DE102021104344A1 - MR-Bildgebung mit Reduktion von Zipper-Artefakten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur MR-Bildgebung eines Objekts (10), das in einem Hauptmagnetfeld innerhalb eines Untersuchungsvolumens eines MR-Gerätes (1) befindlich ist. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die MR-Bildgebung bereitzustellen, das Zipper-Artefakte (21, 51) reduziert. Hierzu umfasst das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren die folgenden Schritte:- Anwendung einer Bildgebungssequenz auf das Objekt (10), wobei die Bildgebungssequenz eine Abfolge von HF-Pulsen und geschalteten Magnetfeldgradienten umfasst, um frequenz- und phasenkodierte MR-Signale zu erzeugen,- Erfassung der MR-Signale von dem Objekt (10) in einem vorgegebenen k-Raum Bereich (41),- Detektion von Störsignalanteilen (31) auf Basis einer spektralen Analyse der MR-Signale,- Synthese der detektierten Störsignalanteile,- Bereinigung der erfassten MR-Signale durch Subtraktion der synthetisierten Störsignalanteile (32) von den erfassten MR-Signalen, und- Rekonstruktion eines MR-Bildes aus den bereinigten MR-Signalen.Des Weiteren betrifft die Erfindung ein MR-Gerät (1) zur Durchführung des Verfahrens, und ein Computerprogramm zur Ausführung auf einem MR-Gerät (1).

Description

• Die Erfindung betrifft das Gebiet der Magnetresonanztomographie (MR). Sie betrifft ein Verfahren zur MR-Bildgebung eines Objekts, das sich in einem Hauptmagnetfeld innerhalb eines Untersuchungsvolumens eines MR-Geräts befindet. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein MR-Gerät und auf ein Computerprogramm, das auf einem MR-Gerät ausgeführt wird.
• Bildgebende MR-Verfahren, die die Wechselwirkung zwischen Magnetfeldern und Kernspins nutzen, um zwei- oder dreidimensionale Bilder zu erzeugen, sind heute vor allem in der medizinischen Diagnostik weit verbreitet, weil sie zur Darstellung von Weichteilgewebe anderen bildgebenden Verfahren in vielerlei Hinsicht überlegen sind, keine ionisierende Strahlung benötigen und in der Regel nicht invasiv sind.
• Bei der MR-Methode im Allgemeinen wird das Objekt, d.h. der Körper des zu untersuchenden Patienten in einem starken, gleichmäßigen Magnetfeld B₀ angeordnet, dessen Richtung gleichzeitig eine Achse (normalerweise die z-Achse) des Koordinatensystems definiert, das der Messung zugrunde liegt. Das Magnetfeld B₀ erzeugt in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke unterschiedliche Energieniveaus für die einzelnen Kernspins, die durch Anlegen eines elektromagnetischen Wechselfeldes (HF-Feld) definierter Frequenz (sog. Larmor-Frequenz oder MR-Resonanzfrequenz) angeregt werden können (Spinresonanz). Aus makroskopischer Sicht ergibt sich aus der Verteilung der einzelnen Kernspins eine Gesamtmagnetisierung, die durch Anlegen eines elektromagnetischen Impulses geeigneter Frequenz (HF-Puls) senkrecht zur z-Achse aus dem Gleichgewichtszustand ausgelenkt werden kann, so dass die Magnetisierung eine Präzessionsbewegung um die z-Achse ausführt. Die Präzessionsbewegung der Magnetisierung beschreibt eine Oberfläche eines Kegels, dessen Öffnungswinkel als Flip-Winkel bezeichnet wird. Die Größe des Flip-Winkels ist abhängig von der Stärke und der Dauer des angelegten elektromagnetischen Impulses. Im Falle eines sogenannten 90°-Pulses werden die Spins von der z-Achse in die Querebene abgelenkt (Flip-Winkel = 90°).
