DE112010001536T5

DE112010001536T5 - Adiabatische magnetisierungsvorbereitung für b1- und b0-unempfindliche mri mit hohemkontrast

Info

Publication number: DE112010001536T5
Application number: DE112010001536T
Authority: DE
Inventors: Curtis A. Corum; Djaudat S. Idiyatullin; Michael G. Garwood; Steen Moeller
Original assignee: University of Minnesota
Current assignee: University of Minnesota
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2012-06-14
Also published as: JP5836263B2; US8502537B2; WO2010114608A1; JP2012522573A; US20100253340A1

Abstract

Ein Magnetresonanzbild wird mittels der SWIFT-Technik mit einer Magnetisierungsvorbereitung unter Verwendung von einem oder zwei adiabatischen Inversionsimpulsen erzeugt.

Description

BEANSPRUCHUNG DER PRIORITÄT
Diese Patentanmeldung beansprucht den Nutzen der Priorität gemäß 35 U.S.C. Section 119(e), für Curtis A. Corum et al., provisorische US-Patentanmeldung Nr. 61/166 067 mit dem Titel ”ADIABATIC MAGNETIZATION PREPARATION FOR B1 AND B₀ INSENSITIVE HIGH CONTRAST MRI”, die am 2. April 2009 eingereicht wurde (Anwaltsakte Nr. 600.729PRV). Die provisorische US-Patentanmeldung Nr. 61/166 067 wird hier einbezogen.
ERKLÄRUNG BETREFFEND FÖDERALISTISCH GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
Diese Erfindung wurde mit Regierungsunterstützung unter der Fördernummer BTRR P 41 RR008079 von den ”National Institutes of Health (NIH)” gefördert. Die Regierung hat bestimmte Rechte an dieser Erfindung.
HINTERGRUND
Unter bestimmten Bedingungen können unter Verwendung von Magnetresonanz erzeugte Bilder einen ungenügenden Kontrast oder Störabstand zeigen. Gegenwärtige Systeme liefern nicht den benötigten Kontrast und Störabstand.
ÜBERSICHT
Der vorliegende Gegenstand enthält Verfahren und Systeme zum Erzeugen gleichförmiger Hochkontrast-Magnetresonanzbilder (MRI) unter Verwendung inhomogener B₁- und B₀-Felder. Der vorliegende Gegenstand ist geeignet zum Erzeugen eines T₁-gewichteten Bildes und zum Erzeugen eines T₂-gewichteten und B₁-unempfindlichen Bildes.
Die Magnetisierungsvorbereitung erfordert die Zuführung eines vorbereitenden Impulses (oder Impulsen) vor der Datenerfassung. Diese Impulse werden manchmal als MP-RAGE oder IR-vorbereitete schnelle SPGR bezeichnet.
Ein Beispiel für den vorliegenden Gegenstand kann geeignet sein für Hochfeld-MRI, für kostengünstige, inhomogene Magnet-MRI, für einseitige MRI oder für Anwendungen auf EPR.
Die bestehende Technologie war für homogene Niedrigfeld-B₀- und B₁-Felder konzipiert. Kostenwirksame Strategien zur Erzielung eines gleichförmigen Kontrasts im inhomogenen B₁- und B₀-Umfeld werden zunehmend wichtiger für aufkommende Hochfeldsysteme und für neue MRI-Systeme.
Diese Übersicht soll einen Überblick über den Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung liefern. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie eine ausschließliche oder umfassende Erläuterung der Erfindung gibt. Die detaillierte Beschreibung ist enthalten, um weitere Informationen über die vorliegende Patentanmeldung zu liefern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgerecht wiedergegeben sind, können gleiche Zahlen ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Ansichten beschreiben. Gleiche Zahlen mit unterschiedlichen Nachsilben können unterschiedliche Beispiele von ähnlichen Komponenten darstellen. Die Zeichnungen illustrieren beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, allgemein verschiedene Ausführungsbeispiele, die in dem vorliegenden Dokument diskutiert werden.
1 enthält ein Magnetresonanzsystem gemäß einem Beispiel.
2A, 2B und 2C enthalten Diagramme für eine Impulsfolge für SWIFT gemäß einem Beispiel.
3 illustriert einen MP-Block, der in eine SWIFT-Sequenz eingefügt ist.
4A, 4B und 4C illustrieren Bilder eines Subjekts.
5A und 5B illustrieren Bilder eines Subjekts.
6 enthält ein Flussdiagramm für ein Verfahren gemäß einem Beispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Teil 1 enthält eine Beschreibung eines Beispiels für ein Magnetresonanzsystem. Teil 2 beschreibt ein Beispiel für das SWIFT-Abbildungsprotokoll. Teil 3 beschreibt eine Magnetisierungsvorbereitung und diskutiert einen beispielhaften MP-Impuls. Teil 4 enthält eine Beschreibung von MP-SWIFT mit adiabatischer Inversionsvorbereitung für ruhige, B₁-unempfindliche, T₁-gewichtete Abbildung. Teil 5 enthält eine Beschreibung von adiabatischer, T₂-gewichteter MP-SWIFT im Gehirn bei 4 T. Teil 6 beschreibt ein Verfahren gemäß einem Beispiel.
