DE102021200476A1 - MR-Bildgebung mit beschleunigter Mehrschicht-STEAM-Sequenz - Google Patents

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (800) zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems (100) zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten (BD) eines Untersuchungsobjekts (P), bei dem Magnetresonanzrohdaten (RD) erfasst werden, wird mindestens eine Mehrschicht-STEAM-Pulssequenz (40, 50) erzeugt. Die Mehrschicht-STEAM-Pulssequenz (40, 50) umfasst jeweils ein Anregungsmodul (EXCn) für jede Schicht (SLn), wobei jeweils ein erster schichtselektiver HF-Anregungspuls (1) und ein zweiter schichtselektiver HF-Puls (2) erzeugt wird, und jeweils ein Auslesemodul (ACQn) für jede Schicht (SLn) zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten (RD), welches einen dritten schichtselektiven HF-Puls (3) und weitere Sequenzbausteine für die räumliche Kodierung und das Empfangen von HF-Signalen (4) umfasst. Zwischen dem Anregungsmodul (EXCn) und dem Auslesemodul (ACQn) einer ersten Schicht (1) wird mindestens ein Anregungsmodul (EXCk) oder ein Auslesemodul (ACQk) einer anderen Schicht (SLk) ausgeführt. Es wird auch eine Ansteuersequenz (40, 50) zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems (100) beschrieben. Außerdem wird eine Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung (90) beschrieben. Überdies wird ein Magnetresonanzbildgebungssystem (100) beschrieben.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts, bei dem Magnetresonanzrohdaten erfasst werden. Bei dem Verfahren wird mindestens eine Mehrschicht-STEAM-Pulssequenz erzeugt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ansteuersequenz zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems. Außerdem betrifft die Erfindung eine Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Magnetresonanzbildgebungssystem.
• Mit Hilfe moderner bildgebender Verfahren werden häufig zwei- oder dreidimensionale Bilddaten erzeugt, die zur Visualisierung eines abzubildenden Patienten und darüber hinaus auch für weitere Anwendungen genutzt werden können. Ein besonders gesundheitsschonendes Bildgebungsverfahren, insbesondere, weil es ohne Strahlenbelastung auskommt, ist die Magnetresonanzbildgebung.
• In einer Magnetresonanzanlage, auch Magnetresonanztomographiesystem genannt, wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundfeldmagnetsystems einem relativ hohen Grundmagnetfeld, beispielsweise von 0.55, 1.5, 3, 5 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe eines Gradientensystems ein Magnetfeldgradient angelegt. Über ein Hochfrequenz-Sendesystem werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Anregungssignale (HF-Signale) ausgesendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
• Für eine bestimmte Messung ist damit eine bestimmte Pulssequenz auszuführen, welche aus einer Folge von Hochfrequenzpulsen, auch RF-Pulse oder HF-Pulse genannt, insbesondere Anregungspulsen und Refokussierungspulsen sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenpulsen in verschiedenen Raumrichtungen besteht. Zeitlich passend hierzu müssen Auslesefenster gesetzt werden, welche die Zeiträume vorgeben, in denen die induzierten Magnetresonanzsignale erfasst werden. Maßgeblich für die Bildgebung ist dabei insbesondere das Timing innerhalb der Pulssequenz, d. h. in welchen zeitlichen Abständen welche Pulse aufeinanderfolgen. Eine Vielzahl der Steuerparameter ist in der Regel in einem sogenannten Messprotokoll definiert, welches vorab erstellt wird und für eine bestimmte Messung beispielsweise aus einem Speicher abgerufen und ggf. vom Bediener vor Ort verändert werden kann, der zusätzliche Steuerparameter, wie beispielsweise einen bestimmten Schichtabstand eines Stapels von auszumessenden Schichten, eine Schichtdicke etc. vorgeben kann. Auf Basis all dieser Steuerparameter wird dann eine Pulssequenz, die auch als Messsequenz bezeichnet wird, berechnet.
• Bei der Magnetresonanzbildgebung erfolgt keine direkte Bildaufnahme im Ortsraum, sondern es werden zunächst Magnetresonanzsignale gemessen, deren Amplitude als Fourier-Transformierte der Bildaufnahme im k-Raum interpretiert werden kann. Der k-Raum ist der Ortsfrequenz-Raum der Dichteverteilung der magnetischen Momente in einem zu untersuchenden Bereich, in dem MR-Signale aufgenommen werden. Wird der k-Raum ausreichend abgetastet, so erhält man durch eine (bei schichtweiser Abtastung zweidimensionale) Fourier-Transformation die räumliche Verteilung der Dichte der magnetischen Momente. Dieser k-Raum wird während der Messung mit Rohdaten aufgefüllt, welche den erfassten Magnetresonanzsignalen nach Demodulation und Digitalisierung entsprechen.
• Zur Anregung der magnetischen Momente gibt es eine Vielzahl sehr unterschiedlicher Pulssequenzarten, die für sehr unterschiedliche Einsatzzwecke entwickelt wurden.
• Eine solche Pulssequenz ist die sogenannte STEAM-Sequenz (STEAM = stimulated echo acquisition mode = stimulierter Echo-Akquisitionsmodus). Eine herkömmliche STEAM-Sequenz 20 ist in 1 gezeigt.
• Zur Unterdrückung eines Fettsignals nutzt man in der Magnetresonanz-Bildgebung häufig Methoden, welche die chemische Verschiebung von an Fettmolekülen gebunden Protonen ausnutzen. Fett hat mehrere spektrale Komponenten. Eine davon ist olefinisches (auf Englisch „olefinic“) Fett. Olefinisches Fett hat eine Resonanzfrequenz, die so nah an der Resonanzfrequenz von freien Protonen liegt, dass es nicht spektral unterdrückt werden kann. Wird olefinisches Fett in der diffusionsgewichteten Bildgebung nicht unterdrückt, kann dies zu einer Verfälschung der ermittelten Diffusionsparameter, wie zum Beispiel einem ADC Wert, führen. Olefinisches Fett hat eine T1-Zeit von ca. 521 ms bei einem Magnetfeld von 3T, die relativ kurz ist gegenüber anderen Gewebekomponenten. Wählt man die TM-Zeit, also die Zeit zwischen einem zweiten RF-Puls und einem dritten RF-Puls, in einer diffusionsgewichteten STEAM-Sequenz in der Größenordnung der T1-Relaxationszeit oder länger, so lässt sich der Signalbeitrag von olefinischem Fett und damit die Verfälschung der ermittelten Diffusionsparameter signifikant reduzieren.
• Mit derart langen TM-Zeiten TM, der sogenannten „Mixing Zeit“ zwischen dem zweiten und dritten RF-Puls einer diffusionsgewichteten STEAM-Sequenz, wird die diffusionsgewichtete STEAM-Sequenz aber extrem ineffizient. Typischerweise regt man in einer diffusionsgewichteten Untersuchung des Körperstamms 30-50 Schichten pro Repetitionsintervall TR an. Für hinreichendes SNR (SNR = signal-to-noise ratio = Signal/Rausch-Verhältnis) ist die Zahl der TR-Intervalle TR selbst bei der minimalen Anzahl von zwei b-Werten und bei einer für jeden b-Wert optimierten Anzahl von Signalmittelungen in der Regel > 25.
• Im Stand der Technik führt also eine TM-Zeit TM von 500 ms zu einer TR-Verlängerung von 15-25 Sekunden gegenüber einer Spin-Echo-basierten diffusionsgewichteten Sequenz mit gleicher Echozeit TE. Für ein Messprotokoll mit 25 TR-Intervallen verlängert sich damit die Untersuchungszeit je nach Schichtzahl N um ca. 6 bis 10 Minuten. Dies ist klinisch inakzeptabel.
• Die diffusionsgewichtete STEAM-Sequenz wurde erstmalig in dem Artikel „Self-diffusion NMR imaging using stimulated echoes“ von Klaus-Dietmar Merboldt, Wolfgang Hanicke und Jens Frahm beschrieben (Journal of Magnetic Resonance, Volume 64, Issue 3, 1 October 1985, Pages 479-486).
• Alle größeren Hersteller bieten Spin-Echo-basierte Diffusionssequenzen mit single-shot-EPI-Auslese an. Dagegen sind STEAM-basierte Diffusionssequenzen kommerziell nicht verfügbar, sondern Gegenstand der Forschung. Insbesondere sind keine STEAM-Sequenzen bekannt, bei denen die „Mixing Time“-Zeit zwischen dem zweiten und dritten RF-Puls zur Akquisition von Daten anderer Schichten genutzt wird.
• Es besteht also die Aufgabe, STEAM-basierte Diffusionssequenzen, insbesondere für die Diffusionsbildgebung, effizienter und weniger zeitaufwändig zu gestalten.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems gemäß Patentanspruch 1, eine Ansteuersequenz zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems gemäß Patentanspruch 11, eine Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung gemäß Patentanspruch 12 und ein Magnetresonanzbildgebungssystem gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
• Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems erzeugte Mehrschicht-STEAM-Pulssequenz umfasst jeweils ein Anregungsmodul für jede Schicht, wobei jeweils ein erster schichtselektiver HF-Anregungspuls und ein zweiter schichtselektiver HF-Anregungspuls erzeugt wird und jeweils ein Auslesemodul, welches einen dritten schichtselektiven HF-Puls für das Empfangen von HF-Signalen umfasst, für jede Schicht zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten erzeugt wird. Zwischen dem Anregungsmodul und dem Auslesemodul einer ersten Schicht wird mindestens ein Anregungsmodul oder ein Auslesemodul einer anderen Schicht ausgeführt. Ein Modul soll in diesem Zusammenhang eine Mehrzahl sequentielle und simultan ausgespielter Pulse, insbesondere Hochfrequenzpulse, auch RF-Pulse genannt, und Gradienten, umfassen, die für einen Teilvorgang des gesamten Bildgebungsprozesses genutzt werden. Ein solcher Teilvorgang kann zum Beispiel eine Anregung von Magnetresonanzsignalen oder ein Auslesen solcher Magnetresonanzsignale umfassen.
• Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es ermöglicht, die TR-Zeit einer Mehrschicht-STEAM-Sequenz gegenüber dem Stand der Technik um einen Faktor A zu reduzieren, wobei für eine TM-Zeit von 500 ms und typische Auflösungsparameter Beschleunigungsfaktoren A gleich 6 und höher erreicht werden.
• Insbesondere werden durch das erfindungsgemäße Verfahren die Anwendung von diffusionsgewichteten single-shot-EPI STEMA-Sequenzen mit einer üblichen Schichtzahl von <= 20 um einen Faktor 9 bei TM-Zeiten von etwa 500 ms und um einen Faktor 10 bei TM-Zeiten von 750 ms beschleunigt, ohne dass SNR-Verluste auftreten. Damit wird eine diffusionsgewichtete STEAM-Bildgebung mit langen TM-Zeiten in klinisch akzeptablen Zeiten möglich. Denn die Akquisitionszeit wird weitgehend unabhängig von der TM-Zeit, da mit steigender TM-Zeit die mögliche Beschleunigung A steigt, so dass die Dauer für die Anregung und das Auslesen einer Schicht weitgehend unabhängig von der gewählten TM-Zeit ist. Herkömmlich steigt dagegen die Akquisitionszeit linear mit der TM-Zeit an, da diese herkömmlich nicht weiter genutzt wird.
• Dazu werden zwischen dem Anregungs-Modul und dem Auslesemodul bei dem Abtasten einer ersten Schicht, also während der TM-Zeit der ersten Schicht, mindestens ein oder gar mehrere Anregungsmodule einer oder mehrerer weiterer Schichten geschaltet. Genauer gesagt, werden mit Ausnahme des ersten TR-Intervalls und des letzten TR-Intervalls zwischen dem Anregungs-Modul und dem Auslesemodul einer bestimmten Schicht A-1 Akquisitionsmodule und A-1 Auslesemodule jeweils anderer Schichten geschaltet. Dabei umfasst das Anregungsmodul einer Schicht den ersten schichtselektiven RF-Puls und den zweiten schickselektiven RF-Puls der STEAM-Sequenz und das Auslesemodul den dritten schichtselektiven RF-Puls der STEAM-Sequenz.
• Durch die nun praktikable Anwendung einer diffusionsgewichteten STEAM-Sequenz kann nun bei der MR-Diffusionsbildgebung eine Unterdrückung von Fett, insbesondere von spektralen Fettkomponenten, dem sogenannten olefinischen Fett, die sich mit herkömmlichen spektralen Methoden nicht unterdrücken lassen, erfolgen. Denn anders als aliphatische Fettkomponenten, die mit Hilfe eines frequenzselektiven Inversionspulses unterdrückt werden können, lässt sich diese herkömmliche Methode auf olefinisches Fett nicht anwenden. Durch die Eliminierung des olefinischen Fetts mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Interpretation von diffusionsgewichteten Bildern sehr erleichtert.
• Die erfindungsgemäße Ansteuersequenz zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems weist jeweils ein Anregungsmodul für jede Schicht auf, wobei das Anregungsmodul jeweils einen ersten schichtselektiven HF-Anregungspuls und einen zweiten schichtselektiven HF-Puls umfasst. Die erfindungsgemäße Ansteuersequenz umfasst darüber hinaus jeweils ein Auslesemodul für jede Schicht zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten. Das Auslesemodul umfasst jeweils einen dritten schichtselektiven HF-Puls und weitere Sequenzbausteine, wie zum Beispiel Gradienten und Auslesefenster, für die räumliche Kodierung und das Empfangen von HF-Signalen. Zwischen dem Anregungsmodul und dem Auslesemodul einer Schicht sind mindestens ein Anregungsmodul oder ein Auslesemodul einer anderen Schicht positioniert. Die erfindungsgemäße Ansteuersequenz teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Die erfindungsgemäße Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung ist dazu ausgebildet, die erfindungsgemäße Ansteuersequenz zu ermitteln, welche auf einem Magnetresonanzbildgebungssystem ausführbar ist. Dazu umfasst die erfindungsgemäße Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung eine Anregungsmodul-Erzeugungseinheit zum jeweiligen Erzeugen eines Anregungsmoduls für jede Schicht eines Schichtstapels in einem Untersuchungsbereich, wobei das Anregungsmodul einer Schicht jeweils einen ersten schichtselektiven HF-Anregungspuls und einen zweiten schichtselektiven HF-Puls umfasst. Teil der erfindungsgemäßen Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung ist auch eine Auslesemodul-Erzeugungseinheit zum jeweiligen Erzeugen eines Auslesemoduls für jede Schicht zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten. Das Auslesemodul umfasst jeweils einen dritten schichtselektiven HF-Puls und weitere Sequenzbausteine, aufweisend Gradienten und Auslesefenster für die räumliche Kodierung und das Empfangen von HF-Signalen. Teil der erfindungsgemäßen Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung ist zudem eine Anordnungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Anregungsmodule und Auslesemodule der jeweiligen Schichten derart zeitlich zu ordnen bzw. eine Reihenfolge für das Ausspielen der genannten Module festzulegen, dass zwischen dem Anregungsmodul und dem Auslesemodul einer Schicht mindestens ein Anregungsmodul oder ein Auslesemodul einer anderen Schicht ausgeführt wird.
• Das erfindungsgemäße Magnetresonanzbildgebungssystem umfasst eine Steuereinrichtung, welche zur Steuerung des Magnetresonanzbildgebungssystems unter Nutzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, und umfasst vorzugsweise eine erfindungsgemäße Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung. Das erfindungsgemäße Magnetresonanzbildgebungssystem teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Einige Komponenten des erfindungsgemäßen Magnetresonanzbildgebungssystems und der erfindungsgemäßen Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung können zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere Teile der Anregungsmodul-Erzeugungseinheit, der Auslesemodul-Erzeugungseinheit und der Anordnungseinheit.
• Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.
• Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher in einem Magnetresonanzbildgebungssystem vorhandene Rechnersysteme nach einer eventuellen Ergänzung durch zusätzliche Hardwareelemente auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung eines solchen Magnetresonanzbildgebungssystems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um die durch Software realisierbaren Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 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 Speichereinrichtung einer Rechnereinheit eines Magnetresonanzbildgebungssystems und/oder zur Speicherung an der Rechnereinheit kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit 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 und deren Beschreibungsteilen weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
• In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem Repetitionsintervall der Dauer TR Teilsequenzen mit einer konstanten Teilsequenzdauer T_Block nacheinander ausgeführt.
• Vorzugsweise werden Teilsequenzen lückenlos ausgeführt, so dass also die Repetitionszeit TR ein ganzzahliges Vielfache von T_Block ist.
• Dabei ist TR die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anregungsmodulen einer ersten Schicht, und jede Teilsequenz umfasst entweder genau ein Anregungsmodul oder genau ein Auslesemodul oder ein Anregungsmodul und ein Auslesemodul, die jeweils unterschiedlichen Schichten zugeordnet sind. Vorteilhaft lässt sich eine enge Verschachtelung von Pulssequenzen für unterschiedliche Schichten unter Ausnutzung der herkömmlich ungenutzt verstreichenden TM-Zeit realisieren, so dass besonders viel Zeit bei einer MR-Bildgebung eingespart werden kann. Dadurch wird der Komfort für die Patienten erhöht und die Effizienz bzw. der Durchsatz pro Zeiteinheit eines MR-Systems gesteigert, wodurch Ressourcen effektiver eingesetzt werden können.
• Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen der Teilsequenz, die das Anregungsmodul der ersten Schicht umfasst, und der Teilsequenz, die das zugehörige Auslesemodul der ersten Schicht umfasst, A-2 weitere Teilsequenzen ausgeführt, wobei A eine ganze Zahl echt größer als Eins ist. Bei dieser Variante wird im günstigsten Fall die TM-Zeit maximal durch Teilsequenzen aufgefüllt, so dass eine maximale Zeiteinsparung erreicht wird.
• Wie bereits erwähnt, beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der zeitliche Abstand zwischen dem zweiten RF-Puls des Anregungsmoduls einer Schicht und dem RF-Puls des zugehörigen Auslesemoduls der gleichen Schicht bevorzugt eine Zeit TM, die auch als „Mixing Zeit“ bezeichnet wird.
• Bevorzugt ist das Auslesemodul einer Teilsequenz der gleichen Schicht zugeordnet wie das Anregungsmodul der (A-1)-Schritte vorher ausgespielten Teilsequenz, wobei A eine ganze Zahl echt größer als Eins ist. Vorteilhaft kann bei einer derart aufgebauten Pulssequenz eine besonders effektive Ausnutzung der für die Diffusionsgewichtung zur Verfügung stehenden Zeitintervalle erreicht werden.
• Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Start-TR-Intervall N Anregungsmodule und N-A+1 Auslesemodule ausgeführt und in einem Abschluss-Intervall A-1 Auslesemodule ausgeführt und es gilt in diesem Fall $T_{Block}=\frac{TR}{N}.$