• Nach Beendigung des HF-Pulses relaxiert die Magnetisierung wieder in den ursprünglichen Gleichgewichtszustand, indem die Magnetisierung in z-Richtung mit einer ersten Zeitkonstante T₁ (Spin-Gitter- oder longitudinale Relaxationszeit) wieder aufgebaut wird und die Magnetisierung in der Richtung senkrecht zur z-Richtung mit einer zweiten Zeitkonstante T₂ (Spin-Spin- oder transversale Relaxationszeit) relaxiert. Die Variation der Magnetisierung kann mittels HF-Antennen als MR-Signal detektiert werden, wobei die HF-Antennen innerhalb des Untersuchungsvolumens des MR-Gerätes so angeordnet und orientiert sind, dass die Variation der Magnetisierung in der Richtung senkrecht zur z-Achse gemessen wird. Der Zerfall der transversalen Magnetisierung geht nach Anlegen z.B. eines 90°-Pulses mit einem Übergang der Kernspins (induziert durch lokale Magnetfeld-Inhomogenitäten) von einem geordneten Zustand mit gleicher Phase in einen Zustand einher, in dem alle Phasenwinkel gleichmäßig verteilt sind (Dephasierung). Die Dephasierung kann durch einen HF-Refokussierungspuls (z.B. einen 180°-Puls) kompensiert werden. Dadurch wird in den HF-Antennen ein Echosignal erzeugt.
• Um eine Ortsauflösung im Körper zu realisieren, werden geschaltete Magnetfeldgradienten, die sich entlang der drei Hauptachsen erstrecken, dem gleichförmigen Magnetfeld B₀ überlagert, was zu einer linearen Ortsabhängigkeit der MR-Resonanzfrequenz führt. Das in den HF-Antennen aufgenommene MR-Signal enthält dann Komponenten mit unterschiedlichen Frequenzen, die verschiedenen Orten im Körper zugeordnet werden können. Die über die HF-Antennen erfassten Signaldaten entsprechen dem Ortsfrequenzbereich (k-Raum genannt) und werden als k-Raumdaten bezeichnet. Die k-Raum-Daten umfassen in der Regel mehrere Datenzeilen, mit Frequenzkodierung entlang jeder Zeile, wobei die Datenzeilen mit jeweils unterschiedlicher Phasenkodierung erfasst werden. Jede digitale Datenzeile wird durch das Aufzeichnen einer Anzahl von Abtastwerten des empfangenen MR-Signals erhalten. Ein Satz solcher k-Raum-Daten wird in ein MR-Bild umgewandelt, z.B. mittels Fourier-Transformation.
• Im rekonstruierten MR-Bild zeigen sich gelegentlich sogenannte Zipper-Artefakte in Form von reißverschlussartigen Bändern oder Linien von Störsignalen, die an einer bestimmten Position in der Frequenzkodierungsrichtung, parallel zur Phasenkodierungsrichtung durch das Bild verlaufen. Zipper-Artefakte sind zumeist auf HF-Signale von Störquellen im Bereich der MR-Resonanzfrequenz zurückzuführen, die entweder innerhalb der HF-Abschirmung des verwendeten MR-Gerätes (z.B. von in der Nähe des MR-Gerätes befindlichen elektronischen Geräten, wie etwa Anästhesie-Überwachungsgeräten) emittiert werden oder außerhalb davon und trotz HF-Abschirmung bis zur Empfangselektronik des MR-Gerätes durchdringen.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die MR-Bildgebung bereitzustellen, das Zipper-Artefakte reduziert.
• Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren zur MR-Bildgebung eines Objekts, das in einem Hauptmagnetfeld innerhalb eines Untersuchungsvolumens eines MR-Gerätes befindlich ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
• - Anwendung einer Bildgebungssequenz auf das Objekt, wobei die Bildgebungssequenz eine Abfolge von HF-Pulsen und geschalteten Magnetfeldgradienten umfasst, um frequenz- und phasenkodierte MR-Signale zu erzeugen,
• - Erfassung der MR-Signale von dem Objekt in einem vorgegebenen k-Raum Bereich,
• - Detektion von Störsignalanteilen auf Basis einer spektralen Analyse der MR-Signale,
• - Synthese der detektierten Störsignalanteile,
• - Bereinigung der erfassten MR-Signale durch Subtraktion der synthetisierten Störsignalanteile von den erfassten MR-Signalen, und
• - Rekonstruktion eines MR-Bildes aus den bereinigten MR-Signalen Zipper-Artefakte der oben beschriebenen Art bilden ein Band oder eine Linie in Phasenkodierungsrichtung. Das Artefakt entsteht durch Überlagerung des eigentlichen Nutzsignals mit dem Störsignal bei einer bestimmten Frequenz fo: $$S\left(n,p\right)=S_{MR}\left(n,p\right)+S_{RF}$$
  
• Dabei ist S_MR(n,p) das Nutzsignal, d.h. das durch die Bildgebungssequenz erzeugte eigentliche MR-Signal, SRF ist das Störsignal, S(n,p) ist das erfasste, digitale Signal im k-Raum. n und p geben die Koordinaten im k-Raum in Frequenz- bzw. Phasenkodierungsrichtung in Form der Indizes der entsprechenden digitalen Datenpunkte an. Das Störsignal kann dabei z.B. wie folgt beschrieben werden: $$S_{RF}=A\cdot e^{i\left(2\pi \cdot {ƒ}_0\cdot t_n+\phi \right)}$$

  
• Dabei ist A die Amplitude des Störsignals, t_n gibt den zu dem Datenpunkt bei der k-Raum-Koordinate n in Frequenzkodierungsrichtung gehörigen Abtastzeitpunkt an. Die Phase φ des Störsignals ist bei der Erfassung der MR-Signale zufällig und damit im Allgemeinen von Phasenkodierungsschritt zu Phasenkodierungsschritt unterschiedlich. Auch die Amplitude kann von Phasenkodierungsschritt zu Phasenkodierungsschritt unterschiedlich ausfallen, wenn das Störsignal zeitlich variiert. Durch spektrale Analyse der erfassten MR-Signale werden erfindungsgemäß die Störsignalanteile SRF detektiert, und zwar individuell für jeden Phasenkodierungsschritt, d.h. einzeln für jede Datenzeile der erfassten MR-Signale. Auf Basis des obigen Modells des Störsignals werden die Parameter Amplitude, Frequenz und Phase des Störsignals ermittelt. Daraus wird das Störsignal für jede Datenzeile synthetisiert, und die erfassten MR-Signale werden durch Subtraktion des synthetischen Störsignals entsprechend bereinigt. Von Imperfektionen bei der Detektion und des zugrunde gelegten Modells des Störsignals abgesehen ist das so bereinigte MR-Signal von dem Störsignal befreit und enthält nur noch das Nutzsignal. Aus letzterem wird schließlich das MR-Bild rekonstruiert, das entsprechend keine oder zumindest nur noch deutlich reduzierte Zipper-Artefakte aufweist.
• Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist die spektrale Analyse auf einen oder mehrere periphere Teilbereiche des vorgegebenen k-Raum Bereichs beschränkt. Das Nutzsignal, d.h. das eigentliche MR-Signal ist hauptsächlich im Zentrum des k-Raums lokalisiert. Dort ist die wesentliche Bildinformation kodiert. In der Peripherie des k-Raums, d.h. außerhalb des k-Raum-Zentrums hat das Nutzsignal nur geringe Intensität, dort befindet sich weniger relevante Bildinformation. Das Störsignal ist demgegenüber in der k-Raum-Peripherie und im k-Raum-Zentrum gleichermaßen vorhanden. Dies nutzt die Erfindung aus, indem gezielt nur die k-Raum-Peripherie verwendet wird, um die Störsignalanteile zu detektieren. Dort kann bei der Detektion der Störsignalanteile das Nutzsignal vernachlässigt werden. Die auf dieser Basis dann synthetisierten Störsignalanteile werden allerdings verwendet, um die erfassten MR-Signale im gesamten vorgegebenen k-Raum-Bereich, d.h. sowohl im Zentrum als auch in der Peripherie zu bereinigen.