Teil 1
1 enthält ein Blockschaltbild eines Magnetresonanzsystems 100. Das Magnetresonanzsystem 100 stellt ein Abbildungssystem 100 mit einem Magneten 105 dar. Bei einem Beispiel enthält das System 100 ein paramagnetisches Elektronenresonanzsystem. Der Magnet 105 kann ein magnetisches Vorspannfeld liefern. Eine Spule 115 und ein Subjekt 110 sind innerhalb des Feldes des Magneten 105 angeordnet. Das Subjekt 110 kann ein menschlicher Körper, ein Tier, ein Körpermodell oder eine andere Probe sein. Die Spule 115, die manchmal als eine Antenne bezeichnet wird, kann eine Sendespule, eine Empfangsspule, eine getrennte Sendespule und Empfangsspule oder eine Tranceiver-Spule sein. Die Spule 115 ist in Verbindung mit einer Sender/Empfänger-Einheit 120 und mit einem Prozessor 130. Bei verschiedenen Beispielen sendet und empfängt die Spule 115 Hochfrequenz(RF)-Signale, die auf das Subjekt 110 bezogen sind. Die Sender/Empfänger-Einheit 120 kann einen Sende/Empfangs-Schalter, einen Analog/Digital-Wandler (ADC), einen Digital/Analog-Wandler (DAC), einen Verstärker, ein Filter oder andere Module, die zum Erregen der Spule 115 und zum Empfangen eines Signals von der Spule 115 ausgebildet sind, enthalten. Die Sender/Empfänger-Einheit 120 ist mit dem Prozessor 130 gekoppelt.
Der Prozessor 130 kann einen digitalen Signalprozessor, einen Mikroprozessor, eine Steuervorrichtung oder ein anderes Modul enthalten. Der Prozessor 130 ist bei einem Beispiel ausgebildet zum Erzeugen eines Erregungssignals (zum Beispiel einer Impulsfolge) für die Spule 115. Der Prozessor 130 ist bei einem Beispiel ausgebildet zum Durchführen einer Nachverarbeitungsoperation bei dem von der Spule 115 empfangenen Signal. Der Prozessor 130 ist auch mit einem Speicher 125, einer Anzeigevorrichtung 135 und einer Ausgabeeinheit 140 gekoppelt.
Der Speicher 125 kann einen Speicher zum Speichern von Daten enthalten. Die Daten können Bilddaten sowie Ergebnisse einer von dem Prozessor 130 durchgeführten Verarbeitung enthalten. Bei einem Beispiel bietet der Speicher 125 eine Speicherung von durch den Prozessor 130 ausführbaren Befehlen. Die Befehle können ausgebildet sein zum Erzeugen und Liefern einer bestimmten Impulsfolge oder zur Durchführung eines bestimmten Algorithmus.
Die Anzeigevorrichtung 135 kann einen Schirm, einen Monitor oder eine andere Vorrichtung enthalten, um ein sichtbares Bild entsprechend dem Subjekt 110 darzustellen. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung 135 ausgebildet sein zum Darstellen einer radialen Projektion, einer Projektion in kartesischen Koordinaten oder einer anderen Ansicht entsprechend dem Subjekt 110. Die Ausgabeeinheit 140 kann einen Drucker, eine Speichervorrichtung, eine Netzwerk-Schnittstelle oder eine andere Vorrichtung, die zum Empfangen verarbeiteter Daten ausgebildet ist, enthalten.
Teil 2
Bei der magnetischen Kernresonanz (NMR, auch als Magnetresonanz, MR, bezeichnet), kann eine RF-Erregung als aufeinanderfolgend, gleichzeitig und zufällig beschrieben werden. Drei entsprechende unterschiedliche NMR-Techniken werden verwendet, enthaltend Dauerstrich (CW), gepulst und stochastisch.
Gepulste FT-Spektroskopie kann mit hochauflösender NMR verwendet werden. MRI hat zusätzliche technische Anforderungen gegenüber der Hochauflösungs-NMR. Da die relevanten Objekte viel größer als ein Prüfrohr sind, sind unausweichlich die bei der MRI verwendeten statischen und RF-Felder inhomogener als diejenigen, die bei der Hochauflösungs-NMR verwendet werden.
Wie bei CW verwendet das SWIFT-Verfahren eine RF-Ablenkerregung und verwendet eine Ablenkrate, die die Ablenkrate des CW-Verfahrens um mehr als einige Größenordnungen überschreitet. Anders als bei dem CW-Verfahren, bei dem das Signal in der Frequenzdomäne erhalten wird, wird bei SWIFT das Signal als eine Zeitfunktion betrachtet, wie bei dem gepulsten FT-Verfahren. Zusätzlich verwendet SWIFT das Korrelationsverfahren ähnlich wie die stochastische NMR, um ordnungsgemäße Spektralinformationen aus der Antwort des Spin-Systems herauszuziehen.
