-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Magnetresonanz(MR)-Bildgebungssystem und insbesondere ein System und Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung mit reduziertem Sichtfeld.
-
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
-
Magnetresonanz-Bildgebung (MR-Bildgebung) ist eine medizinische Bildgebungsmodalität, die Bilder von dem Inneren eines menschlichen Körpers erzeugen kann, ohne Röntgenstrahlen oder eine andere ionisierende Strahlung einzusetzen. MR-Bildgebung verwendet einen leistungsstarken Magneten, um ein starkes, gleichförmiges, statisches Magnetfeld (d.h. das „Hauptmagnetfeld“) zu erzeugen. Wenn ein menschlicher Körper oder ein Teil eines menschlichen Körpers in dem Hauptmagnetfeld platziert ist, werden die Kernspins, die den Wasserstoffkernen in einem Gewebewasser zugeordnet sind, polarisiert. Dies bedeutet, dass die magnetischen Momente, die diesen Spins zugeordnet sind, in bevorzugter Weise entlang der Richtung des Hauptmagnetfeldes ausgerichtet werden, was eine geringe Nettogewebemagnetisierung entlang dieser Achse (der „z-Achse“ durch Konvention) zur Folge hat. Ein MR-Bildgebungssystem weist ferner als Gradientenspulen bezeichnete Komponenten auf, die räumlich variierende Magnetfelder mit kleinerer Amplitude erzeugen, wenn ein Strom an diese angelegt wird. Gewöhnlich sind Gradientenspulen ausgelegt, um eine Magnetfeldkomponente zu erzeugen, die entlang der z-Achse ausgerichtet ist und deren Amplitude mit der Position entlang einer der z-, y- oder x-Achsen linear variiert. Der Effekt einer Gradientenspule besteht darin, eine kleine Rampe auf der Magnetfeldstärke und damit gleichzeitig auf der Resonanzfrequenz der Kernspins entlang einer einzelnen Achse zu erzeugen. Es werden drei Gradientenspulen mit oktogonalen Achsen verwendet, um das MR-Signal durch Erzeugung einer Signaturresonanzfrequenz an jeder Stelle in dem Körper „räumlich zu kodieren“. Es werden Hochfrequenz(HF)-Spulen verwendet, um HF-Energieimpulse an oder in der Nähe der Resonanzfrequenz der Wasserstoffkerne zu erzeugen. Die HF-Spulen werden verwendet, um Energie zu dem Kernspinsystem in einer kontrollierten Weise hinzuzufügen. Wenn die Kernspins anschließend zurück zu ihrem Ruheenergiezustand relaxieren, geben sie Energie in Form eines HF-Signals ab. Dieses Signal wird durch das MR-Bildgebungssystem erfasst und unter Verwendung eines Computers und bekannter Rekonstruktionsalgorithmen in ein Bild umgesetzt.
-
MR-Bilder können erzeugt werden, indem Ströme an die Gradienten- und HF-Spulen entsprechend bekannten Algorithmen angelegt werden, die als „Impulssequenzen“ bezeichnet werden. Die Auswahl einer Impulssequenz bestimmt die relative Erscheinung verschiedener Gewebearten in den resultierenden Bildern. Verschiedene Gewebeeigenschaften können genutzt werden, um Bilder mit einem gewünschten Kontrast zwischen verschiedenen Geweben zu erzeugen. Es sind viele spezielle Techniken entwickelt worden, um MR-Bilder für vielfältige Anwendungen zu akquirieren. Um die zur Durchführung von MR-Untersuchungen benötigte Zeit zu reduzieren, sind Impulssequenzen entwickelt worden, die extrem schnelle Akquisitionen einer großen Menge an Daten ermöglichen. Zeitreduktionen sind für die Akquisition hoch auflösender Bilder sowie zur Unterdrückung von Bewegungseffekten und zur Reduktion von Beschwerden bei Patienten in dem Untersuchungsprozess besonders wichtig. Drastische Reduktionen der Akquisitionszeit sind durch eine Technik erhalten worden, die als Echo-Planar-Bildgebung (EPI, echo planar imaging) bezeichnet wird. Bei der EPI wird eine bipolare Gradientensignalform gleichzeitig mit der Echosignalfolgeakquisition verwendet. Jedes Echo in der Echosignalfolge wird, gewöhnlich durch einen kleinen Blip-Gradientenimpuls, individuell phasenkodiert, um eine k-Raum-Datenlinie zu erzeugen. Dabei können mehrere k-Raum-Linien in einer einzelnen Anregung akquiriert werden. Die in einer einzelnen Anregung akquirierten k-Raum-Linien können verwendet werden, um ein Bild zu rekonstruieren, eine Technik, die als „Single-Shot-EPI“ („Einzelschuss-EPI“) bezeichnet wird.