• Bei einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die spektrale Analyse durch Fourier-Transformation der erfassten MR-Signale in der Frequenzkodierungsrichtung. Es eignet sich die bekannte Technik der diskreten Fourier-Transformation, wie sie auch für die Bildrekonstruktion verwendet wird.
• Da, wie oben erwähnt, das Störsignal in keiner festen Phasenbeziehung zur MR-Detektion steht, wird zweckmäßig jedes der unterschiedlich phasenkodierten MR-Signale, d.h. jede Datenzeile einzeln den Schritten der Detektion und der Synthese von Störsignalanteilen und der entsprechenden Bereinigung des erfassten MR-Signals unterzogen. Häufig wird zur Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses eine Signalakkumulation durchgeführt, d.h. jedes der frequenz- und phasenkodierten MR-Signale wird zum Zwecke der Erhöhung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses zwei- oder mehrfach erfasst, und die mehrfach erfassten MR-Signale werden addiert. Auch in diesem Falle hat das Störsignal bei der Erfassung jedes einzelnen MR-Signals eine zufällige Phase, so dass jedes einzelne der mehrfach erfassten MR-Signale vor der Addition den Schritten der Detektion und der Synthese von Störsignalanteilen und der entsprechenden Bereinigung des erfassten MR-Signals unterzogen werden sollte.
• Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erfolgt das Erfassen der MR-Signale durch Empfang mittels einer HF-Antenne und durch Digitalisierung der von der Antenne empfangenen Signale, wobei das von der Antenne empfangene Signal mit zumindest der doppelten MR-Resonanzfrequenz abgetastet wird. Es erfolgt mit anderen Worten nicht, wie im Stand der Technik üblich, zunächst eine Mischung der über die HF-Antenne empfangenen MR-Signale mit der MR-Resonanzfrequenz mit anschließender Tiefpassfilterung und Digitalisierung im Audiofrequenzbereich. Stattdessen werden die MR-Signale ohne Mischung direkt im Frequenzband der MR-Resonanzfrequenz detektiert. Dies erfordert nach dem Nyquist-Shannon-Theorem, dass die Abtastfrequenz zumindest gleich der doppelten MR-Resonanzfrequenz ist. Die digitalen MR-Signaldaten liegen dann in Frequenzkodierungsrichtung im HF-Bereich vor, was vorteilhaft für die erfindungsgemäße Detektion der Störsignalanteile ist. Bei dieser Vorgehensweise lassen sich Nutzsignal und Störsignal bei der spektralen Analyse der erfassten MR-Signale optimal voneinander unterscheiden.
• Wie oben angesprochen, kann die Synthese der Störsignalanteile im einfachsten Fall auf einem Modell basieren, das jedem Störsignal eine durch Amplitude, Frequenz und Phase definierte harmonische Oszillation zuordnet. Andere, komplexere Modelle sind denkbar, falls sich im konkreten Anwendungsfall zeigt, dass die Unterdrückung der Zipper-Artefakte auf Basis des einfachen Modells unzureichend ist.
• Das bisher beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann mittels eines MR-Gerätes durchgeführt werden, das mindestens eine Hauptmagnetspule zur Erzeugung eines im Wesentlichen gleichförmigen, statischen Hauptmagnetfeldes B₀ innerhalb eines Untersuchungsvolumens, eine Anzahl von Gradientenspulen zur Erzeugung geschalteter Magnetfeldgradienten in unterschiedlichen Raumrichtungen innerhalb des Untersuchungsvolumens aufweist, mindestens eine HF-Antenne zum Erzeugen von HF-Pulsen innerhalb des Untersuchungsvolumens und/oder zum Empfangen von MR-Signalen von einem im Untersuchungsvolumen positionierten Objektes (Körper eines Patienten), eine Steuereinheit zum Steuern der zeitlichen Abfolge von HF-Pulsen und geschalteten Magnetfeldgradienten und eine Rekonstruktionseinheit zum Rekonstruieren von MR-Bildern aus den empfangenen MR-Signalen. Das Verfahren der Erfindung kann durch eine entsprechende Programmierung der Rekonstruktionseinheit und/oder der Steuereinheit des MR-Gerätes realisiert werden.