Die Schnellabtast-FT-Technik und die SWIFT-Technik haben einige gemeinsame Eigenschaften, aber sind unterschiedlich hinsichtlich des Gesichtspunkt der Systemantwort auf die Erregung. Die Schnellabtast-FT betrachtet die Systemantwort in der Frequenzdomäne, und SWIFT betrachtet die Systemantwort in der Zeitdomäne. Als eine Folge sind die durch Verwendung von SWIFT erhaltenen Spektren unempfindlich für die Linearität der Ablenkrate. Dies ermöglicht die Verwendung einer breiten Klasse von frequenzmodulierten Impulsen mit gleichförmigeren Erregungsprofilen als die Chirp-Erregung, die bei der Schnellablenk-FT erforderlich ist. SWIFT ergibt auch eine virtuell gleichzeitige Erregung und Erfassung des Signals. Demgemäß hat SWIFT eine ”Nullechozeit” und ist daher gut geeignet zum Studieren von Objekten mit einer sehr schnellen Spin-Spin-Relaxation (oder sehr kurzer T₂). SWIFT kann verwendet werden für die MRI von quadrupolaren Kernen, wie Natrium-23, Kalium-39 und Bor-11.
SWIFT-Methodologie
SWIFT kann durch das in 2A dargestellte Verfahren modelliert werden. SWIFT verwendet eine Folge von frequenzmodulierten Impulsen mit kurzer Widerholungszeit TR, die die Impulslänge T_P um zumindest die Zeit überschreitet, die benötigt wird zum Setzen eines neuen Wertes (oder Orientierung) eines magnetischen Feldgradienten, der zum Codieren räumlicher Informationen verwendet wird. Die Bilder verwenden verarbeitet durch Verwendung einer 3D-Rückprojektions-Rekonstruktion. Bei einem Beispiel wird ein frequenzmodulierter Impuls von der hyperbolischen Sekans-Familie (HSn) verwendet. In 2B ist ein geformter Impuls dargestellt, der N unterschiedliche Subimpulselemente mit zeitabhängigen Amplituden und Phasen enthält. Während des FM-Impulses folgt ein Isochromat dem effektiven RF-Feldvektor, bis die sofortige Resonanz erreicht wird. Bei Resonanz wird die Isochromate von der ”Umarmung” des Impulses freigegeben und weist danach eine nahezu freie Präzision auf mit einer kleinen abklingenden Modulation, wodurch sich eine spektrale Kontamination ergibt. Somit wird, um spektrale Informationen aus einer derartigen Antwort des Spinsystems herauszuziehen, eine Verarbeitung durchgeführt, die ein Kreuzkorrelationsverfahren ähnlich dem Verfahren der Wiedergewinnung von Phaseninformationen bei der stochastischen NMR anwendet. Der theoretisch erzielbare Störabstand (SNR) pro Zeiteinheit für SWIFT für TR << T₁ ist derselbe wie der für gepulste FT. Während der SWIFT-Erfassung überschreiten die angewendeten Abbildungsgradienten gewöhnlich alle Eigengradienten aufgrund von Störanfälligkeit oder Inhomogenität. Für diesen Zustand sind die erhaltenen Bilder vollständig unabhängig von Querrelaxation, und die Signalintensität hängt nur von T₁ und der Spindichte ab. Der maximale T₁-Kontrast hängt vom effektiven Kippwinkel ab und der beste Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Kontrast hat Kippwinkel, die das Zweifache des Ernst-Winkels überscheiten. Wenn Kippwinkel sehr klein sind, ist der T₁-Kontrast vernachlässigbar, und der Kontrast ergibt sich vollständig aus der Spindichte. Andere Arten von Kontrast können durch eine zweckmäßige Vorbereitungsfolge vor der oder verschachtelt mit der Bilderfassung erzielt werden.
SWIFT ergibt neue und nützliche Eigenschaften für MRI, enthaltend die folgenden:

(a) schnell: SWIFT eliminiert die Verzögerungen, die mit Refokussierungsimpulsen oder Gradienteninversion assoziiert sind, und auch die Zeit für einen Erregungsimpuls, die mit der Erfassungsperiode integriert ist. Wie bei anderen schnellen Abbildungsfolgen ist SWIFT begrenzt durch die bestehende Hardware des Abbildungssystems und den gewählten Kompromiss zwischen Erfassungsgeschwindigkeit, räumlicher Auflösung und SNR.
(b) empfindlich für kurzes T₂: SWIFT ist empfindlich für erregte Spins mit T₂ > 1/SW (SW = spektrale Breite). Um spezifisch aufgelöst zu werden, muss T₂ > N/SW genügt werden, was theoretisch selbst für feste Objekte durch Erhöhen von SW durchführbar ist.
(c) verringerte Bewegungsartifakte: Da SWIFT keine ”Echozeit” hat, ist sie weniger empfindlich für Bewegungsartifakte. Sie verliert weniger Signal aufgrund von entweder Diffusion bei Anwesenheit eines Gradienten oder unkompensierter Bewegung als andere schnelle Folgen.
(d) Erfordernis eines verringerten dynamischen Bereichs: Da die verschiedenen Frequenzen aufeinanderfolgend erregt werden, wird das sich ergebende Signal zeitlich verteilt mit abnehmender Amplitude des erfassten Signals. Dies ermöglicht eine effektivere Ausnutzung des dynamischen Bereichs des Digitalisierers.
