte FA für einen Verkippungswinkel der Longitudinal-Magnetisierung realisiert werden.
In dem zweiten Schaubild 12b der 1 sind in einer zweiten Zeile Gradientenpulse G_R gezeigt, mit denen eine Lokalisierung der Verkippung der Magnetisierung erfolgt. Die Zeit eines Sequenzabschnitts bzw. einer Pulssequenz mit einem Gradienten und einem RF-Puls wird auch als Repetitionszeit TR1, TR2, TR3 bezeichnet. Die Repetitionszeit wird gemäß den in 1 gezeigten Vorgaben ebenfalls zwischen den Pulssequenzen einer Pulssequenzserie variiert.
In einer unteren Zeile des zweiten in 1 gezeigten Schaubilds 12b sind Auslesefenster ADC gezeigt, in denen jeweils eine spiralförmige Trajektorie T im k-Raum abgetastet wird. Die spiralförmigen Trajektorien T weisen je nach Flipwinkel unterschiedliche Phasen auf und sind daher unterschiedlich orientiert.
In 2 ist ein Schaubild 20 mit mehreren unterabgetasteten Bildern 20a, 20b, 20c, welche jeweils einem unterschiedlichen Parametersatz von Repetitionszeiten TR zuzuordnen sind, veranschaulicht. Die drei Bilder 20a, 20b, 20c sind nur der besseren Veranschaulichung bzw. Übersichtlichkeit halber auf die Anzahl 3 beschränkt. Sie symbolisieren eine Mehrzahl n = n₁*n₂ von Bildern, die durch eine Mehrzahl n₂ von Pulssequenzserien mit jeweils einer Mehrzahl n₁ von Pulssequenzen gewonnen werden.
Aus den n Bildern werden jeweils dieselben Voxel V extrahiert und deren zugeordnete Intensitätswerte, die in 2 als Grauwerte dargestellt sind, zu einem sogenannten Fingerabdruck FP (Fingerprint) zusammengefasst.
Die in 2 gezeigten Intensitäten I unterschiedlicher Voxel V bzw. der daraus gewonnene Fingerabdruck FP können im Weiteren für einen Vergleich mit Referenzdaten aus einer Datenbank genutzt werden, um Parameterkarten zu erzeugen. Ein solcher Fingerabdruck FP ist in 5 gezeigt. Referenzdaten für einen solchen Fingerabdruck, also Referenzfingerabdruckdaten RFP, sind in 3 gezeigt.
In 3 ist ein Schaubild 30 gezeigt, welches Intensitäten I von simulierten Empfangssignalen RFP von unterschiedlichen Körpermaterialien über die Anzahl n der Bilder bzw. Pulssequenzen aus einer Datenbank zeigt. Die simulierten Empfangssignale werden anhand der in dem oberen Schaubild in 1 dargestellten Sequenzparameter FA, TR sowie den weiteren Sequenzparametern, die den Signalverlauf während einer Messung beeinflussen, berechnet und bilden in ihrer Gesamtheit (simulierte Signalverläufe für eine große Anzahl verschiedener Gewebeparameter, beispielsweise verschiedene Kombinationen der T1- und T2-Relaxationszeiten eine Datenbank, auch „Dictionary“ genannt. Die Darstellung in 3 zeigt die Signale für die genannten Sequenzparameter für unterschiedliche Körpermaterialien, die sich aufgrund unterschiedlicher T1- und T2-Relaxationszeiten unterscheiden. Die in 3 gezeigten simulierten Empfangssignale RFP können als Kandidatensignale betrachtet werden, die in einem darauffolgenden Vergleichsprozess mit tatsächlich erfassten Empfangssignalen bzw. deren Intensitätskurven I abgeglichen werden. Die Datenbank wird anhand einer Computersimulation erzeugt, wobei das Verhalten der Spins von einem Untersuchungsgewebe während der Akquisition simuliert wird und somit eine realistische Signalentwicklung vorhergesagt werden kann. Üblicherweise werden die Blochgleichungen verwendet, um unterschiedliche Effekte der ausgespielten Pulssequenz auf die Spins bei einem gegebenen Satz von Gewebeparametern zu simulieren. Die Information, welche mit Hilfe des MR-Fingerprintings gewonnen werden kann, ist also davon abhängig, wie und welche physikalische Effekte simuliert werden. Als Basis-Parameter, welche simuliert werden können, sind die T1- und T2-Zeiten sowie die Off-Resonanz, welche die Abweichung des B₀-Felds kennzeichnet, anzusehen. Allerdings können viele weitere Gewebeeigenschaften, wie zum Beispiel ein Partialvolumen, das Diffusionsverhalten sowie die Perfusion in einem Untersuchungsbereich simuliert werden. Bei dem Partialvolumen handelt es sich um eine modellierte Zusammensetzung eines Voxels aus mehreren Teilvolumen unterschiedlicher Größe, die sich in ihrer Gewebezusammensetzung unterscheiden. Eine typische Anwendung bezieht sich auf die Bestimmung des Anteils von Nervenfasern, also Myelin, im Gehirngewebe, was z.B. von Interesse bei degenerativen Erkrankungen des Gehirns ist.