-
In manchen klinischen Anwendungen ist es erwünscht, „diffusionsgewichtete“ Bilder zu akquirieren, in denen Gewebe, die entweder höhere oder geringere Wasserselbstdiffusionseigenschaften im Vergleich zu anderen Geweben haben, hervorgehoben werden. Gewöhnlich wird eine Diffusionsgewichtung unter Verwendung eines Paares großer Gradientenimpulse, die einen HF-Refokussierungsimpuls einklammern, implementiert. Der Diffusionsgewichtungsgradient sensibilisiert die MR-Signale für die Diffusion von Wassermolekülen, was anschließend als ein Kontrastmechanismus zur Unterscheidung verschiedener Gewebe genutzt werden kann. Die diffusionsgewichtete Bildgebung ist mit EPI-Techniken kombiniert worden (DW-EPI), und viele klinische diffusionsgewichtete Bildgebungsanwendungen werden mit einer Single-Shot-Sequenz durchgeführt, wie beispielsweise die Single-Shot-Echo-Planar-Bildgebung (ss-EPI). Zum Beispiel wird eine diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) zunehmend bei routinemäßigen klinischen MR-Scans angewandt, um die Entwicklung oder Degeneration von Gewebemikrostrukturen zu beurteilen.
-
Methoden mit reduziertem Sichtfeld (rFOV, reduced field of view) sind als eine Möglichkeit entwickelt worden, um eine Single-Shot echoplanare (ss-EPI) diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) mit zulässiger Bildverzerrung bei suszeptibiltätsanfälligen Anatomien zu erreichen, und als ein Wegbereiter zur hochauflösenden DWI. Ein zweidimensionaler (2D) räumlich selektiver echoplanarer (EP) HF-Anregungsimpuls mit blipped (kurzen impulsförmigen) Gradienten entlang der Schichtauswahlachse kann verwendet werden, um durch Anregung einer begrenzten Ausdehnung in der Phasen-Sichtfeldrichtung ein reduziertes Sichtfeld zu erreichen. Eine derartige rFOV-Anregung kann auch für andere Sequenzen mit erweiterten Echosignalfolgen, wie beispielsweise Fast-Spin-Echo, vorteilhaft sein. Eine Herausforderung bei einer derartigen Methode ist jedoch die beschränkte Schichtabdeckung, die pro Akquisition erzielt wird. Bedenken zum Beispiel über eine Teilsättigung an Schichtstelen, die sich mit den periodischen Nebenkeulenstellen des HF-Anregungsprofils überlappen können, begrenzen die Schichtabdeckung auf die Anzahl von Schichten, die innerhalb des Abstands zwischen den periodischen Nebenkeulen des HF-Anregungsprofils aufgenommen werden können. In vielen Anwendungen, wie beispielsweise der axialen DWI der Wirbelsäule oder Brust, ergibt dies keine hinreichende Abdeckung.
-
Es würde erwünscht sein, ein System und Verfahren für eine MR-Bildgebung mit reduziertem Sichtfeld zu schaffen, das die Schichtabdeckung durch Verwendung eines mehrbandigen HF-Refokussierungsimpulses vergrößert. Rekonstruktionstechniken, wie beispielsweise parallele Bildgebung, können zur Auflösung eines Signals aus gleichzeitig akquirierten Schichten angewandt werden, indem die Spulensensitivitätsunterschiede zwischen den gleichzeitig akquirierten Schichtstellen genutzt werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß einer Ausführungsform enthält ein Magnetresonanz(MR)-Bildgebungssystem eine Resonanzanordnung, die einen Magneten, mehrere Gradientenspulen und wenigstens eine Hochfrequenz(HF)-Spule enthält. Ein HF-Transceiversystem, das mit der wenigstens einen HF-Spule verbunden und eingerichtet ist, um MR-Daten von der wenigstens einen HF-Spule zu empfangen, und eine Steuereinrichtung, die mit der Resonanzanordnung und dem HF-Transceiversystem verbunden und programmiert ist, um eine Impulssequenz unter Verwendung der mehreren Gradientenspulen und der wenigstens einen HF-Spule anzuwenden, wobei die Impulssequenz einen zweidimensionalen (2D) Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls mit mehreren Nebenkeulen entlang einer Schichtauswahlachse und einen mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls enthält, MR-Daten als Reaktion auf die Anwendung der Impulssequenz zu akquirieren, wobei die MR-Daten mehreren Schichtstellen entsprechen, ein MR-Bild mit reduziertem Sichtfeld für jede Schichtstelle auf der Basis der MR-Daten zu rekonstruieren und die MR-Bilder anzuzeigen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält ein Verfahren zur Magnetresonanz(MR)-Bildgebung mit reduziertem Sichtfeld ein Anwenden einer Impulssequenz unter Verwendung mehrerer Gradientenspulen und wenigstens einer HF-Spule, wobei die Impulssequenz einen zweidimensionalen (2D) Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls mit mehreren Nebenkeulen entlang einer Schichtauswahlachse und einen mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls enthält, Akquirieren von MR-Daten als Reaktion auf die Anwendung der Impulssequenz, wobei die MR-Daten mehreren Schichtstellen entsprechen, Rekonstruieren eines MR-Bildes mit reduziertem Sichtfeld für jede Schichtstelle auf der Basis der MR-Daten und Anzeigen der MR-Bilder.