• Das Verfahren der Erfindung kann bei den meisten MR-Geräten, die derzeit im klinischen Einsatz sind, mit Vorteil durchgeführt werden. Dazu ist es lediglich notwendig, ein Computerprogramm zu verwenden, mit dem das MR-Gerät so gesteuert wird, dass es die oben erläuterten Verfahrensschritte der Erfindung ausführt. Das Computerprogramm kann sich entweder auf einem Datenträger oder in einem Datennetz befinden, so dass es zur Installation in die Steuereinheit des MR-Gerätes heruntergeladen werden kann.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 ein MR-Gerät zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung,
• 2 ein MR-Bild mit Zipper-Artefakt,
• 3 eine Illustration der spektralen Analyse des empfangenen MR-Signals gemäß der Erfindung,
• 4 ein Diagramm des k-Raums mit Aufteilung in verschiedene Teilbereiche und
• 5 zwei MR-Bilder ohne (links) und mit (rechts) Artefakt-Reduktion gemäß der Erfindung.
• Unter Bezugnahme auf 1 ist ein MR-Gerät 1 als Blockschaltbild dargestellt. Das Gerät besteht aus supraleitenden oder resistiven Hauptmagnetspulen 2, so dass entlang einer z-Achse durch ein Untersuchungsvolumen ein im Wesentlichen gleichmäßiges, zeitlich konstantes Hauptmagnetfeld B₀ erzeugt wird. Das Gerät umfasst ferner einen Satz von Shimspulen 2' (1., 2. und - gegebenenfalls - 3. Ordnung), wobei der Stromfluss durch die einzelnen Shimspulen des Satzes 2' steuerbar ist, um B₀-Abweichungen innerhalb des Untersuchungsvolumens zu minimieren.
• Ein System zur Erzeugung und Manipulation von Magnetresonanz wendet eine Reihe von HF-Pulsen und geschalteten Magnetfeldgradienten an, um magnetische Kernspins zu invertieren oder anzuregen, Magnetresonanz zu induzieren, Magnetresonanz zu refokussieren, Magnetresonanz zu manipulieren, die Magnetresonanz räumlich und anderweitig zu kodieren, Spins zu sättigen und ähnliches, um MR-Bildgebung durchzuführen.
• Genauer gesagt, ein Gradientenimpulsverstärker 3 legt Stromimpulse an ausgewählte Ganzkörper-Gradientenspulen 4, 5 und 6 entlang der x-, y- und z-Achse des Untersuchungsvolumens an. Ein HF-Sender 7 sendet HF-Pulse oder Pulspakete über einen Sende-/Empfangsumschalter 8 und eine Ganzkörper-HF-Antenne 9 in das Untersuchungsvolumen. Eine typische MR-Bildgebungssequenz besteht aus einem Paket von HF-Pulsen kurzer Dauer, die zusammen mit geschalteten Magnetfeldgradienten eine gezielte Manipulation der kernmagnetischen Resonanz bewirken. Die HF-Pulse werden verwendet, um die Resonanz zu sättigen, die Resonanz anzuregen, die Magnetisierung umzukehren, die Resonanz zu refokussieren oder die Resonanz zu manipulieren und einen Teil (z.B. eine Schicht) eines im Untersuchungsvolumen positionierten Körpers 10 eines Patienten auszuwählen. Die MR-Signale werden auch von der HF-Antenne 9 aufgenommen.