In 4 ist ein Schaubild 40 gezeigt, welches einen Abgleich eines in der Datenbank vorhandenen Referenzfingerabdrucks RFP, d.h. die in 3 gezeigten simulierten Empfangssignale, mit einem durch eine Messung erzeugten Fingerabdruck FP, wie er in 5 gezeigt ist, veranschaulicht. Die für den Fingerabdruck FP gemessenen Empfangssignale wurden anhand der in 2 gezeigten Voxel V gewonnen.
In 5 sind die anhand des in 1 dargestellten MR-Fingerprinting-Messverfahrens erzeugten pixelweisen Empfangssignale dargestellt bzw. ist der daraus gewonnene Fingerabdruck FP veranschaulicht.
In 6 sind eine Mehrzahl von Parameterkarten PK(T1), PK(T2), PK(M₀), PK(B₀) veranschaulicht, welche auf Basis des in 4 gezeigten Abgleichs des in 5 gezeigten Fingerprints FP mit den in 3 gezeigten Referenzfingerprints RFP gewonnen wurden. Die Parameterwerte T1, T2, M₀, B₀ der Parameterkarten PK(T1), PK(T2), PK(M₀), PK(B₀) lassen sich einfach anhand der in der Datenbank den jeweiligen Referenzfingerprints RFP zugeordneten Parameterwerte T1, T2, M₀, B₀ ermitteln. Beispielsweise ist in einem ersten Teilschaubild PK(T1) eine Verteilung des Parameterwerts T1, d. h. der T1-Relaxationszeit, in einem Schädel dargestellt. In einem zweiten Teilschaubild PK(T2) ist eine Verteilung des Parameterwerts T2, d. h. der T2-Relaxationszeit, in einem Schädel dargestellt. In einem dritten Teilschaubild PK(M₀) ist eine Verteilung der Longitudinalmagnetisierung M₀ in einem Schädel dargestellt. In einem vierten Teilschaubild PK(B₀) ist eine Verteilung eines Parameterwerts eines Grundmagnetfelds B₀ in einem Schädel dargestellt. In den einzelnen Parameterkarten Parameterkarten PK(T1), PK(T2), PK(M₀), PK(B₀) ist ein Voxel V eingezeichnet. Dieses Voxel V entspricht dem Voxel V, aus dem das für den in 5 gezeigten Fingerabdruck verwendete Messsignal extrahiert wurde.
In 7 ist ein Flussdiagramm 700 gezeigt, welches ein MR-Fingerprinting-Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei dem Schritt 7.1 wird im Rahmen einer MR-Fingerprinting-Aufnahme zunächst eine erste MR-Pulssequenzserie PSS(1) ausgespielt. Die erste MR-Pulssequenzserie PSS(1) umfasst eine Mehrzahl von MR-Pulssequenzen PS(i) mit i = 1, ..., n₁ desselben Typs, die zeitlich nacheinander ausgespielt werden. Die MR-Pulssequenzen PS(i) unterscheiden sich hinsichtlich mindestens eines Pulssequenzparameters FA, TR, wobei der mindestens eine Pulssequenzparameter zufallsgesteuert geändert wird.
Bei dem ersten Ausspielen der MR-Pulssequenzserie PSS(1) werden Rohdaten RD(1) von einem Untersuchungsbereich ROI eines Untersuchungsobjekts O in einem kurzen Zeitintervall T_R akquiriert. Das kurze bzw. verkürzte Zeitintervall T_R wird dadurch erreicht, dass die zur Akquisition der Rohdaten RD(1) genutzte Trajektorie, in diesem Ausführungsbeispiel eine Spiraltrajektorie, verkürzt wird und die Anzahl der sequenziell akquirierten Spiralarme reduziert wird. Durch diese Maßnahme lassen sich die Repetitionszeiten T_R der einzelnen Pulssequenzen PS(i) der MR-Pulssequenzserie PSS(1) reduzieren. Allerdings führt die Verkürzung der Trajektorie auch dazu, dass die Daten mit einer niedrigeren Auflösung erfasst werden bzw. nur Rohdaten RD mit niedrigen Raumfrequenzen erfassten werden.