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium, das computerausführbare Instruktionen zur Durchführung eines Verfahrens zur Magnetresonanz(MR)-Bildgebung mit reduziertem Sichtfeld aufweist, einen Programmcode zur Anwendung einer Impulssequenz unter Verwendung der mehreren Gradientenspulen und der wenigstens einen HF-Spule, wobei die Impulssequenz einen zweidimensionalen (2D) echoplanaren HF-Anregungsimpuls mit mehreren Nebenkeulen entlang einer Schichtauswahlachs enthält und einen mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls enthält, einen Programmcode zur Akquisition von MR-Daten als Reaktion auf die Anwendung der Impulssequenz, wobei die MR-Daten mehreren Schichtstellen entsprechen, einen Programmcode zur Rekonstruktion eines MR-Bildes mit reduziertem Sichtfeld für jede Schichtstelle auf der Basis der MR-Daten und einen Programmcode zur Anzeige der MR-Bilder.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen umfassender verstanden, in denen die Bezugszeichen sich auf gleiche Teile beziehen und in denen zeigen:
-
1 ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Magnetresonanz(MR)-Bildgebungssystem gemäß einer Ausführungsform;
-
2 eine grafische Darstellung einer beispielhaften Impulssequenz zur diffusionsgewichteten Echo-Planar-Bildgebung (DW-EPI) gemäß einer Ausführungsform;
-
3 einen beispielhaften 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls und Gradienten, die bei dem 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls ausgegeben werden, gemäß einer Ausführungsform;
-
4 einen beispielhaften mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls gemäß einer Ausführungsform;
-
5 ein Verfahren zur MR-Bildgebung mit reduziertem Sichtfeld gemäß einer Ausführungsform;
-
6A eine beispielhafte grafische Vorschrift für ein reduziertes Sichtfeld an drei Schichtstellen eines Objektes gemäß einer Ausführungsform; und
-
6B beispielhafte Bilder eines reduzierten Sichtfeldes für die in 6A veranschaulichten Schichtstelen gemäß einer Ausführungsform.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Magnetresonanz(MR)-Bildgebungssystems gemäß einer Ausführungsform. Der Betrieb des MR-Bildgebungssystems 10 wird von einer Bedienerkonsole 12 aus gesteuert, die eine Tastatur oder eine andere Eingabevorrichtung 13, ein Bedienfeld 14 und eine Anzeige 16 enthält. Die Konsole 12 kommuniziert über eine Verbindung 18 mit einem Computersystem 20 und stellt eine Schnittstelle für einen Bediener bereit, um MR-Bildgebungsscans vorzuschreiben, resultierende Bilder anzuzeigen, eine Bildverarbeitung an den Bildern durchzuführen und Daten und Bilder zu archivieren. Das Computersystem 20 enthält eine Anzahl von Modulen, die miteinander zum Beispiel über elektrische und/oder Datenverbindungen kommunizieren, wie sie beispielsweise durch Verwendung einer Rückwandplatine 20a bereitgestellt haben. Die Datenverbindungen können direkte drahtgebundene Verbindungen sein oder können Glasfaserverbindungen oder drahtlose Kommunikationsverbindungen oder dergleichen sein. Die Module des Computersystems 20 enthalten ein Bildprozessormodul 22, ein CPU-Modul 24 und ein Speichermodul 26, das einen Bildspeicher zur Speicherung von Bilddatenarrays enthalten kann. In einer alternativen Ausführungsform kann das Bildprozessormodul 22 durch eine Bildverarbeitungsfunktionalität an dem CPU-Modul 24 ersetzt werden. Das Computersystem 20 ist mit Archivierungsmedienvorrichtungen, einem permanenten oder Sicherungsspeicher oder einem Netzwerk verbunden. Das Computersystem 20 kann ferner mit einem gesonderten Systemsteuercomputer 32 über eine Verbindung 34 kommunizieren. Die Eingabevorrichtung 13 kann eine Maus, einen Joystick, eine Tastatur, einen Trackball, einen durch Berührung betätigten Bildschirm, einen Eingabestift, eine Sprachsteuerung oder eine beliebige ähnliche oder äquivalente Eingabevorrichtung enthalten und kann zur interaktiven Geometrievorschrift verwendet werden.