  

  In den restlichen TR-Intervallen werden N Anregungsmodule und N Auslesemodule ausgeführt. Bei dieser Variante wird eine maximale Zeiteinsparung bzw. Beschleunigung erreicht.
• Bei dieser Variante sowie der im Folgenden noch beschriebenen Variante, bei der in jedem der TR-Intervall die Anregungsmodule und Auslesemodule aller N Schichten ausgeführt werden, beträgt der zeitliche Abstand $\widetilde{TM}$

  

  zwischen dem zweiten RF-Puls eines Anregungsmoduls und dem RF-Puls des zugehörigen Auslesemoduls einer Teilsequenz $$\widetilde{TM}=TM-\left(A-1\right)\times T_{Block}.$$

  
• Zwischen der Teilsequenz, die das Anregungsmodul einer ersten Schicht enthält, und der Teilsequenz, die das Auslesemodul der ersten Schicht enthält, werden A-2 Teilsequenzen ausgeführt. Die Dauer einer Teilsequenz ist T_Block. Damit ist aber auch der zeitliche Abstand zwischen dem RF-Puls eines Auslesemoduls einer Teilsequenz und dem RF-Puls des Auslesemoduls der darauffolgenden Teilsequenz gleich T_Block, da die zeitliche Anordnung des Anregungsmoduls und des Auslesemoduls innerhalb einer Teilsequenz für alle Teilsequenzen gleich ist.
• Der zeitliche Abstand $\widetilde{TM}$

  

  zwischen dem zweiten RF-Puls des Anregungsmoduls und dem RF-Puls des Auslesemoduls einer Teilsequenz unterscheidet sich von der physikalischen Mixing Time TM also um genau A-1 (im Beispiel also zwei) Zeitintervalle T_Block.
• Bei dieser Variante beträgt die Zahl der sukzessive ausgeführten Teilsequenzen zur M-fachen Akquisition von N unterschiedlichen Schichten den Wert M × N + A - 1, wobei M die Anzahl der Auslesemodule pro Schicht angibt.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in jedem der TR-Intervall die Anregungsmodule und Auslesemodule aller N Schichten ausgeführt und es gilt $T_{Block}=\frac{TR}{N+A-1}.$