(e) ruhig: SWIFT verwendet einen kleinen Schritt, wenn Gradienten zwischen Projektionen geändert werden, und somit kann ein schnelles Gradientenumschalten, das ein lautes Geräusch verursacht, vermieden werden. SWIFT kann auch in einem schnellen aktualisierten Modus betrieben werden, um eine hohe zeitliche Auflösung bei dynamischen Studien zu erzielen. Diese pseudo-zeitliche Auflösung ist möglich, da eine Projektionsrekonstruktion, anders als eine Fourier-Abbildung, die Mitte eines k-Raums bei jeder Erfassung abtastet.

Teil 3
Eine Magnetisierungsvorbereitung (MP) kann verwendet werden, um Kontrast in einem Bild zu erzeugen. Bei SWIFT kann der Gleichgewichtszustand kurz unterbrochen werden, um MP-Block einzufügen, wie in 3 gezeigt ist. Der MP-Block enthält in dem gezeigten Beispiel einen adiabatischen HS4 R10-Impuls für eine Inversionsvorbereitung. Jedoch kann MP-SWIFT unter Verwendung von anderen Typen von Impulsen implementiert werden, enthaltend solche, die der adiabatischen Bedingung genügen, sowie Impulse, die das nicht tun. 3 illustriert eine T₂-MP-SWIFT-Folge enthaltend zwei HS4 R10-Impulse, die zwischen 512-SWIFT-Ansichten verschachtelt sind.
Beispielsweise können zwei oder mehr adiabatische Impulse in dem MP-Block verwendet werden. Bei einem derartigen Beispiel liefert ein erster Impuls eine Inversionswiederherstellung und ein zweiter Impuls liefert einen T₂-Kontrast.
Weiterhin können Nachverarbeitungstechniken einen guten Kontrast ergeben. Bei einem Beispiel wird ein Prozessor verwendet, um ein Verhältnis von Bildern zu berechnen, wodurch Kontrast erhalten wird. Das Verhältnis, ähnlich einer Normierung, kann bestimmte Veränderungen in dem Bild beseitigen.
Teil 4
Dieser Teil beschreibt MP-SWIFT, die eine adiabatische Inversionsvorbereitung für ruhiges, B₁-unempfindliches, T₁-gewichtetes Abbilden verwendet.
SWIFT (Ablenkabbilden mit Fourier-Transformation) ist eine radiale Abbildungsfolge, die eine mit Lücken versehene, frequenzabgelenkte Impulserregung und nahezu gleichzeitige Signalerfassung in den Lücken zwischen Impulselementen verwendet, wie anderswo in diesem Dokument beschrieben ist. Da die Erfassung ”innerhalb” des mit Lücken versehenen Impulses stattfindet, hat SWIFT eine kurze Eigentotzeit, die bei Verwendung typischer Hardware auf ~3–15 μs begrenzt ist. Dies ergibt eine Empfindlichkeit für sich sehr schnell erholende Spins, ähnlich der, die durch UTE(ultrakurze TE)-Folgen erhalten wird.
Dieses Dokument beschreibt die Hinzufügung eines Magnetisierungsvorbereitungs(MP)-Segments, das mit Ansichten der SWIFT-Ausgabe verschachtelt ist. Das MP-Segment in SWIFT ergibt T₁-gewichtete Bilder mit hoher Auflösung, klinischer Qualität, protondichte Vorbereitung mit adiabatischer Inversionsmagnetisierung bei einer Bandbreite von 62,5 kHz im menschlichen Gehirn.
Beispiel
MP-SWIFT kann implementiert werden durch Verwendung eines 4T-Forschungs-MRI-Scanners (Oxford 90 cm Magnetbohrung, Siemens Sonata 4 Gauß/cm-Gradienten, Varian Inova Konsole, vnmmrj ”Klassik”-Schnittstelle). Bei dem Beispiel, für das hier Daten geliefert werden, verwendet die MP-SWIFT-Folge einen adiabatischen HS4 R10-Impuls für die Impulsvorbereitung, gefolgt durch eine mit Lücken versehene, HS1-basierende SWIFT-Auslesung. Die adiabatische Inversionsvorbereitung wird bei jeweils 256 Speichenansichten der SWIFT-Auslesung eingefügt (insgesamt 96.000 radiale k-Raum-Speichen).
Eine Kopfabbildung kann durchgeführt werden durch Verwendung einer üblichen ”langen” Quadratur-Eingabe/Ausgabe-TEM-kreispolarisierten Transceiver-Kopfspule mit einem sehr niedrigen kurzen T₂-Hintergrundsignal. Ein Beispiel für eine derartige Kopfspule wird manchmal als eine transverse elektromagnetische (TEM) Kopfspule bezeichnet.
Bei einem Beispiel bei 4T ist die SWIFT-Abbildungsfolge auf eine Breite von 62,5 kHz begrenzt, wenn die TEM-Kopfspule verwendet wird, aufgrund einer Abwägung zwischen einem Rufsignal und dem B₁-Leistungsvermögen. Ein guter SNR und ein herabgesetztes Rufsignal können durch Verwendung eines digitalen Echotek-Empfängers erzielt werden.