Bei dem Schritt 7. III erfolgt eine Überwachung mit Hilfe einer Kamera, ob das Untersuchungsobjekt ruhig liegt. Die Kamerabilder KD werden einer automatisierten Bewegungsanalyse unterzogen. Beispielsweise werden Bilder, die zu unterschiedlichen Zeiten erfasst wurden, miteinander registriert. Falls also keine Störung der Bildaufnahme durch eine Bewegung eines Patienten auftritt, was in 7 mit „n“ charakterisiert ist, wird zu dem Schritt 7.1 übergegangen und erneut eine Pulssequenzserie mit Pulssequenzen mit einer nun im Vergleich zu dem ersten Durchgang etwas verlängerten Spiraltrajektorie und einer längeren Repetitionszeit ausgespielt.
Anschließend werden wieder die beiden Schritte 7.II und 7.III durchgeführt. Falls bei dem Schritt 7.IV eine Bewegung BW erkannt bzw. detektiert wird, dass der Patient sich zu stark bewegt hat, was in 7 mit „j“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 7.V übergegangen. Bei dem Schritt 7.V werden dann Bilddaten BD von dem Untersuchungsbereich auf Basis der ungestört akquirierten Rohdaten RD rekonstruiert. Anschließend werden bei dem Schritt 7.VI Fingerabdrücke FP für jedes Voxel der Bilddaten BD erzeugt. Weiterhin werden bei dem Schritt 7.VII mit den Fingerabdrücken FP Referenz-Fingerabdrücke RFP verglichen und mit den als passend ermittelten Referenz-Fingerabdrücken RFP verknüpfte MR-Parameterwertdatensätze T1, T2, ΔB₀ ermittelt. Schließlich werden bei dem Schritt 7.VIII anhand der ermittelten MR-Parameterwertdatensätze T₁, T₂, ΔB₀ eine Mehrzahl von MR-Parameterkarten PK erzeugt.
In 8 ist schematisch eine Steuereinrichtung 80 für eine Magnetresonanzanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Steuereinrichtung 80 umfasst eine Ansteuereinheit 81, die dazu eingerichtet ist, eine MR-Pulssequenzserie PSS mehrfach auszuspielen. Dabei umfasst die MR-Pulssequenzserie PSS eine Mehrzahl von MR-Pulssequenzen PS desselben Typs, die zeitlich nacheinander ausgespielt werden und sich hinsichtlich mindestens eines Pulssequenzparameters TR, FA unterscheiden. Die Variation des mindestens einen Pulssequenzparameters TR, FA erfolgt dabei pseudo-zufallsgesteuert. Die MR-Pulssequenzserie PSS ist derart ausgebildet, dass Rohdaten RD in einem kurzen Zeitintervall akquiriert werden, dadurch, dass die Akquisition der Rohdaten RD mit einer niedrigen Informationsdichte erfolgt und das Zeitintervall bei jeder Wiederholung des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie PSS verlängert wird und damit die Informationsdichte der Akquisition jeweils erhöht wird. Teil der Steuereinrichtung 80 ist auch eine Rohdatenakquisitionsschnittstelle 82 zum Erfassen von Rohdaten RD von einem Untersuchungsbereich eines Untersuchungsobjekts O (siehe 9). Die Rohdatenakquisitionsschnittstelle 82 und die Ansteuereinheit 81 sind miteinander kommunikativ verbunden, um den Prozess der Bildaufnahme zu synchronisieren. Die Steuereinrichtung 80 umfasst auch eine Störungsdetektionseinheit 83 zum Überwachen des Untersuchungsbereichs auf eine die Akquisition der Rohdaten RD störende Bewegung hin. Die Störungsdetektionseinheit 83 umfasst eine Kamera zur Erfassung von Kamerabilddaten KD und eine Überwachungsdatenauswertungseinheit (nicht gezeigt), mit der die Kamerabilddaten KD auf eine Bewegung des Untersuchungsobjekts hin ausgewertet werden und Überwachungsergebnisdaten UED an eine Auswertungseinheit 84 übermittelt werden, die ebenfalls Teil der Steuereinrichtung 80 ist. Die Auswertungseinheit 84 umfasst eine Rekonstruktionseinheit 84a, die dazu eingerichtet ist, Bilddaten BD von dem Untersuchungsbereich auf Basis der ungestört akquirierten Rohdaten RD zu rekonstruieren. Die rekonstruierten Bilddaten