  
• Bei einer Anwendung des Verfahrens zur M-fachen Akquisition von N unterschiedlichen Schichten hat bei dieser Varianten die Zahl der sukzessive ausgeführten Teilsequenzen den Wert M × (N + A - 1), wobei M die Anzahl der Auslesemodule pro Schicht angibt.
• Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die N Schichten nacheinander wiederholt angeregt und das erste Anregungsmodul mindestens einer zweiten Schicht wird zeitlich vor dem zweiten Anregungsmodul einer ersten Schicht und das erste Auslesemodul der zweiten Schicht wird zeitlich nach dem zweiten Anregungsmodul der ersten Schicht ausgeführt. Vorteilhaft wird die TM-Zeit maximal durch Teilsequenzen aufgefüllt, so dass eine maximale Zeiteinsparung erreicht wird.
• Bevorzugt umfassen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Anregungsmodul und das Auslesemodul mindestens einer Teilsequenz Diffusionsgradienten, die sich in einer Richtung oder Amplitude unterscheiden.
• Besonders bevorzugt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine diffusionsgewichtete single-shot-EPI-Sequenz ausgespielt.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Ansteuersequenz wird es ermöglicht, eine diffusionsgewichtete single-shot-EPI-STEAM-Sequenz mit üblicher Schichtzahl >= 20 um einen Faktor 8 bei TM-Zeiten von ca. 500ms und um einen Faktor 10 bei TM-Zeiten von ca. 750 ms zu beschleunigen, ohne irgendwelche praktisch relevanten Nachteile wie SNR-Verluste in Kauf nehmen zu müssen.
• Mithin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Ansteuersequenz eine diffusionsgewichtete STEAM-Bildgebung mit langen TM-Zeiten in klinisch akzeptablen Zeiten ermöglicht. Genauer gesagt wird die Akquisitionszeit weitgehend unabhängig von der TM-Zeit, da mit steigender TM-Zeit die mögliche Beschleunigung steigt, so dass die Dauer für die Anregung und Auslese einer Schicht weitgehend unabhängig von der gewählten TM-Zeit ist. Im Stand der Technik steigt diese Zeit dagegen linear mit der „Mixing-Zeit“ TM zwischen dem zweiten RF-Puls und dem dritten RF-Puls, da die TM-Zeit weitgehend ungenutzt ist.
• Damit lässt sich eine diffusionsgewichtete STEAM-Sequenz zur Unterdrückung von MR-Signalen von Fett, insbesondere von spektralen Fettkomponenten, welche auf olefinisches Fett zurückzuführen sind, die sich mit spektralen Methoden nicht unterdrücken lassen, nutzen.
• Eine STEAM-Sequenz mit langen TM-Zeiten ermöglicht eine hohe Diffusions-Wichtung mit einem schwachen Gradientensystem und sollte damit ideal für ein MR-System im Einsteigersegment sein, um eine hinreichend hohe Diffusionsgewichtung zu erreichen. Da eine STEAM-Sequenz mit langen TM-Zeiten eine hohe Diffusions-Wichtung mit vergleichsweise kleinen Gradienten ermöglicht, sollten damit auch Probleme in Folge von Wirbelströmen signifikant reduziert sein.
• Besonders bevorzugt beeinflussen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die schichtselektiven RF-Pulse jeweils mehrere verschiedene Schichten simultan.
• Die simultane Anregung von mehreren Schichten wird auch mit dem Akronym SMS bezeichnet. SMS (engl. „simultaneous multislice“) ist eine Technik, bei der mit Hilfe von sogenannten Multiband-Pulsen mehrere Schichten simultan angeregt werden. Die Verwendung von mehreren Empfangsspulen und parallelen Bildrekonstruktionsmethoden ermöglichen es, separate Bilder von den simultan angeregten Schichten zu berechnen. Der Multiband-Faktor MB gibt die Zahl der simultan angeregten Schichten an. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mit SMS kombinieren. Dazu sind die drei 90°-Pulse durch Multiband-RF-Pulse zu ersetzen, die MB Schichten gleichzeitig anregen. Die Zahl N der Schichten in den Formeln oben ist dann durch N/MB zu ersetzen.
• Jeder RF-Puls beeinflusst jetzt MB Schichten gleichzeitig. Wenn MB Faktor z.B. 3 ist, kann das erfindungsgenmäße Verfahren wie oben beschrieben angewendet werden, wenn man annimmt, man hätte nur 1/3 der Schichten. Die Gesamtzahl der physikalisch Schichten N ist also durch die Zahl der getrennt voneinander angeregten Schichten zu ersetzen. Mit anderen Worten sind die Verfahren unabhängig voneinander, aber kombinierbar.
• Die totale erzielte Beschleunigung des kombinierten Verfahrens ist das Produkt aus dem Beschleunigungsfaktor A und der mit der SMS-Technik erzielten Beschleunigung MB. Bekannte technische Probleme der bei der SMS-Technik eingesetzten Multiband-RF-Pulse sind deren hohe Peak-RF-Amplitude, die die Kapazitäten des oder der RF-Verstärker überschreiten können, und die hohe spezifische Absorptionsrate (engl. „specific absorption rate“ - SAR) der Multiband-RF-Pulse. Die STEAM-Technik verwendet nur 90°-Pulse. 90°-Pulse haben in der Regel eine geringere Peak-RF-Amplitude und strahlen weniger SAR (SAR = specific absorption rate = spezifische Absorptionsrate) in den Patienten ein als die 180°-Pulse, die in Spin-Echo-basierten Methoden eingesetzt werden. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf SMS-Pulssequenzen ist also besonders vielversprechend.
• Häufig teilt man die zu messenden bzw. abzubildenden Schichten eines Untersuchungsbereichs in mehrere Pakete ein, die nacheinander gemessen werden. Bei zwei Paketen werden z. B. zuerst alle Daten, die zur Bildrekonstruktion der geradzahligen Schichten nötig sind, vollständig akquiriert und erst danach wird mit der Akquisition der ungeradzahligen Schichten begonnen. Die Nummerierung einer Schicht entspricht dabei ihrer anatomischen Position. Die Schichtnummer wird also von einer Schicht zu ihrer direkten räumlichen Nachbarschicht um den Wert 1 inkrementiert bzw. dekrementiert. Eine Einteilung in zwei Pakete verdoppelt also den effektiven Schichtabstand. Entsprechendes gilt bei der Einteilung in drei oder mehr Pakete. Dadurch wird das Übersprechen (engl. „cross talk“) der Schichten vermindert. Unter Übersprechen versteht man, dass jeder selektive RF-Puls ein nicht perfektes Schichtprofil hat und unvermeidbar auch seine Nachbarschaft beeinflusst. Dies kann das Signal oder den Kontrast der Nachbarschicht negativ beeinflussen, sofern der zeitliche Abstand zwischen der Messung der Nachbarschichten nicht mehrere T1-Zeiten des Gewebes beträgt.
• Des Weiteren wird die Einteilung in mehrere Pakete verwendet, um z. B. die Dauer der Akquisitionsphase in einer physiologisch getriggerten Messung zu reduzieren.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit der Einteilung der Schichten in mehrere Pakete kompatibel. Unter der Zahl N in der Beschreibung oben ist dann die Zahl der Schichten pro Paket zu verstehen und nicht die Gesamtzahl der Schichten. Die Zahl der Schichten pro Paket kann im Allgemeinen auch für verschiedene Pakete verschieden sein.
• Bei einer nicht diffusionsgewichteten Variante sind die Diffusionsgradienten durch mindestens ein Paar Crusher-Gradienten zu ersetzen, deren Moment hinreichend ist, um eine Phasendispersion von mindestens 4n entlang einer Kante eines Bildvoxels zu erzeugen. Dies ist notwendig, um den FID (Free induction decay = freier Induktionszerfall) des dritten RF-Pulses zu dephasieren („spoilen“). In der Regel ist die Ausdehnung des Voxels entlang der Schichtselektionsrichtung am größten und deshalb das Gradientenmoment, das nötig ist, um die Phasendispersion zu erzeugen, am kleinsten.
• Bei einer Variante, bei der kein „single-shot“ durchgeführt wird, sind mehrere Anregungsmodule und Auslesemodule pro Bild zu schalten. Dies ist zum Beispiel in den in 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen bereits enthalten. M wurde oben als die Zahl der Anregungen einer Schicht definiert, die erforderlich ist, um alle für die Bildberechnung nötigen Daten zu akquirieren. Sollen zum Beispiel k Bilder berechnet werden und bezeichnet r die Zahl der Anregungen, die pro Bild benötigt werden, so gilt: M = k × r + s. Dabei sind s die weiteren Anregungen, die geschaltet werden zur Annäherung an einen dynamischen Gleichgewichtzustand oder zur Akquisition von Spulenkalibrierungsdaten usw. Ein Beispiel wäre eine segmentierte EPI Sequenz, wie z. B. „Resolve“.
• Bei einer Variante, bei der keine EPI-Sequenz benutzt wird, ist zumindest das EPI-Auslesemodul zu ersetzen. Es kann aber auch nötig sein, das komplette Auslesemodul zu ersetzen.
• Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen STEAM-Sequenz für eine Einzelschicht-Anregung,
• 2 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen STRAM-Sequenz mit einer Akquisition eines Spin-Echos,
• 3 eine Mehrschicht-STEAM-Sequenz mit sequentiellem Ausspielen von Subsequenzen,
• 4 eine Mehrschicht-STEAM-Sequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
• 5 eine Mehrschicht-STEAM-Sequenz gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
• 6 eine STEAM-Sequenz mit einem GRE-Auslesemodul,
• 7 eine vergleichende Darstellung von Brustbildern, die mit einer diffusionsgewichteten Spin-Echo-EPI-Sequenz bzw. einer erfindungsgemäßen diffusionsgewichteten STEAM-EPI-Sequenz akquiriert wurden,
• 8 ein Flussdiagramm 800, welches ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts, bei dem Magnetresonanzrohdaten erfasst werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
• 9 eine schematische Darstellung einer Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
• 10 eine schematische Darstellung eines Magnetresonanzbildgebungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
• 11 eine schematische Darstellung von Teilsequenzen mit sich abwechselnden Anregungsmodulen und Auslesemodulen unterschiedlicher Schichten.
• In 1 ist eine herkömmliche STEAM-Sequenz 20 mit Einzelschicht-Auslesung schematisch dargestellt. Die STEAM-Sequenz 20 besteht aus drei 90°-RF-Pulsen 1, 2, 3 und zwei Crusher-Gradienten 9, 10 mit gleichem Gradientenmoment, von denen der erste Crusher-Gradient 9 zwischen den ersten RF-Puls 1 und den zweiten RF-Puls 2 geschaltet ist und der zweite Crusher-Gradient 10 nach dem dritten RF-Puls 3 geschaltet ist. Das stimulierte Echo 4 wird nach einem Zeitintervall T nach dem dritten RF-Puls 3 formiert. Dabei ist T die Zeit, die zwischen dem ersten RF-Puls 1 und zweiten RF-Puls 2 vergeht. Das stimulierte Echo 4 wird über den folgenden Signalpfad erzeugt:
• Ein erster RF-Anregungspuls 1 in 1 erzeugt eine transversale Magnetisierung. In dem Zeitintervall T zwischen dem ersten RF-Puls 1 und dem zweiten RF-Puls 2 akquirieren die Spins im angeregten Untersuchungsbereich eine ortabhängige Phase PH in Folge von ortsabhängigen Imperfektionen des B₀-Feldes und des ersten Crusher-Gradienten 9. Der zweite RF-Puls 2 negiert die räumlich abhängige Phase PH und klappt die Magnetisierung der Spins in die longitudinale Achse zurück. In dem Zeitintervall der Dauer TM zwischen dem zweiten RF-Puls 2 und dem dritten RF-Puls 3 haben Gradienten und B₀-Imperfektionen keinen Einfluss auf die Phase PH der longitudinalen Magnetisierung. Man spricht davon, dass die zwischen dem ersten RF-Puls 1 und dem zweiten RF-Puls 2 akquirierte Phasendispersion PH-D in der longitudinalen Achse gespeichert ist. Diese longitudinale Magnetisierung wird durch den dritten RF-Puls 3 erneut angeregt und mit Hilfe des zweiten Crusher-Gradienten 10 und in Folge der ortabhängigen B0-Imperfektionen rephasiert, so dass zum Zeitpunkt T nach dem dritten RF-Puls 3 ein sogenanntes stimuliertes Echo 4 formiert wird. Die longitudinale Magnetisierung, die durch den dritten RF-Puls 3 neu angeregt wird, sich also im Zeitintervall zwischen dem ersten und zweiten RF-Puls nicht in der transversalen Ebene befunden hat, wird von dem zweiten Crusher-Gradienten 10 dephasiert, so dass sie keinen Signalbeitrag zum akquirierten Signal 4 liefert. Zusätzlich können zwischen dem zweiten RF-Puls 2 und dem dritten RF-Puls 3 Spoiler Gradienten 13 zur Dephasierung weiterer Signalpfade geschaltet werden.
• Während des Zeitintervalls TM unterliegt die Magnetisierung nur dem longitudinalen Relaxationsprozess im Rahmen des T1-Zerfalls und nicht dem schnelleren transversalen Relaxationsprozess, der auch als T2-Zerfall bezeichnet wird. Das macht die STEAM-Sequenz insbesondere für die diffusionsgewichtete Bildgebung interessant, bei der man die beiden Crusher-Gradienten durch Diffusionsgradienten ersetzt. Durch die Verlängerung der Mixing-Zeit TM kann eine maximale Diffusions-Wichtung der STEAM-Sequenz ohne eine Verlängerung der Echozeit TE erhöht werden. Bei einer auf der Spin-Echo-Technik basierenden Diffusions-Sequenz geht eine Erhöhung der maximalen Diffusionswichtung dagegen immer mit einer Verlängerung der Echozeit einher. Mithin ist STEAM besonders interessant für die Diffusionsbildgebung.
• Da die Magnetisierung während des Zeitintervalls TM dephasiert ist, liefert dieses Zeitintervall einen Diffusionsbeitrag, ohne die für den T2-Zerfall relevante Echozeit TE zu verlängern. Dieser Sachverhalt unterscheidet die diffusionsgewichtete STEAM-Sequenz von den klassischen Spin-Echo-basierten Diffusionssequenzen, wie der Stejskal-Tanner-Sequenz, bei der eine Erhöhung der maximalen Diffusionswichtung, dem b-Wert bzw. der Diffusionszeit Δ, der Zeit zwischen den Diffusionsgradienten, immer mit einer Verlängerung der Echozeit TE einhergeht und damit zu einer Erhöhung des T2-induzierten Signalverlustes führt.
• Nur in den Zeitintervallen zwischen dem ersten und dem zweiten RF-Puls und zwischen dem dritten RF-Puls und dem stimulierten Echo unterliegt die Magnetisierung dem T2-Zerfall. Die Echozeit TE der STEAM-Sequenz beträgt demnach TE = 2×T. Ein weiterer Vorteil, insbesondere bei höheren Feldstärken, einer diffusionsgewichten STEAM-Sequenz gegenüber einer Spin-Echo-basierten Diffusionssequenz ist, dass sie ohne SARintensive Refokussierungspulse auskommt.
• Alle RF-Pulse 1, 2, 3 sind schichtselektiv. Dies erreicht man durch das jeweilige Schalten eines Schichtselektionsgradienten 5, 6, 7 während des Einstrahlens der RF-Pulse 1, 2, 3 und durch eine geeignete Wahl der RF-Mittenfrequenz der RF-Pulse 1, 2, 3. Sofern der zweite RF-Puls 2 und der dritte RF-Puls 3 eine identische Bandbreite und Dauer haben, genügt ein Schichtrephasiergradient 8 nach dem ersten RF-Puls 1.
• Das stimulierte Echo 4 der STEAM-Sequenz kann z. B. mit einem schnellen EPI-Auslesemodul 11 ortskodiert und ausgelesen werden. Ein EPI-Auslesemodul umfasst Gradienten zur Frequenz- und Phasenkodierung des ausgelesenen Signals. Details sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht näher beschrieben. Das Auslesen eines kompletten Bildes mit einer schnellen Technik wie EPI hat den Vorteil der relativen Bewegungsunempfindlichkeit. Allerdings erfordert EPI eine vollständige Fettunterdrückung, um Geisterartefakte in Phasenkodierrichtung zu vermeiden.
• Die dominante spektrale Komponente von Fettgewebe (CH₂ - Gruppe in der aliphatischen Kette) hat eine chemische Verschiebung von ca. 3,4 ppm gegenüber Wasser und lässt sich deshalb mit spektral selektiven Vorpulsen 12 oder einer Gradient-Reversal-Technik (nicht gezeichnet) unterdrücken. Bei der Gradient-Reversal-Technik nutzt man aus, dass in Folge der chemischen Verschiebung die von einem schichtselektiven RF-Puls beeinflusste Fettschicht gegenüber der Wasserschicht in Richtung des Gradienten verschoben ist. Durch geeignete Wahl der Bandbreiten der RF-Pulse und der Vorzeichen der Schichtselektionsgradienten lässt sich erreichen, dass diese Verschiebung so groß wird, dass Fettspins der dominanten spektralen Komponente keinen Signalbeitrag zum stimulierten Echo liefern.
• Eine Diffusionssensitivität des ausgelesenen Signals lässt sich durch geeignete Wahl der Crusher-Gradienten 9, 10 erreichen. Die Crusher-Gradienten 9, 10 werden dann auch als Diffusionsgradienten bezeichnet.
• Das gezeichnete Schema erzeugt eine Diffusionssensitivität (b-Wert Beitrag) von $b=4{\pi }^2{\gamma }^2{G}^2\left[{\delta }^2\left(\Delta -\delta /3\right)+\frac{{\zeta }^3}{30}-\frac{\delta {\zeta }^2}{6}\right]$