• Für die Erzeugung von MR-Bildern von begrenzten Regionen des Körpers 10 wird ein Satz lokaler Array-HF-Antennen 11, 12, 13 angrenzend an die für die Bildgebung ausgewählte Region platziert. Die Array-Antennen 11, 12, 13 können zum Empfang von MR-Signalen verwendet werden, die durch HF-Übertragungen über die Körper-HF-Antenne 9 induziert werden.
• Die resultierenden MR-Signale werden von der Körper-HF-Antenne 9 und/oder von den Array-HF-Antennen 11, 12, 13 aufgenommen und von einem Empfänger 14, vorzugsweise mit Vorverstärker (nicht abgebildet), erfasst. Der Empfänger 14 ist über den Sende-/Empfangsumschalter 8 an die HF-Antennen 9, 11, 12 und 13 angeschlossen.
• Ein Hostrechner 15 steuert die Shimspulen 2' sowie den Gradientenimpulsverstärker 3 und den Sender 7 zur Erzeugung der Bildgebungssequenz gemäß der Erfindung. Für die gewählte Sequenz empfängt der Empfänger 14 nach jedem HF-Anregungspuls eine einzelne oder mehrere MR-Datenzeilen in schneller Folge. Ein Datenerfassungssystem 16 führt eine Analog-Digital-Wandlung der empfangenen Signale durch und wandelt jede MR-Datenzeile in ein für die Weiterverarbeitung geeignetes digitales Format um. In modernen MR-Geräten ist das Datenerfassungssystem 16 ein separater Computer, der auf die Erfassung von Rohbilddaten spezialisiert ist.
• Letztendlich werden die digitalen Rohbilddaten durch einen Rekonstruktionsprozessor 17, der eine Fourier-Transformation oder andere geeignete Rekonstruktionsalgorithmen anwendet, in eine Bilddarstellung rekonstruiert. Das resultierende MR-Bild kann einen planaren Schnitt durch den Patienten, eine Anordnung paralleler planarer Schnitte, ein dreidimensionales Volumen oder ähnliches darstellen. Das Bild wird dann in einem Bildspeicher gespeichert, wo auf das Bild zugegriffen werden kann, um Schnitte, Projektionen oder andere Teile der Bilddarstellung in ein geeignetes Format für die Visualisierung umzuwandeln, z.B. über einen Videomonitor 18, der eine Darstellung des MR-Bildes liefert.
• Der Hostrechner 15 und der Rekonstruktionsprozessor 17 sind so programmiert, dass sie das Verfahren der Erfindung wie oben und im Folgenden beschrieben ausführen.
• 2 zeigt ein konventionell erfasstes und rekonstruiertes MR-Bild eines Phantoms. Die Frequenzkodierungsrichtung FE und die Phasenkodierungsrichtung PE sind durch Pfeile angedeutet. In dem MR-Bild ist ein Zipper-Artefakt 21 in Form einer reißverschlussartigen Linie zu erkennen. Die Störung befindet sich an einer bestimmten Position in der Frequenzkodierungsrichtung und läuft parallel zur Phasenkodierungsrichtung, d.h. bei dem dargestellten Beispiel in vertikaler Richtung durch das MR-Bild. Ursache des Zipper-Artefakts 21 ist ein HF-Signal einer Störquelle im Bereich der MR-Resonanzfrequenz, d.h. im Bereich der Empfangsbandbreite des MR-Gerätes 1.
• Das Artefakt 21 entsteht durch Überlagerung des eigentlichen Nutzsignals mit dem Störsignal bei einer bestimmten Frequenz fo, die zu der Bildposition des Artefakts 21 in der Frequenzkodierungsrichtung korrespondiert. Die Phase des Störsignals ist bei der Erfassung der MR-Signale zufällig und damit im Allgemeinen von Phasenkodierungsschritt zu Phasenkodierungsschritt unterschiedlich. Auch die Amplitude kann von Phasenkodierungsschritt zu Phasenkodierungsschritt unterschiedlich ausfallen, wenn das Störsignal zeitlich variiert. Daraus resultiert das reißverschlussartige Aussehen des Artefakts 21.