BD werden von der Rekonstruktionseinheit 84a dazu genutzt, Fingerabdrücke FP zu erstellen. Die Fingerabdrücke FP werden an eine Vergleichseinheit 84b übermittelt, die ebenfalls Teil der Auswertungseinheit 84 ist. Die Vergleichseinheit 84b ist eingerichtet, die empfangenen Fingerabdrücke FP mit Referenz-Fingerabdrücken RFP zu vergleichen. Wurden Referenz-Fingerabdrücke identifiziert, die den durch Messung ermittelten Fingerabdrücken FP am ähnlichsten sind, so werden mit diesen Referenz-Fingerabdrücken RFP verknüpfte MR-Parameterwertdatensätze T1, T2, ΔB₀, welche eine Mehrzahl von MR-Parameterwerten T1, T2, ΔB₀ umfassen, aus einer Datenbank DB ausgelesen und an eine Kartenerzeugungseinheit 84c übermittelt, die ebenfalls von der Auswertungseinheit 80 umfasst ist. Die Kartenerzeugungseinheit 84c ist dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von MR-Parameterkarten PK auf Basis der ermittelten MR-Parameterwerte T1, T2, ΔB₀ zu ermitteln.
In 9 ist grob schematisch ein Magnetresonanztomographiesystem 1 dargestellt. Es umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem Untersuchungsraum 3 bzw. Patiententunnel, in dem 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 das MR-Fingerprinting auch oft für Aufnahmen des Gehirns verwendet, da es besonders gut zur Abbildung neurologischer Informationen 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, wohingegen 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 MagnetresonanztomographieSystem 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 Magnetresonanztomographiesystem 1 weist weiterhin eine zentrale Steuereinrichtung 80 auf, die zur Steuerung des MR-Systems 1 verwendet wird. Diese zentrale Steuereinrichtung 80 umfasst eine Ansteuereinheit 81. Die Ansteuereinheit 81 umfasst eine Sequenzsteuereinheit 14. Mit dieser wird die Abfolge von Hochfrequenz-Pulsen (HF-Pulsen) und von Gradientenpulsen in Abhängigkeit von einer gewählten Pulssequenz PS, in diesem konkreten Ausführungsbeispiel eine Pulssequenzserie PSS, also eine Abfolge von mehreren Pulssequenzen, zur Aufnahme mehrerer Schichten in einem interessierenden Volumenbereich des Untersuchungsobjekts innerhalb einer Messsitzung gesteuert. Eine solche Pulssequenzserie PSS 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 80 Pulssequenzen zur Akquisition der Rohdaten.
Zur Ausgabe der einzelnen HF-Pulse einer Pulssequenz PS weist die Ansteuereinheit 81 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 Pulssequenzserie PSS die Gradientenpulse passend zu schalten, weist die Ansteuereinheit 81 eine Gradientensystemschnittstelle 16 auf. Über diese Gradientensystemschnittstelle 16 können die Gradientenpulse, beispielsweise Diffusions-Gradientenpulse oder 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 Pulssequenzserie PSS.
Die Steuereinrichtung 80 weist außerdem eine (ebenfalls in geeigneter Weise mit der Sequenzsteuereinheit 14 kommunizierende) Hochfrequenzempfangseinrichtung 82 auf, um innerhalb der durch die Pulssequenzserie PSS vorgegebenen Auslesefenster ADC koordiniert mittels des HF-Empfangsantennensystems 7 Magnetresonanz-Signale zu empfangen und so die Rohdaten zu akquirieren.
Eine Auswertungseinheit 84 übernimmt hier die akquirierten Rohdaten RD und erzeugt daraus Parameterkarten PK. Die für die Erzeugung der Parameterkarten nötige Rekonstruktion von Bilddaten BD erfolgt in der Regel auf Basis von Parametern, die in dem jeweiligen Mess- oder Steuerprotokoll P vorgegeben sein können. Diese Parameterkarten 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 RD akquiriert und daraus MR-Bilder BD rekonstruiert werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.