Ergebnisse
Die 4A, 4B und 4C illustrieren ein repräsentatives Leistungsvermögen. 4A illustriert eine ungefilterte Scheibe aus einer SWIFT-Folge. 4B illustriert MP-SWIFT und 4C illustriert ein Verhältnis von MP-SWIFT/SWIFT für einen menschlichen Kopf eines normalen Erwachsenen. Die Bilder in dieser Reihe zeigen ein kurzes T₂-Signal. Der Kontrast wird durch ein längeres T₂-Signal dominiert. 4A enthält einen SWIFT-Datensatz für 2°-Standardflip, 62,5 kHz, TR = 4,9 ms, 8 Minuten, 96.000 eindeutigen radialen fid-Ansichten (Speichen), der rekonstruiert ist. zu isotroper nomineller 256 × 265 × 256-Auflösung unter Verwendung Gridding-Software. 4B enthält dieselbe nominelle Scheibe mit MP-SWIFT, TI = 1,1 s und keiner zusätzlichen anderen Wiedererholungszeit als 256 Ansichten der SWIFT-Auslesung (etwa 1,25 s), mit einer Abbildungszeit von 14 Minuten und ansonsten unveränderten Parametern. 4C illustriert das Verhältnis MP-SWIFT/SWIFT, das Intensitätsveränderungen aufgrund der SWIFT-Auslesung sowie B₁-Veränderungen beseitigt. Die B₁-Unempfindlichkeit ist besonders nützlich bei sehr hohen Feldern.
Unter anderen Unterschieden ist die SWIFT-Folge akustisch ruhiger als eine vergleichbare Folge. Beispielsweise ist SWIFT um 50 dB ruhiger als ein 3D-kartesischer, T₁-gewichteter FLASH von ähnlicher Bandbreite, der einen 4T-Scanner verwendet. Die absolute Schallintensität beträgt angenähert 55 dB (normale Unterhaltung liegt bei angenähert 70 dB), verglichen mit 104 dB für FLASH. Demgemäß kann SWIFT ohne die Notwendigkeit eines Gehörschutzes verwendet werden. Die MP-SWIFT-Vorbereitung fügt etwas Geräusch hinzu; jedoch kann der Gradientenanstieg glatter gemacht werden, da das Zeitverhalten nicht kritisch ist.
Zusammengefasst zeigen die Figuren das Folgende:
4A: SWIFT 3d isotropisch 256³ 8 min. 62,5 kHz Bandbreite. Totzeit ~3–5 μs. TR ist 4,9 ms. Kippwinkel ist 2°.
4B: MP-SWIFT 3d isotropisch 14 min. Vorbereitung ist adiabatische Inversionswiedererholung. TI (tau) ist 1,1 s nach jeweils 256 SWIFT-Ansichten.
4C: Verhältnisbild MP-SWIFT/SWIFT; Kontrast wird vollständig durch Vorbereitung bestimmt. B₁-Wirkungen auf Kontrast und Intensität sind beseitigt.
Diskussion
Anders als RAGE führt SWIFT die Erregung gleichzeitig mit der Erfassung durch. Dies favorisiert die Wahl von Vorbereitungen, die die Magnetisierung in dem Längszustand lassen. Andere Vorbereitungs-Erregungs-Standardkombinationen können mit einem Zurückklappen verwendet werden. SWIFT und MP-SWIFT können zum Abbilden von pädriatischen und Angstpatienten verwendet werden.
Demgemäß kann eine 4T-Kopfabbildung von MP-SWIFT für einen T₁-Kontrast durchgeführt werden.
Teil 5
Dieser Teil beschreibt eine adiabatische, T₂-gewichtete MP-SWIFT im Gehirn bei 4T.
Dieses Dokument beschreibt ein adiabatisches Doppelinversions-Magnetisierungsvorbereitungs(MP)-Segment, das mit Ansichten der SWIFT-Auslesung verschachtelt ist. Der vorliegende Gegenstand ergibt T₂-gewichtete Bilder mit hoher Auflösung und klinischer Qualität bei einer Bandbreite von 62,5 kHz im menschlichen Gehirn durch Verwendung von T₂-MP-SWIFT.
Beispiel
T₂-MP-SWIFT kann durch Verwendung eines 4T-Forschmungs-MRI-Scanners implementiert werden. Der MP-Block ist schematisch in 3 dargestellt. T₂-MP-SWIFT verwendet zwei adiabatische HS4 R10-Impulse für eine Doppelinversions-Vorbereitung, gefolgt durch eine mit Lücken versehene, HSI-basierende SWIFT-Auslesung. Die adiabatische Doppelinversions-Vorbereitung wird nach jeweils 512 Speichenansichten der SWIFT-Auslesung (insgesamt 96.000 radiale k-Raum-Speichen) eingefügt.
Eine Kopfabbildung kann unter Verwendung einer üblichen kreispolarisierten TEM-Kopfspule mit einer ”langen” Quadratur-Eingabe/Ausgabe-TEM, die ein sehr niedriges kurzes T₂-Hintergrundsignal hat, durchgeführt werden.
Wie anderswo in diesem Dokument erwähnt ist, ist die SWIFT-Abbildungsfolge bei 4T auf eine Bandbreite von 62,5 kHz begrenzt, wenn die TEM-Kopfspule verwendet wird.