-
Der Systemsteuerungscomputer 32 enthält einen Satz von Modulen, die über elektrische und/oder Datenverbindungen 32a in Kommunikationsverbindung miteinander stehen. Die Datenverbindungen 32a können direkte drahtgebundene Verbindungen sein oder können Glasfaserverbindungen oder drahtlose Kommunikationsverbindungen oder dergleichen sein. In alternativen Ausführungsformen können die Module des Computersystems 20 und des Systemsteuerungscomputers 32 auf demselben Computersystem oder auf mehreren Computersystemen implementiert sein. Die Module des Systemsteuerungscomputers 32 enthalten ein CPU-Modul 36 und ein Pulsgeneratormodul 38, das mit der Bedienerkonsole 12 über eine Kommunikationsverbindung 40 verbunden ist. Das Pulsgeneratormodul 38 kann alternativ in die Scannerausrüstung (zum Beispiel eine Resonanzanordnung) integriert sein. Gerade über die Verbindung 40 empfängt der Systemsteuerungscomputer 32 Befehle von dem Bediener, um die Scansequenz anzuzeigen, die durchgeführt werden soll. Das Pulsgeneratormodul 38 betreibt die Systemkomponenten, die die gewünschte Impulssequenz ausspielen (d.h. durchführen), durch Aussendung von Instruktionen, Befehlen und/oder Anforderungen, die den Zeitablauf, die Stärke und Gestalt der HF-Impulse und die Impulssequenzen, die erzeugt werden sollen, sowie die Zeitsteuerung und Länge des Datenakquisitionsfensters beschreiben. Das Pulsgeneratormodul 38 ist mit einem Gradientenverstärkersystem 42 verbunden und erzeugt Daten, die als Gradientensignalformen bezeichnet werden und die den Zeitablauf und die Gestalt der Gradientenimpulse steuern, die während des Scans eingesetzt werden sollen. Das Pulsgeneratormodul 38 kann ferner Patientendaten von einer physiologischen Akquisitionssteuereinrichtung 44 empfangen, die Signale von einer Anzahl unterschiedlicher Sensoren empfängt, die mit dem Patienten verbunden sind, wie beispielsweise EKG-Signale von Elektroden, die an den Patienten angeschlossen sind. Das Pulsgeneratormodul 38 ist mit einer Scanraumschnittstellenschaltung 46 verbunden, die Signale von verschiedenen Sensoren empfängt, die dem Zustand des Patienten und des Magnetsystems zugeordnet sind. Gerade über die Scanraumschnittstellenschaltung 46 empfängt ein Patientenpositionierungssystem 48 Befehle, um den Patiententisch zu den gewünschten Positionen für den Scan zu überführen.
-
Die durch das Pulsgeneratormodul 38 erzeugten Gradientensignalformen werden an das Gradientenverstärkersystem 42 angelegt, das Gx-, Gy- und Gz-Verstärker aufweist. Jeder Gradientenverstärker regt eine zugehörige physikalische Gradientenspule in einer Gradientenspulenanordnung, die allgemein mit 50 bezeichnet ist, an, um die Magnetfeldgradientimpulse zu erzeugen, die zur räumlichen Kodierung akquirierter Signale verwendet werden. Die Gradientenspulenanordnung 50 bildet einen Teil einer Resonanzanordnung 52, die einen supraleitenden Polarisationsmagneten mit supraleitenden Hauptspulen 54 enthält. Die Resonanzanordnung 52 kann eine Ganzkörper-HF-Spule 56, Oberflächen- oder parallele Bildgebungsspulen 76 oder beides enthalten. Die Spulen 56, 76 der HF-Spulenanordnung können sowohl zum Senden als auch zum Empfangen oder nur zum Senden oder nur zum Empfangen eingerichtet sein. Ein Patient oder Bildgebungsobjekt 70 kann innerhalb eines zylindrischen Patientenbildgebungsvolumens 72 der Resonanzanordnung 52 positioniert werden. Ein Transceivermodul 58 in dem Systemsteuerungscomputer 32 erzeugt Impulse, die durch einen HF-Verstärker 60 verstärkt und an die HF-Spulen 56, 76 durch einen Sende-/Empfangsschalter 62 angekoppelt werden. Die durch die angeregten Kerne in dem Patienten emittierten resultierenden Signale können durch dieselbe HF-Spule 56 erfasst und durch den Sende-/Empfangsschalter 62 an einen Vorverstärker 64 angekoppelt werden. Alternativ können die durch die angeregten Kerne emittierten Signale durch gesonderte Empfangsspulen, wie beispielsweise parallele oder Oberflächenspulen 76, erfasst werden. Die verstärkten MR-Signale werden in dem Empfangsabschnitt des Transceivers 58 demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Der Sende-/Empfangsschalter 62 wird mittels eines Signals von dem Pulsgeneratormodul 38 gesteuert, um den HF-Verstärker 60 während des Sendemodus mit der HF-Spule 56 elektrisch zu verbinden und um den Vorverstärker 64 während des Empfangsmodus mit der HF-Spule 56 zu verbinden. Der Sende-/Empfangsschalter 62 kann auch ermöglichen, dass eine gesonderte HF-Spule (zum Beispiel eine parallele oder Oberflächenspule 76) in dem Sende- oder dem Empfangsmodus verwendet werden kann.