Die Auswertungseinheit 84 steht mit den anderen Einheiten, insbesondere der Gradientensystemschnittstelle 16 oder der Sequenzsteuereinheit 14, in Datenkontakt. Die Steuereinrichtung 80 umfasst mehrere Einheiten zur Bestimmung oder Ermittlung verschiedener Größen. Einerseits werden von der Steuereinrichtung 80 geeignete Pulssequenzserien PSS(k) erzeugt und an die Gradientensystemschnittstelle 16 sowie die Sequenzsteuereinheit 14 übermittelt. Andererseits werden von der Steuereinrichtung 80 Rohdaten RD über eine Hochfrequenzempfangseinrichtung 82 empfangen, auf deren Basis eine Bildrekonstruktion von der Auswertungseinheit 84 vorgenommen wird.
Eine Bedienung der zentralen Steuereinrichtung 80 kann über ein Terminal 11 mit einer Eingabeeinheit 10 und einer Anzeigeeinheit 9 erfolgen, über das somit auch das gesamte Magnetresonanztomographiesystem 1 durch eine Bedienperson bedient werden kann. Auf der Anzeigeeinheit 9 können auch Magnetresonanztomographie-Bilder angezeigt werden, und mittels der Eingabeeinheit 10, gegebenenfalls in Kombination mit der Anzeigeeinheit 9, können Messungen geplant und gestartet und insbesondere Steuerprotokolle P ausgewählt und gegebenenfalls modifiziert werden.
Das erfindungsgemäße Magnetresonanztomographiesystem 1 und insbesondere die Steuereinrichtung 80 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.
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.

Claims

MR-Finterprinting-Verfahren, aufweisend die Schritte: - mehrfaches Ausspielen einer MR-Pulssequenzserie (PSS), wobei - die MR-Pulssequenzserie (PSS) eine Mehrzahl von MR-Pulssequenzen (PS) desselben Typs umfasst, die zeitlich nacheinander ausgespielt werden und sich hinsichtlich mindestens eines Pulssequenzparameters (FA, TR) unterscheiden, wobei der mindestens eine Pulssequenzparameter (FA, TR) nach einem vorab definierten Schema geändert wird, - bei dem ersten Ausspielen der MR-Pulssequenzserie (PSS(1)) Rohdaten (RD) von einem Untersuchungsbereich (ROI) eines Untersuchungsobjekts (O) in einem kurzen Zeitintervall akquiriert werden, dadurch, dass die Akquisition der Rohdaten (RD) mit einer niedrigen Informationsdichte erfolgt und - bei jeder Wiederholung des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie (PSS(k)) die Gesamt-Informationsdichte der Akquisition jeweils erhöht wird, - Rekonstruieren von Bilddaten (BD, FP) von dem Untersuchungsbereich auf Basis der akquirierten Rohdaten (RD), - Ermitteln von mit Referenzbilddaten (RFP) verknüpften MR-Parameterwertdatensätzen (T1, T2, ΔB₀), welche eine Mehrzahl von MR-Parameterwerten (T1, T2, ΔB₀) umfassen, durch Vergleichen der rekonstruierten Bilddaten (BD, FP) mit den Referenzbilddaten (RFP), - Erstellen einer Mehrzahl von MR-Parameterkarten (PK(T1), PK(T2), PK(ΔB₀)) auf Basis der ermittelten MR-Parameterwerte (T1, T2, ΔB₀) .
MR-Fingerprinting-Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zeitintervall bei zumindest einer Wiederholung des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie (PSS(k)) verlängert wird.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Untersuchungsbereich auf eine die Akquisition der Rohdaten (RD) störende Bewegung hin überwacht wird.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bilddaten (BD) von dem Untersuchungsbereich auf Basis der ungestört akquirierten Rohdaten (RD) rekonstruiert werden.
MR-Finterprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei dem ersten Ausspielen der MR-Pulssequenzserie (PSS(1)) die niedrige Informationsdichte dadurch erreicht wird, dass die Akquisition der Rohdaten (RD) auf niedrige Frequenzen im k-Raum beschränkt wird.