Ergebnisse.
Die 5A und 5B illustrieren repräsentativen Scheiben von SWIFT (5A) und von T₂-MP-SWIFT (5B) für einen normalen Kopf eines erwachsenen Menschen. Das T₂-MP-SWIFT-Bild enthält ein etwas wieder erholtes kurzes T₂-Signal, wobei der Kontrast durch ein langes T₂-Signal dominiert wird. 5A enthält einen SWIFT-Datensatz mit 2°-Standardkippwinkel, 62,5 kHz, TR = 4,9 ms, 8 Minuten, 96.000 gleichförmigen radialen fid-Ansichten (Speiche), der durch eine Rastermodus-Software in eine isotrope Nennauflösung von 256 × 265 × 256 rekonstruiert wurde. 5B enthält dieselbe nominelle Scheibe mit T₂-MP-SWIFT, unter Verwendung von zwei 30 ms HS4 R10–180°-Impulsen, wobei keine andere zusätzliche Wiedererholungszeit als 512 Ansichten der SWIFT-Auslesung (etwa 2,5 s), gegeben ist, mit einer Abbildungszeit von etwas über 8 Minuten, wobei alle anderen Parameter unverändert bleiben.
Die SWIFT-Folge ist im Wesentlichen ruhiger als eine kartesische, T₂-gewichtete 2D- oder 3D-Folge von ähnlicher Bandbreite, die einen 4T-Scanner verwendet. Während bei einer MRI-Sitzung, die nur SWIFT verwendet, kein Gehörschutz erforderlich ist, fügt die T2-MP-SWIFT-Vorbereitung etwas Geräusch hinzu; jedoch kann der Gradientenanstieg glatter gemacht werden, da das Zeitverhalten nicht kritisch ist.
Zusammenfassend illustrieren die Figuren das Folgende:
5A: SWIFT 3D Isotrop 256³ 8 min. 62,5 kHz Bandbreite. Totzeit ~3–5 μs. TR ist 4,9 ms. Kippwinkel ist 2°.
5B T₂-MP-SWIFT 3D, 8 min. Vorbereitung ist doppelte adiabatische Inversion. (60 ms insgesamt) bei jeweils 512 SWIFT-Ansichten
Diskussion
Der Bildkontrast ist adiabatische T_1ρ, die T₁- und T₂-artige Komponenten hat. Anders als andere Abbildungsfolgen führt SWIFT eine Erregung im Wesentlichen gleichzeitig mit der Erfassung durch. Dies favorisiert die Wahl von Vorbereitungen, die die Magnetisierung in dem Längszustand lassen. Andere Vorbereitungs-Erregungs-Standardkombinationen können mit einem Rückkippen verwendet werden. Wie bei MP-SWIFT kann T₂-MP-SWIFT nützlich sein für die Abbildung von pädiatrischen und Angstpatienten.
Demgemäß kann eine 4T-Kopfabbildung unter Verwendung von MP-SWIFT für den T₂-Kontrast durchgeführt werden.
Teil 6
Im Folgenden wird ein Verfahren 600 gemäß einem Beispiel beschrieben, wie in 6 gezeigt ist.
Bei 610 enthält das Verfahren 600 die Erzeugung von MR-Daten durch Verwendung einer Folge von frequenzmodulierten Impulsen mit kurzer Wiederholungszeit TR, die eine Impulslänge T_P überschreitet.
Bei 620 enthält das Verfahren 600 die Einfügung von zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls in die Folge. Der Magnetisierungsimpuls ist mit dem Erregungsimpuls verschachtelt.
Bei 630 enthält das Verfahren 600 die Erzeugung eines Bildes unter Verwendung der MR-Daten.
Zusätzliche Bemerkungen
Verschiedene adiabatische Impulsprofile können für den vorliegenden Gegenstand verwendet werden, enthaltend beispielsweise HS1, HS4, HS8, HSn und BIR4 (B₁-unabhängiges Refokussieren). Ein adiabatischer Impuls ist sowohl amplitudenmoduliert als auch frequenzmoduliert und genügt der adiabatischen Bedingung. Zusätzlich zu einem adiabatischen Impuls kann der vorliegende Gegenstand implementiert werden durch Verwendung eines nichtadiabatischen Vorbereitungsimpulses. Ein adiabatischer Vorbereitungsimpuls kann verwendet werden, um eine Zerstörung von T₂ zu vermeiden.
Ein Vorbereitungsimpuls kann innerhalb einer Folge von anderen Impulsen verschachtelt werden. Beispielsweise kann ein Vorbereitungsimpuls innerhalb einer SWIFT-Folge verschachtelt werden. zusätzlich kann ein Vorbereitungsimpuls periodisch oder aperiodisch sein.