-
Die durch die HF-Spule 56 oder die parallele oder Oberflächenspule 76 erfassten MR-Signale werden durch das Transceivermodul 58 digitalisiert und zu einem Speichermodul 66 in dem Systemsteuerungscomputer 32 übertragen. Gewöhnlich werden Datenrahmen, die MR-Signale entsprechen, vorrübergehend in dem Speichermodul 66 gespeichert, bis sie anschließend transformiert werden, um Bilder zu erzeugen. Ein Arrayprozessor 68 verwendet ein bekanntes Transformationsverfahren, am häufigsten eine Fourier-Transformation, um aus den MR-Signalen Bilder zu erzeugen. Diese Bilder werden über die Verbindung 34 zu dem Computersystem 20 übertragen, wo sie in einem Speicher gespeichert werden. Als Reaktion auf Befehle, die von der Bedienerkonsole 12 empfangen werden, können diese Bilddaten in einem Langzeitspeicher archiviert werden, oder sie können durch den Bildprozessor 22 weiter verarbeitet und zu der Bedienerkonsole 12 übermittelt und auf der Anzeige 16 präsentiert werden.
-
2 veranschaulicht eine beispielhafte diffusionsgewichtete Echo-Planar-Bildgebungs(DW-EPI)-Impulssequenz gemäß einer Ausführungsform. Die Impulssequenz 200 kann auf einem MR-Bildgebungssystem, wie zum Beispiel dem MR-Bildgebungssystem 10, das in 1 veranschaulicht ist, ausgeführt werden. 2 enthält eine HF-Achse 202, eine Auslese- oder Frequenzkodiergradientenachse 218 (zum Beispiel eine x-Achse), eine Phasenkodiergradientenachse 226 (zum Beispiel eine y-Achse) und eine Schichtauswahlgradientenachse 208 (zum Beispiel eine z-Achse). Die Impulssequenz 200 ist als eine diffusionsgewichtete Single-Shot-Spin-Echo-EPI-Sequenz konfiguriert. Ein 90° HF-Anregungsimpuls 204 wird erzeugt, um eine Quermagnetisierung in einem interessierenden Bereich und Material hervorzurufen. Der HF-Anregungsimpuls 204 wird gemeinsam mit einem Schichtauswahlgradienten 210 angewandt, um eine Quermagnetisierung in mehreren Bildgebungsschichten hervorzurufen.
-
Ein 180° HF-Refokussierungsimpuls 206 wird in Gegenwart eines Schichtauswahlgradientenimpulses 216 erzeugt, um die Quermagnetisierung zu refokussieren und um ein Spin-Echo zu erzeugen. Eine Diffusionsgewichtung wird durch Anwendung von Diffusionsgradienten entlang der Schichtauswahlachse 208, der Ausleseachse (oder Frequenzkodierachse) 218 und der Phasenkodierachse 226 erzielt. Entlang der Schichtauswahlachse 208 wird ein erster Diffusionsgradient 212 vor dem HF-Refokussierungsimpuls 206 erzeugt, und ein zweiter Diffusionsgradient 214 wird nach dem HF-Refokussierungsimpuls 206 erzeugt. Entlang der Ausleseachse (oder Frequenzkodierachse) 218 wird ein erster Diffusionsgradient 220 vor dem HF-Refokussierungsimpuls 206 erzeugt, und ein zweiter Diffusionsgradient 222 wird nach dem HF-Refokussierungsimpuls 206 erzeugt. Entlang der Phasenkodierachse 226 wird ein erster Diffusionsgradient 230 vor dem HF-Refokussierungsimpuls 206 erzeugt, und ein zweiter Diffusionsgradient 232 wird nach dem HF-Refokussierungsimpuls 206 erzeugt. Entlang jeder Achse 208, 218, 226 weisen die ersten Diffusionsgradienten 212, 220, 230 und die zweiten Diffusionsgradienten 214, 222, 232 jeweils eine gleiche Fläche und die gleiche Polarität auf. Die Amplitude und andere Eigenschaften der Diffusionsgewichtungsgradienten entlang einer bestimmten Achse können verändert werden, um eine Diffusion entlang verschiedener Richtungen zu messen, wie dies in der Technik bekannt ist.