• Gemäß der Erfindung erfolgt durch spektrale Analyse, z.B. durch diskrete Fourier-Transformation, der einzelnen erfassten Datenzeilen die Detektion der Störsignalanteile, die das Zipper-Artefakt 21 verursachen, d.h. individuell für jeden Phasenkodierungsschritt. Dies illustriert die 3. Die 3 zeigt das diskrete Spektrum (Leistungsspektrum) einer Datenzeile des empfangenen MR-Signals. Dabei ist spektrale Analyse auf einen peripheren Teilbereich B des vorgegebenen k-Raum Bereichs beschränkt, wie in 4 schematisch dargestellt. Die 4 zeigt ein Diagramm des k-Raums mit Phasenkodierungsrichtung k_PE und Frequenzkodierungsrichtung k_FE. Der von der Bildgebungssequenz vorgegebene k-Raum Bereich ist durch das umgrenzende Rechteck 41 angedeutet. Das Nutzsignal, d.h. das eigentliche MR-Signal ist hauptsächlich im Zentrum des k-Raums lokalisiert, d.h. im Teilbereich A. Dort ist die wesentlichen Bildinformation kodiert. In der Peripherie des k-Raums, d.h. außerhalb des k-Raum-Zentrums (bei k_PE=k_FE=0, angedeutet durch die sich kreuzenden gestrichelten Linien) hat das Nutzsignal nur geringe Intensität, dort befindet sich weniger relevante Bildinformation. Das Störsignal ist demgegenüber in der k-Raum-Peripherie B und im k-Raum-Zentrum A gleichermaßen vorhanden. Dies nutzt die Erfindung aus, indem gezielt nur die k-Raum-Peripherie, d.h. die Teilbereiche B verwendet werden, um die Störsignalanteile zu detektieren. Die 3 zeigt entsprechend das aus den Teilbereichen B berechnete Spektrum einer Datenzeile des empfangenen MR-Signals. In diesen Teilbereichen kann bei der Detektion der Störsignalanteile das Nutzsignal vernachlässigt werden. Das Störsignal zeigt sich in dem dargestellten Spektrum als einzelne Spektrallinie 31, die vom Signaluntergrund separiert werden kann. Das diskrete Spektrum führt zu Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Frequenz des Störsignals. Aus diesem Grund wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Gauß-Funktion 32 als Modellfunktion an die Spektrallinie angepasst (z.B. durch die Methode der kleinsten Abweichungsquadrate). Diese Prozedur ergibt gleichzeitig die Amplitude des Störsignals. Die Phase des Störsignals kann mit Kenntnis dieser Parameter dann in einem separaten Schritt z.B. anhand des komplexen Spektrums der analysierten Datenzeile (nicht dargestellt) ermittelt werden. Das Störsignal wird dann auf dieser Basis synthetisiert, und die erfassten MR-Signale werden durch Subtraktion des synthetischen Störsignals entsprechend bereinigt. Die synthetischen Störsignalanteile werden verwendet, um die erfassten MR-Signale im gesamten k-Raum-Bereich, d.h. sowohl in den Teilbereichen B als auch im Teilbereich A zu bereinigen, d.h. von den Störsignalanteilen zu befreien. Das so bereinigte MR-Signal enthält (theoretisch) nur noch das Nutzsignal. Die Zipper-Artefakte sind in dem aus dem bereinigten MR-Signal rekonstruierten MR-Bild entsprechend nicht mehr vorhanden oder zumindest schwächer ausgeprägt.