  

  entlang einer Gradientenrichtung.
• Dabei bezeichnet G die Amplitude eines trapezförmigen Gradienten, ζ eine Rampenzeit eines Gradienten, δ die Dauer eines Gradienten (Dach- und eine Rampenzeit) und Δ ist der zeitliche Abstand der beiden Gradienten.
• Durch eine Verlängerung des Zeitintervalls TM zwischen dem zweiten RF-Puls und dem dritten RF-Puls verlängert sich also auch der zeitliche Abstand Δ zwischen den beiden Crusher-Gradienten 9, 10 und damit die Diffusionssensitivität der Sequenz. Zur T2-Wichtung tragen aber nur die Zeitintervalle bei, bei denen sich die Spins, die zum stimulierten Echosignal beitragen, in der transversalen Ebene befinden. Dies sind die beiden Zeitintervalle der Länge T zwischen dem ersten RF-Puls 1 und dem zweiten RF-Puls 2 und zwischen dem dritten RF-Puls 3 und dem stimulierten Echo 4. Die Echozeit TE der Sequenz 20 beträgt damit TE=2×T.
• Während des Zeitintervalls TM, auch „Mixing Time“ genannt, unterliegt die Magnetisierung nur dem langsameren longitudinalen Relaxationsprozess (T1-Zerfall).
• Die zwischen dem zweiten RF-Puls 2 und dem dritten RF-Puls geschalteten Spoiler-Gradienten 13 dienen zur Dephasierung weiterer Signalpfade.
• Die in 1 gezeichnete STEAM-Sequenz 20 erlaubt es, eine Schicht einmalig anzuregen und ein Bild auszulesen. Ein klinischer Datensatz umfasst etwa 30-50 Schichten. Ferner wird jede Schicht in der Regel mehrfach angeregt und ausgelesen. Dies ist z. B. nötig, um Bilder mit verschiedener Diffusionswichtung (beispielsweise zur Berechnung eines ADC-Wertes) und/oder mit verschiedener Diffusionsrichtung (z. B. um ein isotropes oder „trace-weighted“ Diffusionsbild zu berechnen) und/oder durch Mittelung das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der berechneten Bilder zu erhöhen.
• Des Weiteren werden nach separater Anregung Daten ausgelesen, die z. B. zur Spulenkalibrierung in der parallelen Bildgebung oder zur Entzerrung der Bilder benötigt werden. Zu Beginn einer Messung regt man die Schichten auch ohne zugehörige Datenauslese an, um einem dynamischen Gleichgewichtzustand der Magnetisierung näher zu kommen.
• Im Folgenden bezeichnet TR die Zeit, die zwischen der aufeinanderfolgenden Anregung einer bestimmten Schicht vergeht. N bezeichnet die Anzahl der Schichten, die während eines TR-Intervalls angeregt werden. M bezeichnet die Zahl der Anregungen einer Schicht, die nötig ist, um alle für die Bildberechnung bzw. Bildrekonstruktion nötigen Daten zu akquirieren. Die in 1 gezeichnete Sequenz 20 wird also N×M-fach ausgeführt.
• Für die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Einteilung der STEAM-Sequenz aus 1 in ein Anregungsmodul EXC und ein Auslesemodul ACQ hilfreich. Das Anregungsmodul EXC umfasst insbesondere den ersten RF-Puls 1 und den zweiten RF-Puls 2 sowie die Diffusions-bzw. Crusher-Gradienten 9 zwischen dem ersten RF-Puls 1 und dem zweiten RF-Puls 2. Des Weiteren umfasst das Anregungsmodul EXC weitere RF-Pulse und Gradienten 12, die vor dem Anregungspuls 1 z. B. zur Fettunterdrückung oder zur regionalen Sättigung der Magnetisierung eingestrahlt bzw. geschaltet werden.
• Das Auslesemodul ACQ umfasst insbesondere den dritten RF-Puls 3 der STEAM Sequenz 20, die Diffusions-bzw. Crusher-Gradienten 10, die zwischen den dritten RF-Puls 3 und den „eigentlichen“ Auslesemodul 11, beispielsweise ein EPI-Auslesemodul, geschaltet werden.
• In 2 ist eine STEAM-Sequenz 30 mit einer Akquisition eines Spin-Echos beschrieben. Die in 2 gezeigte STEAM-Sequenz weist drei RF-Pulse 1, 2, 3 auf, die bis zu fünf Echos erzeugen. Weiterhin sind in der in 2 gezeigten STEAM-Sequenz anders als in 1 zusätzliche Gradienten 15 in einem Zeitintervall nach dem zweiten RF-Puls geschaltet. Die vom ersten RF-Puls 1 erzeugte transversale Magnetisierung wird teilweise vom zweiten RF-Puls 2 refokussiert, so dass ein Spin-Echo 4 zum Zeitpunkt T nach dem zweiten RF-Puls formiert wird, beispielsweise das erste Spin-Echo 14 in 2, sofern die Gradienten 15, die im Zeitintervall T nach dem zweiten RF-Puls geschaltet werden, jeweils das gleiche Moment haben wie die Gradienten 9, die zwischen den ersten RF-Puls 1 und den zweiten RF-Puls 2 geschaltet werden. Dieses Echo 14 kann z. B. mit Hilfe eines zweiten EPI-Moduls 16 ausgelesen werden. Stimuliertes Echo 4 und Spin-Echo 14 haben die gleiche T2-Wichtung, aber unterschiedliche T1 -und Diffusions-Wichtung.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit dem Auslesen des Spin-Echos kompatibel. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Spin-Echo-Sequenz werden die Gradienten 15 und das zusätzliche EPI-Modul 16 Teil des Anregungsmoduls.
• In 3 wird der Aufbau einer kompletten Mehrschicht-STEAM-Sequenz 31 gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Im Beispiel beträgt die Zahl der Schichten N=5.
• Eine Teilsequenz S-SQ umfasst ein Anregungsmodul EXC_n, eine erste Füllzeit TM_fill bzw. ein Warteintervall mit der genannten Wartezeit, ein Auslesemodul ACQ_n und optional eine weitere Füllzeit TR_fill bzw. ein Füllintervall mit der genannten Füllzeit. Das Anregungsmodul EXC_n und das Auslesemodul ACQ_n einer Teilsequenz n gehören zu derselben Schicht. Die Füllzeit TM_fill zwischen dem Anregungsmodul EXC_n und dem Auslesemodul ACQn ist derart gewählt, dass die Zeit zwischen dem zweiten RF-Puls 2 und dem dritten RF-Puls 3 der gewünschten TM-Zeit TM entspricht. Teilsequenzen verschiedener Schichten SL_n werden sequenziell ausgeführt. In der unteren Zeile der 3 sind die Anregungsmodule EXC_n und Auslesemodule ACQ_n aller Schichten SL₁, ..., SL₅ gezeichnet. Es entstehen beträchtliche „Leerlaufzeiten“, in denen auf den Ablauf bzw. das Verstreichen der TM-Zeit gewartet wird.
• Die Dauer des Anregungsmoduls EXC wird mit T_Exc bezeichnet, die Dauer eines Auslesemoduls ACQ wird mit T_Acq bezeichnet, die Dauer einer Teilsequenz mit T_Block bezeichnet und die Dauer einer vollständigen Sequenz wird mit TA bezeichnet. Mit diesen Bezeichnungen ergeben sich folgenden Gleichungen: $$T_{Block}=T_{Exc}+T{M}_{fill}+T_{Acq}+T{R}_{fill}$$

  

  $$TR=N\times T_{Block}$$

  

  $$TA=M\times TR$$

  

  $$\stackrel{2+3}{\Rightarrow }TA=M\times N\times T_{Block}$$

  
• In 4 ist der Aufbau einer STEAM-Sequenz 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Nur der einfachen Darstellung halber ist die Mehrschichtabtastung auf N = 5 Schichten beschränkt. Das Zeitintervall zwischen dem Anregungsmodul EXC_n und dem Auslesemodul ACQ_n einer bestimmten Schicht n wird genutzt, um Anregungsmodule EXC_k oder Auslesemodule ACQ_k von anderen Schichten zu schalten. Wiederum kann die Sequenz 40 in Teilsequenzen S-SQ eingeteilt werden, welche jeweils ein Anregungsmodul EXC_n, eine erste Füllzeit ${\widetilde{TM}}_{fill},$

  

  ein Auslesemodul ACQ_k und eine zweite Füllzeit ${\widetilde{TR}}_{fill}$

  

  umfassen, wobei k ungleich n ist und eine Position bzw. Nummer k, n einer abzutastenden Schicht SL_k, SL_n angibt. Mithin gehört das Anregungsmodul EXC_n und das Auslesemodul ACQ_k einer Teilsequenz S-SQ zu verschiedenen Schichten SL_n, SL_k und die erste Füllzeit ${\widetilde{TM}}_{fill}$

  

  ist signifikant kürzer als die erste Füllzeit TM_fill der in 3 gezeichneten Sequenz bei gleicher Mixing-Zeit TM.
• In 4 werden zwischen dem Anregungsmodul EXC_n und dem Auslesemodul ACQ_n einer bestimmten Schicht SL_n, d. h. ein- und derselben Schicht SL_n mit Ausnahme des ersten und des letzten TR-Intervalls zwei Anregungsmodule EXC_k, EXC₁ ausgespielt und zwei Auslesemodule ACQ_m, ACQ_j von anderen Schichten geschaltet. Dies entspricht zwei Teilsequenzen S-SQ. Es werden also in dem Zeitintervall T_Bloc, in dem im Stand der Technik eine einzige Teilsequenz S-SQ ausgeführt wird, Sequenzmodule EXC, ACQ ausgeführt, die 3 Teilsequenzen S-SQ entsprechen. Da sich die Gesamtzahl der Teilsequenzen S-SQ, die zur Akquisition der zur Bildrekonstruktion nötigen Daten gebraucht werden, nicht ändert, ergibt sich eine Beschleunigung um einen Faktor von ungefähr A = 3.
• Die tatsächliche Beschleunigung der Akquisition ist etwas geringer, da in den zwei ersten Teilsequenzen S-SQ des ersten TR-Intervalls TR, allgemein in den A-1 ersten Teilsequenzen S-SQ des ersten TR-Intervalls TR, nur Anregungsmodule EXC ausgespielt werden, wie in 4 zu erkennen ist, und demzufolge am Ende der Sequenz 40 zwei weitere Teilsequenzen S-SQ angefügt werden, in denen nur noch Auslesemodule ACQ geschaltet werden.
• Die Serie der Schichtindizes der Auslesemodule läuft der Serie der Schichtindizes der Anregungsmodule mit den Schichtindizes 1, 3, 5, 2, 4, 1, 3, 5, 2, 4, ... um A-1 hinterher, im Beispiel für A=3 also um 2 Elemente. D. h. auf das Anregungsmodul EXC2 der Schicht SL2 folgt das Auslesemodul ACQ3 der Schicht SL3, auf das Anregungsmodul EXC4 der Schicht SL4 folgt das Auslesemodul ACQ5 der Schicht SL5 usw.
• Es ergeben sich komplexe Abhängigkeiten zwischen den Größen N, TR, TM usw. Die maximale Beschleunigung A ist im Wesentlichen abhängig von TM, der Dauer T_EXC eines Anregungsmoduls EXC und der Dauer T_ACQ eines Auslesmoduls ACQ. Davon hängt grob gesprochen ab, wie viele Anregungsmodule und Auslesemodule sich in die Füllzeit TM_fill packen lassen.
• Beispielsweise gibt eine Bedienperson eine gewünschte Zahl N der Schichten, den b-Wert, die Mixing-Zeit TM und Auflöse-Parameter für eine Diffusionsbildgebung vor. Aus diesen Werten ergibt sich dann die minimale Dauer eines Anregungsmoduls und eines Auslesemoduls und die minimale Echozeit TE. Es werden dann alle möglichen Beschleunigungsfaktoren A berechnet, die sich unter Anpassung der Repetitionszeit TR realisieren lassen, und dem Benutzer angeboten. Wählt der Benutzer einen Beschleunigungsfaktor A aus, wird die Repetitionszeit TR entsprechend angepasst. In der Regel wird er den maximal möglichen Beschleunigungsfaktor A wählen. Der Wert des maximalen Beschleunigungsfaktors A steigt im Allgemeinen mit der Mixing-Zeit TM. Für eine feste Mixing-Zeit TM sinkt der Wert der Repetitionszeit TR mit dem gewählten Beschleunigungsfaktor A. Das ist insofern ungewohnt, da die Repetitionszeit TR in der Regel vom Benutzer bestimmt wird.
• Im Allgemeinen gilt Folgendes:
• Wird durch T̃_Block die Dauer einer Teilsequenz S-SQ der erfindungsgemäßen Sequenz 40 definiert und passen A-1 Teilsequenzen S-SQ der Dauer T̃_Block in die Füllzeit TM_fill der herkömmlichen Sequenz, so gilt : $${\tilde{T}}_{Block}=T_{Exc}+{\widetilde{TM}}_{fill}+T_{Acq}+{\widetilde{TR}}_{fill}$$

  

  $${\widetilde{TM}}_{fill}=T{M}_{fill}-\left(A-1\right)\times {\tilde{T}}_{Block}$$

  

  $$\widetilde{TR}=N\times {\tilde{T}}_{Block}$$

  

  $$\widetilde{TA}=M\times \widetilde{TR}+\left(A-1\right)\times {\tilde{T}}_{Block}$$