-
Es wird eine Reihe von oszillierenden Auslesegradientenimpulsen 224 auf der Ausleseachse 218 erzeugt, um MR-Signale zu akquirieren. Jeder der Auslesegradientenimpulse 224 oszilliert in der Polarität, um eine Reihe von Echos 226 zu lesen. Es wird ein erster Phasenkodiergradient 228 auf der Phasenkodierachse 226 erzeugt, gefolgt von einer Reihe von Impulsen oder „Blips“ 234. Jeder Blip 234 wird an einer Stelle angewandt, an der die Auslesegradienten 224 die Ausleseachse 218 schneiden (d.h. den Nulldurchgängen). Der HF-Anregungsimpuls 204 und der HF-Refokussierungsimpuls 206 können durch eine HF-Spule, wie beispielsweise die in 1 veranschaulichte HF-Spule 56, erzeugt werden. Die verschiedenen Gradienten können durch eine Gradientenspule in einer Gradientenspulenanordnung, wie beispielsweise der in 1 veranschaulichten Gradientenspulenanordnung 50, erzeugt werden.
-
Die Gestalt und Eigenschaften des HF-Anregungsimpulses und der zugehörigen Gradientenimpulse, wie sie anhand des gestrichelten Kastens 240 in 2 identifiziert sind, können eingerichtet sein, um eine Untersuchung mit reduziertem Sichtfeld zu erzielen. Während die folgende Beschreibung auf die beispielhafte DW-EPI-Impulssequenz Bezug nimmt, die in 2 veranschaulicht ist, sollte verstanden werden, dass die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren zusammen mit anderen Impulssequenzen mit erweiterten Echosignalfolgen, wie beispielsweise dem Fast-Spin-Echo, sowie mit anderen Sequenzen als diffusionsgewichteten Bildgebungssequenzen verwendet werden können. Um eine Anregung für reduziertes Sichtfeld bereitzustellen, kann der HF-Anregungsimpuls 204 ein 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls sein. 3 veranschaulicht einen beispielhaften 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls und die Echo-Planar-Gradienten, die gemeinsam mit dem 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls ausgegeben werden, gemäß einer Ausführungsform. Der HF-Anregungsimpuls 304 ist ein 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls, der sowohl in der Phasenkodierrichtung als auch in der Schichtauswahlrichtung selektiv ist. Der HF-Anregungsimpuls 304 weist eine echoplanare Trajektorie im k-Raum auf, die von oszillierenden trapezförmigen Gradienten 350 entlang einer Phasenkodierachse 326 und blipped Gradienten 310 entlang der Schichtauswahlachse 308 durchzogen ist.
-
Der 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls 304 regt eine Hauptkeule (oder Hauptstelle) und nahegelegene Nebenkeulen (oder Nebenstellen) an. Gewöhnlich refokussiert der HF-Refokussierungsimpuls 206, wie er in 2 veranschaulich ist, nur die Hauptkeule des 2D-HF-Anregungsprofils. In diesem Fall ist die Schichtabdeckung auf die Anzahl von Schichten begrenzt, die zwischen zwei benachbarten Nebenkeulen des periodischen 2D-HF-Anregungsprofils aufgenommen werden können. Um die Anzahl von Schichten, die pro Akquisition abgebildet werden können, zu erhöhen und folglich die anatomische Ebenenabdeckung der Untersuchung zu erhöhen, kann der herkömmliche 180° HF-Refokussierungsimpuls 206 durch einen mehrbandingen 180° HF-Refokussierungsimpuls, wie beispielsweise den in 4 veranschaulichten mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls 400, ersetzt werden. Der mehrbandige HF-Refokussierungsimpuls refokussiert die Hauptkeule sowie mehrere benachbarte Anregungsnebenkeulen des 2D-Anregungsprofils. Der mehrbandige HF-Refokussierungsimpuls ist derart ausgelegt, dass der Abstand zwischen den Stellen, die durch den mehrbandigen Refokussierungsimpuls gleichzeitig refokussiert werden (der „Bandtrennabstand“), gleich dem Trennabstand zwischen benachbarten Nebenkeulen des (in 3 veranschaulichten) 2D-Echo-Planar-Anregungsimpulses 304 ist. Außerdem kann der 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls in Verbindung mit dem mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls das Signal von einer offresonanten spektralen Spezies, wie beispielsweise Fett, die eine Trennung durch chemische Verschiebung von einer onresonanten spektralen Spezies, wie beispielsweise Wasser, erfährt, unterdrücken. In verschiedenen Ausührungsformen kann das Paar aus dem 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls und dem mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls, wie hierin beschrieben, in anderen Impulssequenzen, wie beispielsweise einem 2D-Fast-Spin-Echo, verwendet werden. 4 veranschaulicht einen beispielhaften mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls gemäß einer Ausführungsform. In 4 ist ein beispielhafter HF-Refokussierungsimpuls 400 mit drei (3) Bändern veranschaulicht. In einer Ausführungsform kann das mehrbandige HF-Refokussierungsimpuls 400 durch Kosinusmodulation eines herkömmlichen HF-Impulses, beispielsweise eines SINC-Impulses, entworfen werden. In einer anderen Ausführungsform können bekannte Verfahren, wie beispielsweise die VERSE(Variable Rate Selective Excitation, selektive Anregung mit variabler Rate)-Technik, verwendet werden, um die Dauer des mehrbandigen HF-Refokussierungsimpulses 400 zu verkürzen.