• Dies illustriert die 5. Die 5 zeigt links ein MR-Bild mit Zipper-Artefakten 51, das konventionell aufgenommen und rekonstruiert wurde. Im rechten Bild, bei dem das Verfahren der Erfindung angewendet wurde, sind die Zipper-Artefakte 51 deutlich schwächer ausgeprägt. Dass die Zipper-Artefakte 51 im rechten Bild immer noch schwach erkennbar sind, kann auf Imperfektionen bei der Detektion und auf das zugrunde gelegten Modell der Störsignalanteile zurückzuführen sein, das die realen Störsignale möglicherweise nicht vollständig korrekt wiedergibt.

Claims (10)

1. Verfahren zur MR-Bildgebung eines Objekts (10), das in einem Hauptmagnetfeld innerhalb eines Untersuchungsvolumens eines MR-Gerätes (1) befindlich ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Anwendung einer Bildgebungssequenz auf das Objekt (10), wobei die Bildgebungssequenz eine Abfolge von HF-Pulsen und geschalteten Magnetfeldgradienten umfasst, um frequenz- und phasenkodierte MR-Signale zu erzeugen, - Erfassung der MR-Signale von dem Objekt (10) in einem vorgegebenen k-Raum Bereich (41), - Detektion von Störsignalanteilen (31) auf Basis einer spektralen Analyse der MR-Signale, - Synthese der detektierten Störsignalanteile, - Bereinigung der erfassten MR-Signale durch Subtraktion der synthetisierten Störsignalanteile (32) von den erfassten MR-Signalen, und - Rekonstruktion eines MR-Bildes aus den bereinigten MR-Signalen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die spektrale Analyse auf einen oder mehrere periphere Teilbereiche (B) des vorgegebenen k-Raum Bereichs (41) beschränkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die spektrale Analyse durch Fourier-Transformation der erfassten MR-Signale in der Frequenzkodierungsrichtung (FE) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes der unterschiedlich phasenkodierten MR-Signale einzeln den Schritten der Detektion und der Synthese von Störsignalanteilen und der entsprechenden Bereinigung des erfassten MR-Signals unterzogen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jedes der frequenz- und phasenkodierten MR-Signale zum Zwecke der Erhöhung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses zwei- oder mehrfach erfasst wird und die mehrfach erfassten MR-Signale addiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei jedes einzelne der mehrfach erfassten MR-Signale vor der Addition den Schritten der Detektion und der Synthese von Störsignalanteilen und der entsprechenden Bereinigung des erfassten MR-Signals unterzogen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Erfassen der MR-Signale durch Empfang mittels einer HF-Antenne (9, 11, 12, 13) und durch Digitalisierung der von der HF-Antenne (9, 11, 12, 13) empfangenen MR-Signale erfolgt, wobei das von der Antenne empfangene MR-Signal mit zumindest der doppelten MR-Resonanzfrequenz abgetastet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Synthese der Störsignalanteile auf einem Modell basiert, das jedem Störsignal eine durch Amplitude, Frequenz und Phase definierte harmonische Oszillation zuordnet.
9. MR-Gerät mit mindestens einer Hauptmagnetspule (2) zur Erzeugung eines statischen Hauptmagnetfeldes B₀ innerhalb eines Untersuchungsvolumens, einer Anzahl von Gradientenspulen (4, 5, 6) zur Erzeugung geschalteter Magnetfeldgradienten in unterschiedlichen räumlichen Richtungen innerhalb des Untersuchungsvolumens, mindestens einer HF-Antenne (9) zur Erzeugung von HF-Pulsen innerhalb des Untersuchungsvolumens und/oder zum Empfang von MR-Signalen von einem im Untersuchungsvolumen befindlichen Objekt (10), einer Steuereinheit (15) zum Steuern der zeitlichen Abfolge der HF-Pulse und der geschalteten Magnetfeldgradienten, und einer Rekonstruktionseinheit (17) zum Rekonstruieren von MR-Bildern aus den MR-Signalen, wobei das MR-Gerät (1) zur Ausführung der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
10. Computerprogramm, das auf einem MR-Gerät (1) ausführbar ist, wobei das Computerprogramm Befehle zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.

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