  
• Durch Einsetzen von Gleichung 6 in Gleichung 5 erhält man: $${\tilde{T}}_{Block}=T_{Exc}+T{M}_{fill}-\left(A-1\right)\times {\tilde{T}}_{Block}+T_{Acq}+{\widetilde{TR}}_{fill}$$

  
• Und durch Auflösen nach T̃_Block: $$A\times {\tilde{T}}_{Block}=T_{Exc}+T{M}_{fill}+T_{Acq}+{\widetilde{TR}}_{fill}$$

  
• Mit Hilfe der Gleichung 1 ergibt sich daraus: $$A\times {\tilde{T}}_{Block}=T_{Block}-T{R}_{fill}+{\widetilde{TR}}_{fill}$$

  
• Des Weiteren erhält man aus den Gleichungen 7 und 8 für die Akquisitionszeit der erfindungsgemäßen Sequenz: $$\widetilde{TA}=M\times N\times {\tilde{T}}_{Block}+\left(A-1\right)\times {\tilde{T}}_{Block}$$

  
• Die minimale Akquisitionszeit erhält man mit jeweils
  TR_fill = $${\widetilde{TR}}_{fill}$$

  

  = 0 zu: $$\begin{array}{l}{\widetilde{TA}}_{min}=M\times N\times \frac{T_{Block}}{A}+\left(A-1\right)\times {\tilde{T}}_{Block}\\ \stackrel{\mathrm{2,3}}{\Rightarrow }{\widetilde{TA}}_{min}=\frac{T{A}_{min}}{A}+\left(A-1\right)\times {\tilde{T}}_{Block}\end{array}$$

  
• Gleichung 10 gibt das zuvor schon anschaulich erhaltene Ergebnis wieder: Abgesehen von den A-1 Teilsequenzen S-SQ, die am Ende einer Sequenz angefügt werden, ist die minimale Akquisitionszeit ${\widetilde{TA}}_{min}$

  

  der erfindungsgemäßen Sequenz 40 um einen Faktor A verkürzt gegenüber der minimalen Akquisitionszeit TA_min der Sequenz 30 im Stand der Technik. Für typische Parameter ist der zweite Term (A - 1) × T̃_Block in Gleichung 10 vernachlässigbar kurz gegenüber dem ersten Term $\frac{T{A}_{min}}{A}.$

  

  Die Zahl A spielt also die Rolle eines Beschleunigungsfaktors. Entsprechend ist die minimale Repetitionszeit ${\widetilde{TR}}_{min}$

  

  der erfindungsgemäßen Sequenz um einen Faktor A gegenüber der minimalen Repetitionszeit TR im Stand der Technik um einen Faktor A verkürzt.
• Mit den Gleichungen 7, 9 und 2 erhält man zunächst: $$\widetilde{TR}=N\times {\tilde{T}}_{Block}\stackrel{9}{\Rightarrow }\widetilde{TR}=N\times \frac{T_{Block}-T{R}_{fill}+{\widetilde{TR}}_{fill}}{A}\stackrel{2}{\Rightarrow }\frac{TR}{A}+\frac{{\widetilde{TR}}_{fill}-T{R}_{fill}}{A}$$

  
• Die minimale Repetitionszeit erhält man daraus, indem man $T{R}_{fill}={\widetilde{TR}}_{fill}=0$

  

  setzt: $${\widetilde{TR}}_{min}=\frac{T{R}_{min}}{A}.$$

  
• In 5 ist ein schematisches Pulssequenzdiagramm mit einer Pulssequenz 50 gezeigt, welche eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Im Gegensatz zu der in 4 gezeigten Pulssequenz 40 werden bei der in 5 gezeigten Pulssequenz in jedem TR-Intervall TR die Anregungs- und Auslesemodule aller N Schichten ausgeführt. In den ersten A-1 Teilsequenzen S-SQ in jedem TR-Intervall TR wird nur das Anregungsmodul EXC ausgeführt und das Auslesemodul ACQ durch eine Füllzeit (Leerlaufzeit) der Dauer T_Acq ersetzt. Entsprechend wird in den letzten A-1 Teilsequenzen S-SQ jedes TR-Intervalls TR das Anregungsmodul EXC durch eine Füllzeit der Dauer T_Exc ersetzt. Dabei ist A-2 wiederum die Zahl der Teilsequenzen S-SQ, die zwischen der Teilsequenz S-SQ, die das Anregungsmodul EXC_n einer bestimmten Schicht SL_n enthält, und der Teilsequenz S-SQ, die das Auslesemodul ACQ_n dieser Schicht SL_n enthält, geschaltet werden. Das in 5 gezeigte Schema wird in jedem TR-Intervall wiederholt. Die Gleichungen 5 und 6 gelten weiterhin. Für die Repetitionszeit $\overline{\overline{TR}}$

  

  und die Akquisitionszeit $\overline{\overline{TA}}$

  

  dieser Ausführungsform gilt dagegen: $$\overline{\overline{TR}}=\left(N+\left(A-1\right)\right)\times {\tilde{T}}_{Block}$$

  

  $$\overline{\overline{TA}}=M\times \overline{\overline{TR}}$$

  
• Die in 5 gezeigte Ausführungsform ist damit bei einer großen Zahl M von TR-Intervallen hinsichtlich des Zeitbedarfs signifikant weniger effizient als die Ausführungsform aus 4. Trotzdem kann diese Ausführungsform Vorteile haben. Beispielweise kann vor jedem TR-Intervall auf einen physiologischen Trigger gewartet werden. Unter physiologischer Triggerung wird hier ein Verfahren in der Magnetresonanzbildgebung verstanden, das Bewegungsartefakte in Folge einer quasi-periodischen physiologischen Bewegung reduziert, indem es die MR-Messung mit der physiologischen Bewegung des Patienten synchronisiert. Die Datenaufnahme erfolgt dabei portionsweise in sogenannten Akquisitionsphasen, die in der Regel kürzer sind als die Periodendauer der physiologischen Bewegung und jeweils in der gleichen Phase der quasi-periodischen physiologischen Bewegung starten. Dazu ist die Erfassung der physiologischen Bewegung mit Hilfe eines Sensors notwendig. Ein Trigger-Algorithmus analysiert das erfasste Signal und generiert ein Triggersignal, sobald die gewünschte Phase innerhalb des physiologischen Signals detektiert wird. In die bildgebende Sequenz fügt man einen Haltepunkt ein. Sobald die Sequenz auf den Haltepunkt läuft, wird die Ausführung der Sequenz unterbrochen, bis der Trigger-Algorithmus einen Trigger generiert. Danach wird die Sequenz bis zum nächsten Haltepunkt fortgeführt. In der Ausführungsform gemäß 5 lassen sich Haltepunkte vor jedem TR-Intervall einfügen. Nach jedem Triggersignal wird dann jede der N Schichten einmalig angeregt und ausgelesen. Die physikalische TR-Zeit, d. h. die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Anregungen einer bestimmten Schicht, ist dann nicht mehr die Zeit $\overline{\overline{TR}},$

  

  sondern durch die Periodendauer der physiologischen Bewegung bestimmt. Da die Periodendauer variiert, spricht man von einer effektiven Repetitionszeit, die gleich der mittleren Dauer einer Periode der physiologischen Bewegung ist, bei Triggerung in jeder Periode, oder ein Vielfaches davon, wenn z. B. nur in jeder n-ten Periode ein Triggersignal generiert wird. $\overline{\overline{TR}}$

  