Beispiele für Folgen können unter Verwendung einer Schreibweise beschrieben werden, in denen S SWIFT bezeichnet und P_n einen Vorbereitungsimpuls n bezeichnet. Derart kann der vorliegende Gegenstand unter Verwendung irgendeiner der folgenden repräsentativen Folgen implementiert werden:
P₁SSSS P₁SSSS P₁P₂SSSS P₁SSSS P₁P₂
P₁SSSS P₂SSSS P₁SSSS P₂
P₁SS P₁SS P₁SS
Im Allgemeinen kann der Vorbereitungsimpuls einen invertierten Impuls, einen Fettunterdrückungs(FS)-Impuls oder einen verschachtelten FS und Wasserunterdrückung (WS) enthalten. Zusätzlich kann eine Folge einen, zwei, drei oder mehr Impulse pro Vorbereitung enthalten. Der Vorbereitungsimpuls kann versetzt oder periodisch sein.
Ein Beispiel für den vorliegenden Gegenstand kann verwendet werden für kurze T₂-bewahrende Vorbereitungen und für lange T₂-unterdrückende Vorbereitungen. Demgemäß ist der vorliegende Gegenstand geeignet für Fettunterdrückung oder Wasserunterdrückung (bewahrt kurze T₂).
Ein kombiniertes T₁-gewichtetes und T₂-gewichtetes Bild kann erzeugt werden durch Verwendung des vorliegenden Gegenstands mit geeigneter Auswahl eines Zurückkipp/Abwärtskipp-Impulses.
Die vorstehende detaillierte Beschreibung enthält Bezugnahmen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der detaillierten Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen im Wege der Illustration bestimmte Ausführungsbeispiele, durch die die Erfindung ausgeführt werden kann. Diese Ausführungsbeispiele werden hier auch als ”Beispiele” bezeichnet. Derartige Beispiele können Elemente zusätzlich zu den gezeigten und beschriebenen enthalten. Jedoch betrachten die vorliegenden Erfinder auch Beispiele, bei denen nur die gezeigten und beschriebenen Elemente vorgesehen sind.
Alle Veröffentlichungen, Patente und Patentdokumente, auf die in diesem Dokument Bezug genommen ist, werden hier in ihrer Gesamtheit einbezogen, so als ob sie individuell einbezogen wären. In dem Fall von nicht übereinstimmenden Verwendungen zwischen diesem Dokument und solchen durch Bezugnahme einbezogenen Dokumenten ist die Verwendung in dem (den) einbezogenen Dokument(en) als ergänzend zu derjenigen in diesem Dokument anzusehen; für unvereinbare Nichtübereinstimmungen ist die Verwendung in diesem Dokument bestimmend.
In diesem Dokument wird der Begriff ”ein” so verwendet, wie es in Patentdokumenten üblich ist, dass er eins oder mehr als eins enthält, unabhängig von jedem anderen Beispiel oder jeder Verwendung von ”zumindest eins” oder ”eins oder mehr”. In diesem Dokument wird der Begriff ”oder” so verwendet, dass er sich auf ein nicht ausschließliches oder bezieht, derart, dass ”A oder B” die Alternativen ”A, aber nicht B”, ”B, aber nicht A” und ”A und B” enthält, sofern dies nicht anders angezeigt ist. In den angefügten Ansprüchen werden die Begriffe ”enthaltend” und ”in denen” als die äquivalente der jeweiligen Begriffe ”aufweisend” und ”worin” verwendet. Auch sind in den folgenden Ansprüchen die Begriffe ”enthaltend” und ”aufweisend” nicht abschließend, d. h., ein System, eine Vorrichtung, ein Gegenstand oder ein Verfahren, die Elemente zusätzlich zu denen nach einem derartigen Begriff in einem Anspruch aufgeführten enthalten, werden auch als in den Bereich des Anspruchs fallend angesehen. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe ”erster”, ”zweiter” und ”dritter” usw. lediglich als Kennzeichnungen verwendet und es ist nicht beabsichtigt, ihren Objekten numerische Anforderungen aufzuerlegen.
Hier beschriebene Verfahrensbeispiele können zumindest teilweise maschinen- oder computerimplementiert sein. Einige Beispiele können ein computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium enthalten, die mit Befehlen codiert sind, die zur Ausbildung einer elektronischen Vorrichtung für die Durchführung von in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Verfahren betätigbar sind. Eine Implementierung derartiger Verfahren kann einen Code enthalten, wie einen Mikrocode, einen Sprachzusammenstellungcode, einen Sprachcode mit höherem Pegel oder dergleichen. Ein derartiger Code kann computerlesbare Befehle zum Durchführen verschiedener Verfahren enthalten. Der Code kann Teile von Computerprogrammprodukten bilden. Weiterhin kann der Code greifbar in einem oder mehreren flüchtigen oder nichtflüchtigen, computerlesbaren Medien während der Ausführung oder zu anderen Zeiten gespeichert werden. Diese computerlesbaren Medien können enthalten, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein:
Platten, entfernbare magnetische Scheiben, entfernbare optische Scheiben (z. B. CDs und digitale Videoscheiben), Magnetkassetten, Speicherkarten oder -stifte, Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAMs), Festwertspeicher (ROMS) und dergleichen.