MR-Finterprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschränkung auf die niedrigen Frequenzen im k-Raum durch eine Verkürzung einer Abtast-Trajektorie im k-Raum erfolgt.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschränkung auf die niedrigen Frequenzen im k-Raum durch eine höhere Unterabtastung des k-Raums erfolgt.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Referenzbilddaten (RFP) an die niedrigere Informationsdichte angepasst ist, dahingehend, dass die Referenzbilddaten (RFP) mit einer der Informationsdichte des jeweiligen Ausspielzyklus entsprechenden Informationsdichte akquiriert werden.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das kurze Zeitintervall bei der Akquisition der Rohdaten (RD) durch eine Verkürzung der Repetitionszeit (T_R) der einzelnen MR-Pulssequenzen (PS) erfolgt.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Überwachung des Untersuchungsbereichs durch eine simultane Überwachung während der Akquisition der Rohdaten (RD) erfolgt.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Überwachung des Untersuchungsbereichs retrospektiv auf Basis der akquirierten Rohdaten (RD) erfolgt.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - zur Akquisition der Rohdaten (RD) eine spiralförmige Trajektorie (T) im k-Raum abgetastet wird, - für eine Reduktion der Informationsdichte die Trajektorie (T) verkürzt wird und/oder - die Anzahl der sequentiell akquirierten Spiralarme reduziert wird.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Akquisition der Rohdaten (RD) eine der folgenden Trajektorien abgetastet wird: - eine kartesische Trajektorie, - eine radiale Trajektorie.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Änderung der Informationsdichte der Akquisition durch eine Anpassung der Anzahl der Pulssequenzen (PS(i)) einer Pulssequenzserie (PSS(k)) erfolgt und für eine erhöhte Informationsdichte die Anzahl der Pulssequenzen (PS(i)) pro Pulssequenzserie (PSS(k)) erhöht wird.
MR-Fingerprinting-Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die MR-Parameterwerte eine der folgenden Parameterarten umfassen: - die T1-Relaxationszeit (T1), - die T2-Relaxationszeit (T2) - die Suszeptibilität, - den Magnetisierungstransfer, - die B₀-Feldinhomogenität (B₀) , - Diffusionskoeffizienten, - die Off-Resonanz-Frequenz (ΔB₀).
Steuereinrichtung (80) für eine MR-Bildgebungseinrichtung (1), aufweisend: - eine Ausgangsschnittstelle (81) zum mehrfachen Ausspielen einer MR-Pulssequenzserie (PS), wobei - die MR-Pulssequenzserie (PSS) eine Mehrzahl von MR-Pulssequenzen (PS) desselben Typs umfasst, die zeitlich nacheinander ausgespielt werden und sich hinsichtlich mindestens eines Pulssequenzparameters (TR, FA) unterscheiden, wobei der mindestens eine Pulssequenzparameter (TR, FA) nach einem vorab definierten Schema geändert wird, - und die MR-Pulssequenzserie (PSS) derart ausgebildet ist, dass Rohdaten (RD) in einem kurzen Zeitintervall akquiriert werden, dadurch, dass die Akquisition der Rohdaten (RD) mit einer niedrigen Informationsdichte erfolgt und bei jeder Wiederholung des Ausspielens der MR-Pulssequenzserie (PSS) die Gesamt-Informationsdichte der Akquisition jeweils erhöht wird, - eine Rohdatenakquisitionsschnittstelle (82) zum Erfassen von Rohdaten (RD) von einem Untersuchungsbereich eines Untersuchungsobjekts (O), - eine Rekonstruktionseinheit (84a) zum Rekonstruieren von Bilddaten (BD, FP) von dem Untersuchungsbereich auf Basis der akquirierten Rohdaten (RD), - eine Vergleichseinheit (84b) zum Ermitteln von mit Referenzbilddaten (RFP) verknüpften MR-Parameterwertdatensätzen (T1, T2, ΔB₀), welche eine Mehrzahl von MR-Parameterwerten (T1, T2, ΔB₀) umfassen, durch Vergleichen der rekonstruierten Bilddaten (BD, FP) mit den Referenzbilddaten (RFP), - eine Kartenerzeugungseinheit (84c) zum Erstellen einer Mehrzahl von MR-Parameterkarten (PK) auf Basis der ermittelten MR-Parameterwerte (T1, T2, ΔB₀).
Magnetresonanzanlage (1) mit einem Grundfeldmagnetsystem (4), einem HF-Sendeantennensystem (5), einem Gradientensystem (6), einem HF-Empfangsantennensystem (7) und mit einer Steuereinrichtung nach Anspruch 16 zur Ansteuerung des Grundfeldmagnetsystems (4), des HF-Sendeantennensystems (5), des Gradientensystems (6) und des HF-Empfangsantennensystems (7).
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinheit der Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage nach Anspruch 17 ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Magnetresonanzanlage 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 15 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.