  ist die Messdauer pro Zyklus, also die Dauer einer Akquisitionsphase. Beispiele für quasiperiodische physiologische Bewegungen sind die Atmung und die Herzbewegung. Bei der Atemtriggerung versucht man beispielsweise, ein Triggersignal derart, d. h. zu einem Zeitpunkt, zu generieren, bei dem nur während der relativ ruhigen Phase am Ende des Ausatmens gemessen wird.
• In 6 ist eine Gradienten-Echo-STEAM-Sequenz 60, kurz als GRE-Sequenz bezeichnet, gezeigt. In der Gradienten-Echo-Variante wird der dritte RF-Puls 3 durch eine Serie von RF-Pulsen mit kleinerem Flip-Winkel ersetzt. Wegen des kleinen Flip-Winkels klappt jeder dieser RF-Pulse nur einen Teil der in der longitudinalen Achse gespeicherten Magnetisierung in die transversale Ebene zurück. Es werden auf diese Weise mehrere stimulierte Echos 4 erzeugt, die verschiedene TM-Zeiten haben und getrennt phasenkodiert werden. Der rechte gestrichelt umrandete Ausleseblock ACQ ist in 6 also l-mal zu wiederholen, wobei 1 die Anzahl der Phasenkodierschritte ist, die pro Anregung ausgelesen werden sollen. Die Gesamtheit der 1 Wiederholungen bildet das Auslesemodul ACQ im Sinne der Erfindung. In der gezeichneten Variante ist im Anregungsmodul EXC ein Auslesevorphasiergradient 18 geschaltet, dessen Moment halb so groß ist wie das Moment eines Auslesegradienten 17. Eine diffusionsgewichtete Gradienten-Echo-STEAM-Sequenz ist z. B. in dem Artikel „Diffusion imaging Using Stimulated Echoes“ von Klaus-Dietmar Merboldt, Wolfgang Hänicke, und Jens Frahm (MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE 19, 233-239 (1991)) beschrieben.
• In 7 werden Brustbilder, die mit einer diffusionsgewichteten Spin-Echo-EPI-Sequenz akquiriert wurden und in der oberen Reihe gezeigt sind, mit entsprechenden Bildern, die mit einer diffusionsgewichteten STEAM-EPI-Sequenz mit einer TM-Zeit von 500 ms akquiriert wurden und in der unteren Reihe gezeigt sind, verglichen. Die aliphatischen Fettkomponenten wurden mit Hilfe eines frequenzselektiven Inversionspulses, basierend auf der SPAIR-Technik, in beiden Bildserien unterdrückt. In der oberen Bildreihe erschwert verbleibendes olefinisches Fett HA die Interpretation der Bilder. Dass es sich bei dem hellen Signal HA in der oberen Bildreihe um olefinisches Fett handelt, erkennt man unter anderem an den hypointensen Bereichen oberhalb des Brustmuskels. In der EPI-Bildgebung ist ein olefinisches Fettsignal gegenüber dem Wassersignal wegen der etwas verschiedenen Resonanzfrequenzen in Phasenkodierrichtung verschoben. Der Muskel enthält im Gegensatz zu dem angrenzenden Gewebe kein Fett. Wegen der Verschiebung entsteht also ein hypointenser Bereich HA oberhalb des Muskels. In den mit der STEAM-Technik akquirierten Bildern ist auch das olefinische Fettsignal weitgehend unterdrückt. Entsprechend weniger ausgeprägt ist der hypointense Bereich oberhalb des Muskels.
• In 8 ist ein Flussdiagramm 800 gezeigt, welches ein Verfahren 800 zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten BD eines Untersuchungsobjekts O, bei dem Magnetresonanzrohdaten RD erfasst werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei dem Schritt 8.1 wird ein Anregungsmodul EXC₁ einer Mehrschicht-STEAM-Pulssequenz 40 für eine erste Schicht eines abzubildenden Schichtstapels in einem Untersuchungsbereich ausgespielt. Das Anregungsmodul EXC₁ umfasst einen erster schichtselektiven HF-Anregungspuls 1 und einen zweiten schichtselektiven HF-Puls 2 sowie geeignete Gradienten, mit denen eine erste auszulesende Schicht SL₁ festgelegt wird.
• Bei dem Schritt 8.II werden zeitlich nach dem Ausspielen des ersten Anregungsmoduls EXC₁ nacheinander weitere Anregungsmodule EXC₃, EXC₅ für eine dritte Schicht SL₃ und eine fünfte Schicht SL₅ ausgespielt.
• Anschließend wird bei dem Schritt 8.III ein erstes Auslesemodul ACQ₁ für die erste Schicht SL₁ ausgespielt. Bei dem Ausleseprozess erfolgt eine Akquisition von Magnetresonanzrohdaten RD. Das erste Auslesemodul ACQ₁ umfasst einen dritten schichtselektiven HF-Puls 3 und weitere Sequenzbausteine, wie zum Beispiel Gradienten und Auslesefenster, für das Empfangen von HF-Signalen 4 von der ersten Schicht 1.
• Bei dem Schritt 8.IV werden nun abwechselnd Anregungsmodule EXC_n und Auslesemodule ACQ_n für die zweite bis fünfte Schicht SL₂, SL₃, SL₄, SL₅ des abzubildenden Schichtstapels in der Reihenfolge EXC₂, ACQ₃, EXC₄, ACQ₅ ausgespielt. Nach dem Schritt 4 ist das erste Repetitionsintervall TR beendet.
• Bei dem Schritt 8.V wird nun das zweite bzw. ein weiteres Repetitionsintervall TR gestartet. Bei diesem weiteren Repetitionsintervall wird nun wieder mit dem Ausspielen des Anregungsmoduls EXC₁ für die erste Schicht SL₁ begonnen. Nachfolgend werden nun abwechselnd ein Auslesemodul ACQ₂ der zweiten Schicht SL₂ und ein Anregungsmodul EXC₃ der dritten Schicht SL₃ und danach ein Auslesemodul ACQ₄ der vierten Schicht SL₄ und ein Anregungsmodul EXC₅ der fünften Schicht SL₅ ausgespielt. Nach dem Anregen der fünften Schicht SL₅ erfolgt nun das Auslesen der ersten Schicht SL₁ durch ein entsprechendes Auslesemodul ACQ₁. Weiterhin erfolgt nun im Wechsel ein Anregen und Auslesen der zweiten bis fünften Schicht in aufsteigender Reihenfolgt durch geeignete Anregungsmodule EXC₂, EXC₄ und Auslesemodule ACQ₃, ACQ₅, wie es auch in 4 veranschaulicht ist. Damit ist das zweite Repetitionsintervall abgeschlossen.
• Der Schritt 8.V wird (M-1)-mal wiederholt, bis jede Schicht des abzubildenden Schichtstapels M mal angeregt wurde und mit Ausnahme einer letzten Auslesung der zweiten Schicht SL₂ und der vierten Schicht SL₄ auch vollständig ausgelesen wurde. Dieser Vorgang ist in 8 durch die Schritte 8.Va, 8.Vb symbolisiert, bei denen ermittelt wird, ob der Zähler i der Anregungen pro Schicht SL_n die vorbestimmte Gesamtzahl M der Anregungen pro Schicht SL_n noch nicht erreicht hat. In diesem Fall, was in 8 mit „j“ symbolisiert ist, wird zu dem Schritt 8.Vb übergegangen, bei dem der Zähler i inkrementiert wird, und anschließend der Schritt 8.V erneut ausgeführt. Wenn bei dem Schritt 8.Va die vorbestimmte Gesamtzahl M der Anregungen pro Schicht erreicht ist, was dem M-ten Repetitionsintervall entspricht, so wird zu dem Schritt 8.VI übergegangen, was in 8 mit „n“ symbolisiert ist.
• Anschließend erfolgt bei dem Schritt 8.VI ein Auslesen der bei dem Schritt 8.V in dem M-ten Repetitionsintervall noch nicht ausgelesenen zweiten Schicht SL₂ und vierten Schicht SL₄. Damit ist der Akquisitionsvorgang der Magnetresonanzrohdaten RD beendet.
• In 9 ist eine schematische Darstellung einer Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung 90 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
• Die Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung 90 ist dazu eingerichtet, eine erfindungsgemäße Ansteuersequenz 40, 50 zu ermitteln, welche auf einem Magnetresonanzbildgebungssystem 100 (siehe 10) ausführbar ist. Die Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung 90 umfasst eine Anregungsmodul-Erzeugungseinheit 91 zum jeweiligen Erzeugen eines Anregungsmoduls EXC_n für jede Schicht SL_n eines Schichtstapels, wobei jeweils ein erster schichtselektiver HF-Anregungspuls und ein zweiter schichtselektiver HF-Puls erzeugt wird. Teil der Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung 90 ist auch eine Auslesemodul-Erzeugungseinheit 92, welche dazu eingerichtet ist, jeweils ein Auslesemodul ACQ_n für jede Schicht SL_n zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten RD zu erzeugen, wobei das Auslesemodul ACQ_n einen dritten schichtselektiven HF-Puls und weitere Sequenzbausteine, wie zum Beispiel Gradienten, Auslesefenster, für das Ortskodieren und das Empfangen von HF-Signalen umfasst.
• Zudem umfasst die Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung 90 eine Anordnungseinheit 93, welche dazu eingerichtet ist, die Anregungsmodul-Erzeugungseinheit 91 und die Auslesemodul-Erzeugungseinheit 92 gemäß einem erfindungsgemäßen Pulssequenzschema PS anzusteuern, so dass zwischen dem Anregungsmodul EXC_n einer Schicht SL_n und dem zugehörigen Auslesemodul ACQ_n weitere Anregungsmodule EXC_k und/oder Auslesemodule ACQ₁ anderer Schichten SL_k, SL_l ausgespielt werden.
• In 10 ist grob schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 100 (im Folgenden kurz „MR-Anlage“ genannt) dargestellt. Sie umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 102 mit einem Untersuchungsraum 103 bzw. Patiententunnel, in den auf einer Liege 108 ein Patient O, bzw. hier ein Patient oder Proband, in dessen Körper sich beispielsweise ein bestimmtes abzubildendes Organ befindet, eingefahren werden kann.
• Der Magnetresonanzscanner 102 ist in üblicher Weise mit einem Grundfeldmagnetsystem 104, einem Gradientensystem 106 sowie einem HF-Sendeantennensystem 105 und einem HF-Empfangsantennensystem 107 ausgestattet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem HF-Sendeantennensystemen 105 um eine im Magnetresonanzscanner 102 fest eingebaute Ganzkörperspule, wogegen das HF-Empfangsantennensystem 107 aus am Patienten bzw. Probanden anzuordnenden Lokalspulen besteht (in 10 nur durch eine einzelne Lokalspule symbolisiert). Grundsätzlich kann aber auch die Ganzkörperspule 105 als HF-Empfangsantennensystem genutzt werden und die Lokalspulen 107 als HF-Sendeantennensystem, sofern diese Spulen jeweils in unterschiedliche Betriebsweisen umschaltbar sind.
• Die MR-Anlage 100 weist weiterhin eine zentrale Steuereinrichtung 113 auf, die zur Steuerung der MR-Anlage 100 verwendet wird. Diese zentrale Steuereinrichtung 113 umfasst eine Sequenzsteuereinheit 114 zur Pulssequenzsteuerung. Mit dieser wird die zeitliche Abfolge von Hochfrequenz-Pulsen (HF-Pulsen) und von Gradientenpulsen in Abhängigkeit von einer gewählten Bildgebungssequenz PS gesteuert. Eine solche Bildgebungssequenz kann beispielsweise innerhalb eines Mess- oder Steuerprotokolls P vorgegeben sein. Üblicherweise sind verschiedene Steuerprotokolle P für unterschiedliche Messungen in einem Speicher 119 hinterlegt und können von einem Bediener ausgewählt (und bei Bedarf gegebenenfalls geändert) und dann zur Durchführung der Messung genutzt werden. Die Sequenzsteuereinheit 114 umfasst auch eine erfindungsgemäße Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung 90, die den in 9 gezeigten Aufbau aufweist. Die Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung erzeugt Steuerdaten SD, welche die in 9 gezeigte Reihenfolge von Anregungsmodulen und Auslesemodulen ermöglichen, die die Sequenzsteuereinheit 114 zur Pulssequenzsteuerung ausgibt.
• Zur Ausgabe der einzelnen HF-Pulse weist die zentrale Steuereinrichtung 113 eine Hochfrequenzsendeeinrichtung 115 auf, die die HF-Pulse erzeugt, verstärkt und über eine geeignete Schnittstelle (nicht im Detail dargestellt) in das HF-Sendeantennensystem 105 einspeist. Zur Steuerung der Gradientenspulen des Gradientensystems 106 weist die Steuereinrichtung 113 eine Gradientensystemschnittstelle 116 auf. Die Sequenzsteuereinheit 114 kommuniziert in geeigneter Weise, z. B. durch Aussendung von Sequenzsteuerdaten SD, mit der Hochfrequenzsendeeinrichtung 115 und der Gradientensystemschnittstelle 116 zur Aussendung der Pulssequenzen PS in der durch die Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung erzeugten Reihenfolge. Die Steuereinrichtung 113 weist außerdem eine (ebenfalls mit der in geeigneter Weise mit der Sequenzsteuereinheit 114 kommunizierende) Hochfrequenzempfangseinrichtung 117 auf, um koordiniert vom HF-Sendeantennensystem 107 empfangene Magnetresonanz-Signale zu akquirieren. Eine Rekonstruktionseinheit 118 übernimmt die akquirierten Daten nach Demodulierung und Digitalisierung als Rohdaten RD und rekonstruiert daraus die MR-Bilddaten. Diese Bilddaten BD können dann beispielsweise in einem Speicher 119 hinterlegt werden.
• Eine Bedienung der zentralen Steuereinrichtung 113 kann über ein Terminal mit einer Eingabeeinheit 110 und einer Anzeigeeinheit 109 erfolgen, über das somit auch die gesamte MR-Anlage 100 durch eine Bedienperson bedient werden kann. Auf der Anzeigeeinheit 109 können auch MR-Bilder angezeigt werden, und mittels der Eingabeeinheit 110 ggf. in Kombination mit der Anzeigeeinheit 109 können Messungen geplant und gestartet und insbesondere geeignete Steuerprotokolle mit geeigneten Messsequenzen wie oben erläutert ausgewählt und gegebenenfalls modifiziert werden.
• Die erfindungsgemäße MR-Anlage 100 und insbesondere die Steuereinrichtung 113 können darüber hinaus noch eine Vielzahl von weiteren, hier nicht im Einzelnen dargestellten, aber üblicherweise an solchen Geräten vorhandenen Komponenten aufweisen, wie beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle, um die gesamte Anlage mit einem Netzwerk zu verbinden und Rohdaten RD und/oder Bilddaten BD bzw. Parameterkarten, aber auch weitere Daten, wie beispielsweise patientenrelevante Daten oder Steuerprotokolle, austauschen zu können.
• Wie durch ein Einstrahlen von HF-Pulsen und die Erzeugung von Gradientenfeldern geeignete Rohdaten RD akquiriert und daraus MR-Bilder BD rekonstruiert werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird hier nicht näher erläutert. Ebenso sind verschiedenste Messsequenzen, wie zum Beispiel EPI-Sequenzen, GRE-Messsequenzen oder TSE-Messsequenzen (TSE = Turbo-Spin-Echo) zur Erzeugung von dynamischen oder statischen Abbildungen, dem Fachmann vom Grundsatz her bekannt.
• In 11 ist eine schematische Darstellung 120 von Teilsequenzen mit sich abwechselnden Anregungsmodulen EXC und Auslesemodulen ACQ unterschiedlicher Schichten veranschaulicht.
• Die bereits im allgemeinen Teil verwendete Formel $\widetilde{TM}=TM-\left(A-1\right)\times T_{Block}$