Die vorstehende Beschreibung soll veranschaulichend, aber nicht beschränkend sein. Beispielsweise können die vorbeschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte hiervon) miteinander kombiniert verwendet werden. Andere Ausführungsbeispiele können beispielsweise durch einen Fachmann bei Betrachtung der vorstehenden Beschreibung verwendet werden. Die Zusammenfassung ist gemäß 37 C.F.R. $ 1.72(b) abgefasst, um dem Leser zu ermöglichen, die Natur der technischen Offenbarung schnell zu erfassen. Sie ist unter der Voraussetzung eingereicht, dass sie nicht zur Interpretation oder zur Beschränkung des Bereichs der Ansprüche verwendet wird. Auch können in der vorstehenden detaillierten Beschreibung verschiedene Merkmale zusammengefasst werden. Dies soll nicht dahingehend gedeutet werden, dass beabsichtigt ist, dass ein nicht beanspruchtes, offenbartes Merkmal wesentlich für einen der Ansprüche ist. Stattdessen kann der erfinderische Gegenstand in weniger als allen Merkmalen eines bestimmten offenbarten Ausführungsbeispiels liegen. Somit sind die folgenden Ansprüche hier in die detaillierte Beschreibung einbezogen, wobei jeder Anspruch eigenständig für ein getrenntes Ausführungsbeispiel steht. Der Bereich der Erfindung ist mit Bezug auf die angefügten Ansprüche zu bestimmen, zusammen mit dem vollständigen Bereich von Äquivalenten, auf die sich derartige Ansprüche erstrecken.

Claims

System, welches aufweist: einen Magnetresonanzscanner; und einen Prozessor, der mit dem Scanner gekoppelt und ausgebildet ist, eine Erregungsfolge zu einer Probe zu liefern, welche Erregungsfolge einen mit Lücken versehenen Impuls mit gewobbelter Frequenz und gewobbelter Amplitude enthält, wobei der Prozessor ausgebildet ist zum Verschachteln zumindest eines Magnetisierungsvorbereitungsimpulses in der Erregungsfolge, und ausgebildet ist zum Erfassen von Spinsystemdaten zur Verwendung für die Erzeugung eines Bildes.
System nach Anspruch 1, bei dem der Magnetresonanzscanner einen inhomogenen Magneten enthält.
System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Prozessor ausgebildet ist zum Liefern zumindest eines adiabatischen Impulses.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der zumindest einen Magnetisierungsvorbereitungsimpuls einen hyperbolischen Secans-Impuls enthält.
Verfahren, welches aufweist: Erzeugen von MR-Daten durch Verwendung einer Folge von frequenzmodulierten Impulsen mit einer Wiederholungszeit TR, die eine Impulslänge T_P überschreitet; Einfügen von zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls in die Folge; und Erzeugen eines Bildes unter Verwendung der MR-Daten.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Folge eine SWIFT-Folge enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem das Einfügen von zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls das Einfügen eines adiabatischen Impulses enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem das Einfügen von zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls das Einfügen von zwei oder mehr adiabatischen Impulsen enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem das Einfügen von zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls das Auswählen eines Impulses, um einen T₂-gewichteten Kontrast zu erhalten, enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem das Einfügen von zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls das Auswählen eines Impulses, um eine B₁-Unempfindlichkeit zu erhalten, enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem das Einfügen von zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls das Einfügen eines HS4-Impulses enthält.
Computerlesbares Medium mit darin gespeicherten, durch einen Computer ausführbaren Befehlen zum Durchführen eines Verfahrens, welches aufweist: Erregen eines Subjekts unter Verwendung einer Folge von frequenzgewobbelten Impulsen; Erregen des Subjekts mit zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls; Erfassen von Spinsystemdaten während zumindest einer vorbestimmten Lücke in den Impulsen; und Erzeugen eines Bildes durch Verwendung der Spinsystemdaten.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 12, bei dem das Erregen des Subjekts durch Verwenden der Folge die Verwendung von SWIFT enthält.
Computerlesbares Medium nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem das Erregen des Subjekts mit zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls das Erregen des Subjekts mit zumindest einem adiabatischen Impuls enthält.
Computerlesbares Medium nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem das Erregen des Subjekts mit zumindest einem adiabatischen Impuls das Zuführen von zumindest einem HS4-Impuls enthält.
Computerlesbares Medium nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem das Erregen des Subjekts das Verschachteln einer adiabatischen Doppelinversionsvorbereitung enthält.
Computerlesbares Medium nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem das Erfassen der Spinsystemdaten das Erfassen von radialen Abbildungsdaten enthält.
Computerlesbares Medium mit darin gespeicherten, durch einen Computer ausführbaren Befehlen zum Durchführen eines Verfahrens, welches aufweist: Erregen eines Subjekts durch Verwendung einer Folge von frequenzgewobbelten Impulsen; Erfassen von ersten Spinsystemdaten während zumindest einer vorbestimmten Lücke in den Impulsen; Erzeugen eines ersten Bildes unter Verwendung der ersten Spinsystemdaten; Erregen des Subjekts mit zumindest einem Magnetisierungsvorbereitungsimpuls, der mit der Folge verschachtelt ist; Erfassen zweiter Spinsystemdaten während zumindest einer vorbestimmten Lücke in den Impulsen mit dem verschachtelten Magnetisierungsvorbereitungsimpuls; Erzeugen eines zweiten Bildes unter Verwendung der zweiten Spinsystemdaten; und Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes auf der Grundlage eines Verhältnisses aus dem ersten Bild und dem zweiten Bild.