-
Für jede Anregung werden die Hauptkeule und die mehreren Nebenkeulenanregungsstellen gleichzeitig refokussiert, und ein MR-Signal wird (oder MR-Daten werden) von mehreren Schichtstellen gleichzeitig akquiriert. Das MR-Signal kann (oder die MR-Daten können) von HF-Spulen, wie beispielsweise den in 1 veranschaulichten HF-Spulen 56, 76, empfangen werden. In einer Ausführungsform können die gleichzeitig akquirierten MR-Signale von den mehreren Schichtstellen aufgelöst werden, und ein Bild (oder Bilder) mit reduziertem Sichtfeld kann (können) für jede Schichtstelle unter Verwendung bekannter paralleler Bildgebungstechniken, wie beispielsweise SENSE (Sensitivity Encoding, Sensitivitätskodierung) und ARC (Autocalibrating Reconstruction for Cartesian Sampling, Autokalibrierungsrekonstruktion für kartesische Bildgebung), rekonstruiert werden. In einer Ausführungsform kann ein Bild mit reduziertem Sichtfeld für jede der gleichzeitig akquirierten Schichtstellen durch Ausnutzung der Spulensensitivitätsunterschiede zwischen den gleichzeitig akquirierten Schichten rekonstruiert werden. In einer Ausführungsform können die Kalibrierungsdaten, die für die Schichtentfaltung benötigt werden, für jede einzelne Schichtstelle gesondert akquiriert werden. Der Faktor der Vergrößerung der Schichtabdeckung, die durch Verwendung einer 2D-Echo-Planar-HF-Anregung mit einem mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls im Gegensatz zu der Verwendung eines standardgemäßen HF-Refokussierungsimpulses erreicht wird, ist gleich der Anzahl von Bändern in dem mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls. Falls zum Beispiel der 2D-HF-Anregungsimpuls 304 für eine Maximalzahl von sechzehn (16) Schichten ausgelegt ist und der mehrbandige HF-Refokussierungsimpuls 400 ein Drei(3)-Band-Refokussierungsimpuls ist, kann eine Schichtabdeckung von achtundvierzig (48) Schichten in der gleichen Repetitionszeit (TR) erhalten werden.
-
5 veranschaulicht ein Verfahren zur MR-Bildgebung mit reduziertem Sichtfeld gemäß einer Ausführungsform. Im Block 502 wird ein Hauptmagnetfeld zum Beispiel an einen Patienten oder ein Objekt unter Verwendung eines Magneten eines Magnetresonanz-Bildgebungssystems, wie beispielsweise des in 1 veranschaulichten Magneten 54, angelegt. Im Block 502 wird eine Impulssequenz mit einem 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls und einem mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls unter Verwendung der Gradientenspulen und der HF-Spulen eines Magnetresonanz-Bildgebungssystems, wie beispielsweise der in 1 veranschaulichten Gradientenanordnung 50 und der HF-Spulen 56, 76, angelegt. Die Impulssequenz kann zum Beispiel eine diffusionsgewichtete Single-Shot(Einzelschuss)-EPI-Sequenz, eine 2DFSE-Sequenz oder eine beliebige sonstige Sequenz sein, die eine HF-Anregung und wenigstens eine einzige HF-Refokussierungsanregung verwendet. Wie vorstehend beschrieben, wird der mehrbandige HF-Refokussierungsimpuls verwendet, um die Anzahl von Schichten, die mit der 2D-Echo-Planar-HF-Anregung abgebildet werden können, zu erhöhen. Der mehrbandige HF-Refokussierungsimpuls refokussiert die Hauptkeule sowie die benachbarten Anregungsnebenkeulen des 2D-Anregungsprofils. Außerdem kann das Impulsbar, das aus dem 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls und dem mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls besteht, das Signal von Fett unterdrücken.