  

  soll anhand der 11 kurz für den Fall A = 3 erläutert werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zwischen der Teilsequenz S-SQ1, die das Anregungsmodul EXC1 einer ersten Schicht enthält, und der Teilsequenz S-SQ3, die das Auslesemodul ACQ1 der ersten Schicht enthält, A-2 Teilsequenzen, hier also eine weitere Teilsequenz S-SQ2, ausgeführt. Die Dauer einer Teilsequenz ist T_Block. Damit ist aber auch der zeitliche Abstand zwischen dem RF-Puls eines Auslesemoduls ACQ2 einer Teilsequenz S-SQ1 und dem RF-Puls des Auslesemoduls ACQ4 der darauffolgenden Teilsequenz S-SQ2 gleich T_Block, da die zeitliche Anordnung des Anregungsmoduls und des Auslesemoduls innerhalb einer Teilsequenz für alle Teilsequenzen gleich ist.
• Der zeitliche Abstand $\widetilde{TM}$

  

  zwischen dem zweiten RF-Puls des Anregungsmoduls EXC1 und dem RF-Puls des Auslesemoduls ACQ2 einer Teilsequenz S-SQ1 unterscheidet sich von der physikalischen Mixing Time TM also um genau A-1, im Beispiel also um genau zwei Zeitintervalle T_Block.
• Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. So wurde das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer diffusionsgewichteten single-shot-EPI-Sequenz beschrieben. Allerdings ist die Erfindung keineswegs auf diffusionsgewichtete Sequenzen oder single-shot-Sequenzen oder EPI-Sequenzen 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 (15)

1. Verfahren (800) zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems (100) zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten (BD) eines Untersuchungsobjekts (P), bei dem Magnetresonanzrohdaten (RD) erfasst werden, aufweisend mindestens eine Mehrschicht-STEAM-Pulssequenz (40, 50) mit - jeweils einem Anregungsmodul (EXC_n) für jede Schicht (SL_n), wobei jeweils ein erster schichtselektiver HF-Anregungspuls (1) und ein zweiter schichtselektiver HF-Puls (2) erzeugt werden, - jeweils einem Auslesemodul (ACQ_n) für jede Schicht (SL_n) zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten (RD), welches einen dritten schichtselektiven HF-Puls (3) und weitere Sequenzbausteine für die räumliche Kodierung und das Empfangen von HF-Signalen (4) umfasst, wobei zwischen dem Anregungsmodul (EXC_n) und dem Auslesemodul (ACQ_n) einer ersten Schicht (SL_n) mindestens ein Anregungsmodul (EXC_k) oder ein Auslesemodul (ACQ_k) einer anderen Schicht (SL_k) ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in jedem Repetitionsintervall Teilsequenzen (S-SQ) zeitlich nacheinander ausgeführt werden, mit einer konstanten Teilsequenzdauer T_Block, und jede Teilsequenz (S-SQ) entweder - genau ein Anregungsmodul umfasst, oder - genau ein Auslesemodul umfasst, oder - ein Anregungsmodul (EXC_k) und ein Auslesemodul (ACQ_l) umfasst, die jeweils unterschiedlichen Schichten (SL_k, SL_l) zugeordnet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Auslesemodul (ACQ_k) einer Teilsequenz der gleichen Schicht (SL_k) entspricht wie das Anregungsmodul EXC_k der (A-1)-Schritte vorher ausgespielten Teilsequenz, wobei A eine ganze Zahl echt größer als Eins ist..
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - in einem Start-Repetitionsintervall (TR) N Anregungsmodule (EXC_n) und N-A+1 Auslesemodule (ACQ_n) ausgeführt werden und - in einem Abschluss-Intervall A-1 Auslesemodule (ACQ_n) ausgeführt werden und - $T_{Block}=\frac{TR}{N}$

   

   beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in jedem der Repetitionsintervalle (TR) die Anregungsmodule (EXC_n) und Auslesemodule (ACQ_n) aller N Schichten (SL_n) ausgeführt werden und $T_{Block}=\frac{TR}{N+A-1}$

   

   gilt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, zur M-fachen Akquisition von N unterschiedlichen Schichten (SL_n), wobei die Zahl der sukzessive ausgeführten Teilsequenzen (S-SQ) den Wert M × N + A - 1 hat und wobei M die Anzahl der Auslesemodule (ACQ_n) pro Schicht (SL_n) angibt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, zur M-fachen Akquisition von N unterschiedlichen Schichten (SL_n), wobei die Zahl der sukzessive ausgeführten Teilsequenzen (S-SQ) den Wert M × (N + A - 1) hat und wobei M die Anzahl der Auslesemodule pro Schicht (SL_n) angibt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei N Schichten nacheinander wiederholt angeregt werden und das erste Anregungsmodul (EXC_k) mindestens einer zweiten Schicht (SL_k) zeitlich vor dem zweiten Anregungsmodul (EXC_n) einer ersten Schicht (SL_n) und das erste Auslesemodul (ACQ_k) der zweiten Schicht (SL_k) zeitlich nach dem zweiten Anregungsmodul (EXC_n) der ersten Schicht (SL_n) ausgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Anregungsmodul (EXC_n) und das Auslesemodul (ACQ_k) mindestens einer Teilsequenz (S-SQ) Diffusionsgradienten (9, 10, 15) umfasst, die sich in einer Richtung oder Amplitude unterscheiden.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die schichtselektiven RF-Pulse (1, 2, 3) jeweils mehrere verschiedene Schichten (SL_n) simultan beeinflussen.
11. Ansteuersequenz (40, 50) zur Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems (100), aufweisend: - jeweils ein Anregungsmodul (EXC_n) für jede Schicht (SL_n), umfassend jeweils einen ersten schichtselektiven HF-Anregungspuls (1) und einen zweiten schichtselektiven HF-Puls (2), - jeweils ein Auslesemodul (ACQ_n) für jede Schicht (SL_n) zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten (RD), welches einen dritten schichtselektiven HF-Puls (3) und weitere Sequenzbausteine für die räumliche Kodierung und das Empfangen von HF-Signalen (4) umfasst, wobei zwischen dem Anregungsmodul (EXC_n) und dem Auslesemodul (ACQ_n) einer ersten Schicht (1) mindestens ein Anregungsmodul (EXC_k) oder ein Auslesemodul (ACQ_k) einer anderen Schicht (SL_k) positioniert sind.
12. Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung (90), welche dazu ausgebildet ist, eine Ansteuersequenz (40, 50) nach Anspruch 11 zu ermitteln, welche auf einem Magnetresonanzbildgebungssystem (100) ausführbar ist, aufweisend: - eine Anregungsmodul-Erzeugungseinheit (91) zum jeweiligen Erzeugen eines Anregungsmoduls (EXC_n) für jede Schicht (SL_n), wobei jeweils einer erster schichtselektiver HF-Anregungspuls (1) und ein zweiter schichtselektiver HF-Puls (2) erzeugt wird, - eine Auslesemodul-Erzeugungseinheit (92) zum jeweiligen Erzeugen eines Auslesemoduls (ACQ_n) für jede Schicht (SL_n) zur Akquisition von Magnetresonanzrohdaten (RD), welcher einen dritten schichtselektiven HF-Puls (3) und weitere Sequenzbausteine für die räumliche Kodierung und das Empfangen von HF-Signalen (4) umfasst, - eine Anordnungseinheit (93), welche dazu eingerichtet ist, die Anregungsmodul-Erzeugungseinheit (91) und die Auslesemodul-Erzeugungseinheit (92) derart anzusteuern, dass zwischen dem Anregungsmodul (EXC_n) und dem Auslesemodul (ACQ_n) einer ersten Schicht (1) mindestens ein Anregungsmodul (EXC_k) oder ein Auslesemodul (ACQ_k) einer anderen Schicht (SL_k) ausgeführt wird.
13. Magnetresonanzbildgebungssystem (100), umfassend eine Steuereinrichtung (113), welche zur Steuerung des Magnetresonanzbildgebungssystems (100) unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist, welches vorzugsweise eine Ansteuersequenz-Ermittlungseinrichtung (90) nach Anspruch 12 umfasst.
14. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Steuereinrichtung (113) eines Magnetresonanzbildgebungssystems (100) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuereinrichtung (113) des Magnetresonanzbildgebungssystems (100) ausgeführt wird.
15. Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit eines Magnetresonanzbildgebungssystems (100) einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.

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