-
Zurückkehrend zu 5 werden im Block 506 MR-Daten (oder MR-Signale) von mehreren Schichtstelen als Reaktion auf das Anlegen der Impulssequenz im Block 504 akquiriert. Für jede Anregung werden die Hauptkeulen- und mehrere Anregungsnebenkeulenstellen durch den mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls gleichzeitig refokussiert, und ein MR-Signal wird (oder MR-Daten werden) von mehrere Schichtstellen gleichzeitig akquiriert. Die MR-Daten können von HF-Spulen des Magnetresonanz-Bildgebungssystems, wie beispielsweise den in 1 veranschaulichten HF-Spulen 76, empfangen werden. Im Block 508 wird ein MR-Bild mit reduziertem Sichtfeld für jede der gleichzeitig akquirierten Schichtstellen auf der Basis der akquirierten MR-Daten rekonstruiert. In einer Ausführungsform können die gleichzeitig akquirierten MR-Signale von den mehreren Schichtstellen aufgelöst werden, und ein Bild (oder Bilder) mit reduziertem Sichtfeld kann (können) unter Verwendung bekannter Techniken zur parallelen Bildgebung, wie beispielsweise SENSE (Sensitivity Encoding, Sensitivitätskodierung) und ARC (Autocalibrating Reconstruction for Cartesian Sampling, Autokalibrierungsrekonstruktion für kartesische Bildgebung), rekonstruiert werden. In einer Ausführungsform kann ein Bild für jede der gleichzeitig akquirierten Schichtstellen durch Nutzung der Spulensensitivitätsunterschiede zwischen den gleichzeitig akquirierten Schichten rekonstruiert werden. Im Block 520 kann das MR-Bild für jede Schichtstelle zum Beispiel auf einer Anzeige eines Magnetresonanz-Bildgebungssystems, wie beispielsweise der in 1 veranschaulichten Anzeige 16, angezeigt werden.
-
6A veranschaulicht eine beispielhafte Vorschrift für ein reduziertes Sichtfeld an drei Schichtstellen eines Objektes gemäß einer Ausführungsform. 6B veranschaulicht beispielhafte Bilder mit reduziertem Sichtfeld für die in 6A veranschaulichten Schichtstellen gemäß einer Ausführungsform. In 6A sind eine erste Schichtstelle 602 eines Objektes, eine zweite Schichtstelle 604 des Objektes und eine dritte Schichtstelle 606 eines Objektes veranschaulicht. Das gewünschte reduzierte Zielsichtfeld 608, 610, 612 für jede der drei Schichten 602, 704, 606 ist durch die gestrichelten Kästen gekennzeichnet. MR-Signale (oder MR-Daten) werden von den Ziel-Sichtfeldern 608, 610, 612 der drei Schichtstellen durch die Anwendung einer Impulssequenz, die einen 2D-Echo-Planar-HF-Anregungsimpuls und einen mehrbandigen HF-Refokussierungsimpuls enthält, wie vorstehend beschrieben, gleichzeitig akquiriert. Wie in 6B veranschaulicht, werden die MR-Daten verwendet, um ein Bild 620 mit reduziertem Sichtfeld von der ersten Schichtstelle 602, ein MR-Bild 623 mit reduziertem Sichtfeld von der zweiten Schichtstelle 604 und ein Bild 624 mit reduziertem Sichtfeld von der dritten Schichtstelle 606 zu rekonstruieren. Demgemäß kann ein Bild mit reduziertem Sichtfeld für jede der gleichzeitig akquirierten Schichtstellen rekonstruiert werden.
-
Computerausführbare Instruktionen für ein Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung mit reduziertem Sichtfeld gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren können auf einer Form eines computerlesbaren Mediums gespeichert sein. Zu computerlesbaren Medien gehören flüchtige und nicht flüchtige, wechselbare und nicht wechselbare Medien, die in einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen Technologie zur Speicherung von Informationen, beispielsweise computerlesbaren Instruktionen, Datenstrukturen, Programmmodule oder anderer Daten, implementiert sind. Zu computerlesbaren Medien gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Festwertspeicher (ROM), ein elektrisch löschbarer programmierbarer ROM (EEPROM), ein Flash-Speicher oder eine andere Speichertechnologie, eine Kompakt-Disk-ROM (CD-ROM), eine DVD (digital versatile disk) oder ein anderer optischer Speicher, Magnetkassetten, Magnetband, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges sonstiges Medium, das verwendet werden kann, um die gewünschten Instruktionen zu speichern, und auf das mittels des Systems 10 (wie in 1 veranschaulicht), einschließlich über Internet oder über eine andere Computernetzwerkzugangsform, zugegriffen werden kann.
-
Ein technischer Effekt des offenbarten Systems und Verfahrens besteht darin, dass es eine computerimplementierte Technik zur MR-Bilgebung mit reduziertem Sichtfeld vorsieht.
-
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten. Die Reihenfolge oder Sequenz beliebiger Prozess- oder Verfahrensschritte kann gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder umgeordnet werden.
-
Es können viele weitere Veränderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, ohne dass von deren Wesen abgewichen wird. Der Umfang dieser und weiterer Änderungen erschließt sich aus den beigefügten Ansprüchen.
